Механическая обработка детали "Звездочка привода"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Дипломный проект является завершающим этапом учебного процесса по подготовке высококвалифицированных специалистов. Он способствует закреплению и углублению теоретических знаний студентов по специальности «Технология машиностроения», а также привитию навыков самостоятельной, научно - исследовательской работы

Целью и содержанием дипломного проекта является проетирование изделия и технологической оснастки, разработка технологических процессов, решение организационных, экономических вопросов производства, защиты окружающей среды и хораны труда.

Моя задача - спроектировать участок механического цеха для обработки детали «Звездочка», спроектировать и рассчитать технологическое оснащение и экономически обосновать наиболее оптимальный вариант технологического процесса.

Объектом исследования является механический цех.

В проектируемой дипломной работе 5 разделов:

1. Общая часть - в которой определяется назначение детали, условия ее работы в машине и обоснование материала. А также технологический характер детали и технические условия

2. Технологическая часть - в которой проектируется маршрутная технология обработки детали, выбирается технологическое оборудование, операционные припуски и допуски на обработкудетали, рассчитываются режимы резания и нормы времени.

3. Конструкторская часть - в которой проектируется приспособление, режущий и измерительный инструмент.

4. Мероприятия по охране труда - это описание охраны труда в механическом цехе, опасные и вредные факторы в нем и меры для их устранения

5. Организационная и экономическая часть - в которой опередяется эффективность технологического процесса, технико-экономические показатели, расчет себестоимости изготовления детали, определение потребного количества оборудования и производственных рабочих.

Также в дипломном проекте разрабатывается альбом технологических карт и графическая часть, в которую входят: чертежи детали и заготовки, технологическая карта, чертежи приспособлений, мерительного и режущего инструмента, план участка и карта наладки станка с ЧПУ

деталь заготовка резание механический

1. Общая часть

1.1 Описание конструкции заданной детали

Звездочка является деталью типа тела вращения. Шейки ? 40h6 и 35h9 с шероховатостью поверхности 1,25 мкм по Rа и допуском радиального биения 0,02 относительно оси вращения детали предназначены для посадки подшипников.

Ось вращения является конструкторской базой детали.

Поверхность ? 55h9 предназначена для посадки манжеты, предохраняющий подшипник от загрязнения и утечки смазки, она полируется до достижения шероховатости 0,63 мкм по Rа.

Резьба М20Ч1,5 предназначена для крепления оси и предотвращения осевого перемещения подшипника.

Свободные поверхности выполнены по 14-му квалитету и имеют шероховатость 12,5 мкм по Rа.

Деталь подвергается химическому оксидированию для предотвращения от коррозии

1.2 Назначение детали, условия ее работы в машине

Звездочка входит в состав сборочной единицы АЯ6.337.025. «Привод», которая в свою очередь входит в состав изделия «Ботвоуборщик» АБ-1.

Она установлена на валу и предназначена для передачи вращения от полумуфты при помощи цепной передачи на шнек, подающий ботву в кузов автомобиля.

Зубчатая поверхность звездочки и пазы подвергаются термической об работке ТВЧ h 1,8…2,2; 50-55 HRC_э, т.е поверхностной закалке. Это делается для того, чтобы упрочнить ответственные элементы детали, т.к она работает в агрессивной среде.

Также звездочка покрывается желтой эмалью, чтобы предупредить об опасности.

1.3 Обоснование материала

В качестве материала детали, учитывая условия ее работы изгиб - кручение выбираем сталь 40Х ГОСТ 8479-70 (ст. 143[5])

Химический состав

углерод С = 0,36…0,44%

кремний Si = 0,17…0,37

марганец Мn = 0,5…0,8 %

хром Сr = 0,8…1,1 %

никель Ni = 0,3

медь Cu= 0,3 %

сера S = 0,035 %

фосфор P = 0,035 %

Механические свойства

предел текучести у_0,2 = 490 МПа

предел прочности у_в = 655 МПа

относительное удлинение д₅ = 15 %

относительное сужение ш = 45 %

ударная вязкость КСU = 59 дж/см²

твердость 212…248 НВ

Технологические свойства

Трудносвариваемая

Флокеночувствительная

Склонна к отпускной хрупкости

1.4 Технические условия на деталь «Звездочка»

Деталь АЯ8. 362. 141 «Звёздочка» имеет Ш 35Н9 с шероховатостью .

Торцы диаметров 148,6 мм и 135 мм имеет допуск торцевого биения соответственно 0,05 мм и 0,04мм относительно центрального отверстия.

На пазы 22Н12 наложен допуск симметричности относительно отверстия Ш 35Н9, который равен 0,1 мм.

Деталь имеет зубчатую поверхность с профилем зуба по ГОСТ 591-69.

Зубчатая поверхность и пазы должны подвергатся поверхностной закалке на глубиной h = 1,8 …2,2 мм до 50..55 HRC_э, а также подвергается химическому оксидированию для повышения коррозионной стойкости и покрывается желтой эмалью по условиям безопасности.

2. Технологическая часть проекта

2.1 Определение типа производства

Исходя из того, что масса детали m_g = 4,26 кг, а годовой выпуск N_r = 1500 шт., выбираем среднесерийный тип производства(ст. 11 п. 3.1 [])

Такт выпуска и размер партии

где К_з - коэффициент загрузки оборудования, применяемый 0,8-0,85, что характеризует достаточно полное использование оборудования;

F_д - действительный годовой фонд времени работ оборудования 3890 час.;

Т_шт - норма штучного времени на ведущей операции для детали-представителя (мин);

С - количество единиц оборудования;

а - коэффициент допускаемых потерь на переналадку:

- для серийного производства;

- для мелкосерийного производства.

2.2 Выбор и подготовка заготовок с технико-экономическим обоснованием

В серийном производстве заготовку данной детали рациональней всего получать двумя способами:

1. Круглый прокат ГОСТ 2590-71

2. Горячештампованная поковка ГОСТ 7505-89

Заготовка из проката будет иметь три поверхности, на которые назначается припуск: поверхность вращения А_п и торцы Б_п и В_п. горячештампованная поковка будет иметь следующие поверхности, на которые назначается припуск: цилиндрическая поверхность А_ш, торцы Б_ш и В_ш, диаметр Г_ш, цилиндрическая поверхность Д_ш, цилиндрическая поверхность Е_ш, торцы Ж_ш и З_ш, торец И_ш и отверстие К_ш

Рисунок 1 - Поверхности заготовки

Проверяем технико-экономическое обоснование

С_тз = С_нз Ч м₃ + С_тех (м_з - м_д) - С_отх (м₃ - м_отх) (1)

где С_нз - стоимость одного килограмма заготовки;

м_з - масса заготовки;

C_тех - стоимость механической обработки 1 кг;

м_д - масса детали;

С_отх - стоимость 1 кг отходов;

Определяем технологическую стоимость заготовки из проката

С_{т пр} = 18Ч12,8+20 Ч(12,8-4,3) - 1,5 Ч (12,8-4,3) = 230,4+170- 12,75 = 387,7 руб

Определяем технологическую стоимость поковки

С_{т шт} = 40Ч 6,5+20 Ч(6,5-4,3) - 1,5 Ч (6,5-4,3) = 260+44- 3,3 = 301,7 руб

Экономический эффект при N₂ = 1000 шт

Э=(С_тпр-С_тшт)ЧN₂ (2)

где С_{т пр} - технологическая стоимость заготовки из проката;

С_{т шт} - технологическая стоимость горячештампованной поковки;

N₂ - годовой выпуск;

Э = (387,7-301,7) Ч 1000 = 86000 руб

Вывод: расчеты показывают, что наиболее рациональным выбором является горячештампованная поковка

2.3 Выбор и расчет операционных припусков и допусков

Определяем число технологических переходов, необходимых для обработки каждой поверхности в зависимости от шероховатости по R_а

Поверхность А с шероховатостью 10 мкм по R_а можно получитьза два технологических перехода: черновое и получистовое точение.

Торцы Б и В имеющие шероховатость 2,5 мкм по R_а можно получить за два перехода: черновое и чистовое торцевое точение (ст. 94 [3])

Поверхность Г с шероховатость 10 мкм по R_а можно получить за два технологических перехода: черновое и получистовое точение (ст. 92 [3])

Поверхность Д с шероховатостью 10 мкм по R_а можно получит за два технологических перехода: черновое и получистовое обтачивание (ст. 92 [3])

Поверхность Е с шероховатостью 1,6 мкм по R_а можно получить за три технологичаских перехода: черновое, получистовое и чистовое точение (ст. 92 [3])

Торцы Ж и З с шероховатостью 2,5 мкм по R_а можно получить за два перехода: черновое и чистовое торцевое точение.

Поверхность И имеющую шероховатость 2,5 мкм по R_а можно получить за два перехода: черновое и чистовое торцевое точение

Поверхность К с шероховатостью 1,25 мкм по R_а можно получить за три технологических перхода: черновое, чистовое и получистовое расточивание (ст. 93 [3])

Определяем минимальные припуски для поверхностей заготовки из проката

На поверхность А

I переход

2Z_amin = 2Ч(R_zпрА + h_прА + ) (3)

где R_z - шероховатостью на предшествующем переходе

h - глубина дефектоного слоя на предшествующем переходе

- отклонение формы поверхности на предшествующем переходе

Е_уст - погрешность установки на вполняемом переходе

Определяем элементы припуска для проката

R_zпрА = 200 мкм; h_прА = 300 мкм (ст. 180 [3])

_прА = 0,5 Ч 86 = 43 мкм (ст. 180 [3])

Е_устА1 = 800 мкм (ст. 42 [3])

2Z_Amin1 = 2Ч(200+300+) = 2602 мкм

II переход

R_z1А = 63 мкм; h_А = 60 мкм (ст. 181 [3])

_1А = 2,6 мкм (ст. 180 [3])

Е_уст2А = 800 мкм (ст. 42 [3])

2Z_Amin1 = 2Ч(63+60+) = 1846 мкм

На торцы Б и В

2Z_{min Б,В} = 2Ч(R_zпрА + h_прА ++ Е_уст1) (4)

I переход

R_zпр + h_пр = 200 мкм (ст. 180 [3])

_1А = 22 мкм (ст. 181 [3])

Е_уст2А = 520 мкм (ст. 42 [3])

2Z_{min Б,В} = 2Ч(200 + 22 +520) = 1484 мкм

II переход

R_z1 = 50 мкм; h = 50 мкм (ст. 180 [3])

₁ = 1,3 мкм (ст. 181 [3])

Е_уст2 = 520 мкм (ст. 42 [3])

2Z_{min Б,В} = 2Ч(50 + 50 +1,3 + 520) = 1242,6 мкм

Определяем припуски для заготовки из горячештампованной поковки

На поверхность А_ш

I переход

R_zш = 200 мкм; h = 250 мкм (ст. 186 [3])

_ш = 120,4 мкм (ст. 186 [3])

Е_уст2 = 800 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 3: 2Z_Amin = 2Ч(200+250+)= 2518 мкм

II переход

R_z1 = 100 мкм; h = 100 мкм (ст. 188 [3])

₁ = 7,2 мкм

Е_уст2 = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_Amin2 = 2Ч(100+100+)= 2Ч207,2=414 мкм

На торцы Б, В

I переход

R_zш = 200 мкм; h = 250 мкм (ст. 186 [3])

_ш = 120 мкм (ст. 186 [3])

Е_уст2 = 120 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 4: 2Z_minБ,В = 2Ч(200+250+120+120)= 1380 мкм

II переход

R_z1 = 100 мкм; h = 100 мкм (ст. 188 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст. 186 [3])

Е_уст2 = 120 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 4: 2Z_minБ,В = 2Ч(100+100+7,2+120) = 654,4 мкм

На поверхность Г

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст. 186 [3])

(ст. 186 [3])

Е_{уст 1} = 400 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 3: 2 Z_{min 1Г} = 2 Ч (200+250+) = 1734 мкм

II переход

R_{z 1} = 100 мкм; h = 100 мкм (ст. 188 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст. 186 [3])

Е_{уст 1} = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_minГ = 2Ч(200+100+) = 414,4 мкм

На поверхность Д

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст 186[3])

(ст 186 [3])

Е_{уст 1} = 400 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 3: 2 Z_{min 1д} = 2 Ч (200+250+) = 1734 мкм

II переход

R_{z 1} = 100 мкм; h = 100 мкм (ст 188[3])

₁ = 7,2 мкм (ст. 186 [3])

Е_{уст 1} = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_minд = 2Ч(200+100+) = 414,4 мкм

На поверхность Е

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст 186 [3])

(ст 186 [3])

Е_{уст 1} = 400 мкм (ст 42 [3])

по формуле 3: 2 Z_{min 1Е} = 2 Ч (200+250+) = 1734 мкм

II переход

R_{z 1} = 100 мкм; h = 100 мкм (ст 188 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст. 186 [3])

Е_{уст 1} = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_min2Е = 2Ч(100+100+) = 414,4 мкм

На поверхности Ж,З

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст 186 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст 186 [3])

Е_{уст 1} = 120 мкм (ст 42 [3])

по формуле 4: 2Z_minЖ,З1 = 2Ч(100+100+7,2+120)= 1380 мкм

II переход

R_z1 = 100 мкм; h₁ = 100 мкм (ст 186 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст 186 [3])

Е_уст2 = 120 мкм (ст. 42 [3])

по формуле 4: 2Z_minЖ,З = 2Ч(100+100+7,2+120)= 654,4 мкм

На поверхность И

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст 186 [3])

₁ = 120 мкм (ст 186 [3])

Е_{уст 1} = 120 мкм (ст 42 [3])

по формуле 4: 2Z_minИ = 100+100+120+120= 1380 мкм

II переход

R_z1 = 100 мкм; h₁ = 100 мкм (ст 188 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст 186 [3])

Е_уст2 = 0

по формуле 4: 2Z_minИ = 100+100+7,2 = 207,2 мкм

На поверхность К

I переход

R_{z ш} = 200 мкм; h = 250 мкм (ст 186 [3])

(ст 186 [3])

Е_{уст 1} = 400 мкм (ст 42 [3])

по формуле 3: 2 Z_{min 1К} = 2 Ч (200+250+) = 1734 мкм

II переход

R_{z 1} = 100 мкм; h₁ = 100 мкм (ст 188 [3])

₁ = 7,2 мкм (ст 186[3])

Е_{уст 2} = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_min2К = 2Ч(100+100+) = 414,4 мкм

III переход

R_{z 2} = 50 мкм; h₂ = 50 мкм (ст 190 [3])

₂ = 0 мкм (ст 186[3])

Е_{уст 3} = 0 мкм

по формуле 3: 2Z_minК3 = 2Ч(50+50) = 200 мкм

Определяем допуски на заготовку и допуски на промежуточные размеры Допуски на заготовку из проката

Т_зА = 2500 мкм (ст. 169 [3])

Т_зБ,В = 870 мкм (ст. 192 [3])

Промежуточные допуски

Т_А1 = 400 мкм, по 12 квалитету (ст. 192 [3])

Т_Б,В1 = 350 мкм, по 12 квалитету (ст. 192 [3])

Допуски на поковку

Степень сложности

С = ; (5)

где m₃ - масса заготовки

m_оф - масса описанной фигуры

С = = 0,48 => С2 (0,32<С>0,63)

Т_АЗ = 600 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зБ,В = 600 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зГ = 600 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зД = 600 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зЕ = 600 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зЖ,З = 500 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зИ = 500 мкм (ст. 146 [ 3])

Т_зК = 1000 мкм (ст. 146 [ 3])

Промежуточные допуски

Т_А1 = 1000 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_Б,В1 = 870 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_Г1 = 740 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_Д1 = 1000 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_Е1 = 740 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_Ж,З1 = 520 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_И1 = 520 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Т_К2 = 100 мкм, по 14 - му квалитету (ст. 146 [ 3])

Определяем промежуточные размеры на каждую поверхность

Промежуточные размеры заготовки из проката

Д_Н1А = Д_НД + 2Z_2min + Т₁ (6)

где Д_НД - номинальный размер детали

2Z_min - припуск

Т₁ - промежуточный допуск

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

L_{Н1 Б,В} = 96 + 1,24 +0,350 = 87,6 мм

Промежуточные размеры заготовки штамповки

Д_НД = - 148,6 + 0,414 + 4 = 150 мм

L_{Н1 Б,В} = 96 + 1,24 +0,350 = 87,6 мм

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

L_{Н1 Б,В} = 96 + 1,24 +0,350 = 87,6 мм

L_{Н1 Б,В} = 96 + 1,24 +0,350 = 87,6 мм

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

Д_НД = 148,6 + 1,846 + 0,4 = 150,9 мм

Определяем общие номинальные припуски на каждую поверхность заготовки из проката

Общий номинальный припуск на поверхность А

2Z_{он А} = 2Z_minА1 + 2Z_minA2 + Т₁ + Т₃; (7)

где 2Z_minA1 - промежуточный припуск на первый переход

2Z_minA2 - промежуточный припуск на второй переход

Т₁ - промежуточный допуск

Т₃ - допуск на заготовку

по формуле 7: 2Z_{он А} = 2,6 + 1,9 + 0,4 + 2,5 = 7,4 мм

Общий номианльный припуск на торцы Б,В

по формуле 7: 2Z_{он Б,В} = 1,5 + 1,2 + 0,35 + 0,7 = 3,8 мм

Определяем общие номинальные припуски на каждую поверхность заготовки горячештампованной поковки

На цилиндрическую поверхность А

по формуле 7: 2Z_{он А} = 2,5 + 0,4 + 1 + 0,6 = 4,5 мм

На торцы Б и В

по формуле 7: 2Z_{он Б,В} = 1,38 + 0,65 + 0,87 + 0,6 = 3,5 мм

На поверхность Г

по формуле 7: 2Z_{он Г} = 1,73+ 0,41 + 0,74 + 0,6 = 3,5 мм

На поверхность Д

по формуле 7: 2Z_{он Д} = 1,73+ 0,41 + 0,74 + 0,6 = 3,5 мм

На поверхность Е

по формуле 7: 2Z_{он Е} = 1,73+ 0,41 + 0,74 + 0,6 = 3,5 мм

На торцы Ж и З

по формуле 7: 2Z_{он Ж,З} = 1,38+ 0,65 + 0,52 + 0,5 = 3,1 мм

На поверхность И

по формуле 7: 2Z_{он И} = 0,69+ 0,21 + 0,62 + 0,5 = 2 мм

На отверстие К

по формуле 7: 2Z_{он К} = 1,73+ 0,41 + 0,2 + 0,25 + 0,1 + 1 = 3,7 мм

Определяем уточненные размеры заготовки из проката

Размер заготовки на поверхность А

Д_НЗА = Д_НД + 2Z_{он А} (8.1)

где Д_НД - номинальный размер детали

2Z_{он А} - общий номинальный припуск

Д_НЗА = 148,6 + 7,4= 156 мм (принимаем по ГОСТ 2590 - 71 Д_НЗА = 160)

Размер заготовки на торцы Б,В

по формуле 8.1: L_{НЗ Б,В} = 8,6 + 3,8 = 89,8 - _0,87 мм

Определяем уточненные размеры на горячештампованную поковку

Размеры заготовки на поверхность А

по формуле 8.1: Д_НЗА = 148,6 + 4,5 = мм

Размеры заготовки на торцы Б и В

по формуле 8.1: L_{НЗ Б,В} = 86 + 3,5 = мм

Размер заготовки на поверхность Г

по формуле 8.1: Д_НЗГ = 70 + 3,5 = мм

Размер заготовки на поверхность Д

по формуле 8.1: Д_НЗД = 135 + 3,7 = мм

Размер заготовки на поверхность Е

по формуле 8.1: Д_НЗЕ = 55 + 3,5 = мм

Размер заготовки на торцы Ж и З

по формуле 8.1: L_{НЗ Ж,З} = 14 + 3,1 = мм

Размер заготовки на поверхность И

по формуле 8.1: L_{НЗ И} = 12 + 2 = мм

Размер отверстия К

Д_НЗК = Д_НДК - 2Z_{он К} (8.2)

где Д_НД - номинальный размер детали

2Z_{он А} - общий номинальный припуск

по формуле 8.2: Д_НЗК = 35 + 3,7= мм

Таблица 1 - Припуски на обработку и размеры заготовки

Заготовка	Поверхность, переход	Элементы припуска	2Zmin мкм	Ti мкм	T3 мкм	Днi мм	2Zон мм	Днз, мм
		Rzi - 1 мкм	hi-1 мкм	мкм	Eyi мкм
Прокат	А							2500		7,4	160
	1	200	300	43	800	2602	400		150
	2	63	60	2,6	800	1846
	Б,В							870		3,8	89,8-0,78
	1	200	2,2	520	1484	350		87,6
	2	50	50	1,3	520	1242
Штамповка	А							600		4,5
	1	200	250	120	800	2518	1000		150
	2	100	100	7,2	0	414
	Б,В							600		3,5
	1	200	250	120	120	1380	870		87,5
	2	100	100	7,2	120	654,4
	Г							600		3,5
	1	200	250	120	400	1734	740		135,5
	2	100	100	7,2	0	414
	Д							600		3,7
	1	200	250	120	400	1734	1000		135,5
	2	100	100	7,2	0	414
	Е							600		3,5
	1	200	250	120	400	1734	740		56,1
	2	100	100	7,2	0	414
	Ж,З							500		3,1
	1	200	250	120	120	1380	520		15,2
	2	100	100	7,2	120	654,4
	И							500		2
	1	200	250	120	120	690	620		12,8
	2	100	100	7,2	0	207
	К							1000		3,7
	1	200	250	120	400	1734	250		34,1
	2	100	100	7,2	0	414	100		34,7
	3	50	50	0	0	200

2.4 Маршрутная технология обработки детали

Таблица 2 - Маршрутный технологический процесс

№ опер	Наименование операции и содержание переходов	Операцинный эскиз	Оборудование
005	Заготовительная
010	Токарная 1)Установить заготовку 2) подрезать торец в размер 6 3) точить выдерживая размеры 2;3;4;5 4) расточить отверстие 1 с образованием фаски 2Ч45 5) снять заготовку		16Б16Т1 Патрон трехкулачковый
015	Токарная ПУ 1)установить заготовку 2) подрезать торец в размер 6 3) точить выдерживая размеры 1;2;3;4;5 4)точить выточку выдерживая размеры 2;5 5) расточить отверстие до 34,5 мм 6) расточить отверстие до 35 мм 7) снять заготовку		16Б16Т1 Патрон трехкулачковый
020	Токарная ПУ 1)Установить заготовку 2) точить выдерживая размеры 1;2;3;4;5;6;7 3) снять заготовку		16Б16Т1 Патрон трехкулачковый, оправка специальная
025	Токарная ПУ 1)установить заготовку 2) точить выдерживая размеры 1;2;3;4;5;6 3) снять заготовку		16Б16Т1 Патрон трехкулачковый, оправка специальная
030	Фрезерная ПУ 1)установить заготовку 2) фрезеровать пазы предварит. 3) фрезеровать пазы выдерживая размеры 1;2;3;4 4) снять заготовку		6Р11Ф3 Оправка Приспособление фрезерное для обработки пазов
035	Зубофрезерная 1) установить заготовку 2) фрезеровать зубчатую поверхность 3) снять заготовку		5К324А оправка
040	Слесарная
045	Термическая
050	Токарная 1)установить отверстие 2) калибровать отверстие Ш35Н9 3) снять заготовку		16К20 Патрон трехкулачковый
055	Шлифовальная 1)установить заготовку 2)шлифовать выдерживая размеры 1,2 3) снять заготовку		3М151 Оправка Центры поводок
060	Контрольная
065	Гальваническая
070	Малярная

2.5 Выбор оборудования, приспособлений, режущих и мерительных инструментов

Токарный станок 16б16Т1 (ст 15 [5]) на 010, 020, 025 операции

Таблица 3 - Техническая характеристика станка 16б16Т1

Наименование параметра	Велечина параметра
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм
над станиной	320
над суппортом	125
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм	36
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	750
Шаг нарезаемой резьбы, мм	0,05 - 40,95
Частота вращения шпинделя, об/мин	40 - 2000
Число скоростей шпинделя	18
Наибольшее перемещение суппорта, мм
продольное	700
поперечное	210
Подача суппорта, мм/мин
продольная	2 - 1200
поперечная	1 - 1200
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин
продольного	6000
поперечного	5000
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	7,1
Габаритные размеры (без ЧПУ), мм
длина	3100
ширина	1390
высота
Масса, кг	2350

Вертикально-фрезерный консольный станок 6Р1Ф3 на 030 фрезерную операцию (ст. 51[5])

Таблица 4 - Техническая характеристика станка 6Р1Ф3

Наименование параметра	Велечина параметра
Размеры рабочей поверхности стола (длинаЧширина), мм	250 - 1000
Наибольшее перемещение стола, мм
продольное	630
поперечное	300
вертикальное	350
Перемещение гильзы со шпинделем	-
Внутренний конус шпинделя (конусность 7:24)	50
Число скоростей шпинделя	16
Частота вращения шпинделя, об/мин	80 - 2500
Число подач стола	Б/с
Подача стола, мм/мин
продольная и поперечная	0,1 - 4800
вертикальная	0,1 - 4800
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин
продольного и поперечного	4800
вертикального	4800
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	5,5
Габаритные размеры, мм
длина	4000
ширина	2000
высота	2220
Масса, кг	2760

Зубофрезерный полуавтомат для цилиндрических колес 5К324А на операции 035 (ст. 41 [5])

Таблица 5 - Техническая характеристика станка 5К324А

Наименование параметра	Велечина параметра
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм	500
Наибольшие размеры нарезаемых колес
модуль, мм	8
длина зуба прямозубых колес, мм	300
угол наклона зубьев	600
Наибольший диаметр установливаемых червячных фрез, мм	180
Расстояние, мм
от торца стола до оси фрезы	210 - 570
от оси инструмента до оси шпинделя заготовки	60 - 350
Наибольшее осевое перемещение фрезы, мм	80
Частота вращения шпиделя инструмента, об/мин	50 - 310
Подача заготовки, мм/мин
вертикальная и продольная	0,8 - 5
радиальная	0,14 - 0,84
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	7,5
Габаритные размеры, мм
длина	2500
ширина	1440
высота	2000
Масса, кг	6400

Токарно-винторезный станок 16К20 на 050 операцию (ст. 15 [5])

Таблица 6 - Техническая характеристика станка 16К20

Наименование параметра	Велечина параметра
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм
над станиной	400
над суппортом	220
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм	53
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	710
Шаг нарезаемой резьбы, мм
метрической	0,5 - 112
дюймовой, число ниток на дюйм	56 - 0,5
модульной, модуль	0,5 - 112
питчевой, питч	56 - 0,5
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5 - 1600
Число скоростей шпинделя	22
Наибольшее перемещение суппорта, мм
продольное	645
поперечное	300
Подача суппорта, мм/об
продольная	0,05 - 2,8
поперечная	0,025 - 1,4
Число ступеней подач	24
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин
продольного	3800
поперечного	1900
Мощность привода главного движения, кВт	11
Габаритные размеры, мм
длина	2505
ширина	1190
высота	1500
Масса, кг	2835

Круглошлифовальный станок 3М151 на 055 операцию (ст. 30 [5])

Таблица 7 - Техническая характеристика станка 3М151

Наименование параметра	Велечина параметра
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм
диаметр	200
длина	700
Рекомедуемый диаметр шлифования, мм	60
Наибольшая длина шлифования, мм	700
Высота центров над столом, мм	125
Наибольшее продольное перемещение стола,мм	705
Угол поворота стола, 0
по часовой стрелке	3
против часовой стрелки	10
Скорость автоматического перемещения стола (б/с), м/мин	0,05 - 5
Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин	50 - 500
Конус Морзе шпинделя передней и пиноля задней бабок	4
Наибольшие размеры шлифовального круга, мм
наружный диаметр	600
высота	100
Перемещение шлифовальной бабки, мм
наибольшее	185
на одно деление лимба	0,005
на один оборот толчковой рукоятки	0,001
Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин	1590
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин	0,1 - 0,4
Мощность двигателя главного движения, кВт	10
Габаритные размеры, мм
длина	4605
ширина	2405
высота	2170
Масса, кг	5600

2.5.1 Выбор режущего инструмента

Таблица 8 - Режущий инструмент

№ Опер.	Операция	Режущий инструмент
010	Токарная ПУ	Резец 2103 - 0715 ГОСТ 20872 - 80 (ст 252 [10]) Резец 2140 - 0510 ГОСТ 18872 - 73 (ст 267 [10])
015	Токарная ПУ	Резец 2103 - 0715 ГОСТ 20872 - 80 (ст 252 [10]) Резец 2140 - 0510 ГОСТ 18872 - 73 (ст 267 [10]) Резец специальный
020	Токарная ПУ	Резец 2103 - 0715 ГОСТ 20872 - 80 (ст 252 [10])
025	Токарная ПУ	Резец 2103 - 0715 ГОСТ 20872 - 80 (ст 252 [10])
030	Фрезеная ПУ	Фреза 2220 - 0223 ГОСТ 18372 - 73 (ст 210 [6]) Фреза 035 - 2220 - 0106 ОСТ И62 - 2 - 75 (ст 198 [7])
035	Зубофрезерная	Фреза червячная зуборезная специальная
050	Токарная	Развертка 35Н9Ч150 ГОСТ 1672 - 71 - Р18 (ст 310 [7])
055	Шлифовальная	Круг ПВД 600Ч80Ч305 25А СМ5 - К ГОСТ 2424 - 83 (ст 378 [9])

2.5.2 Выбор станочных приспособлений

Таблица 9 - Станочные приспособления

№ опер	Операция	Приспособление
010	Токарная ПУ	Патрон 7100 - 0035 ГОСТ 2675 - 80 (ст 183 [10])
015	Токарная ПУ	Патрон 7100 - 0035 ГОСТ 2675 - 80 (ст 183 [10])
020	Токарная ПУ	Патрон 7100 - 0035 ГОСТ 2675 - 80 (ст 183 [10])
025	Токарная ПУ	Патрон 7100 - 0035 ГОСТ 2675 - 80 (ст 183 [10]) Оправка специальная
030	Фрезеная ПУ	Приспособление фрезерное для обработки пазов 22Н12
035	Зубофрезерная	Оправка специальная
050	Токарная	Патрон 7100 - 0035 ГОСТ 2675 - 80 (ст 183 [10])
055	Шлифовальная	Оправка специальная Центр 7032 - 0032 Морзе 4 ГОСТ 13214 - 79 (ст 126 [10])

2.5.3 Выбор вспомогательного оборудования

Таблица 10 - Вспомогательное оборудование

№ опер.	Операция	Вспомогательное оборудование
030	Фрезеная ПУ	Патрон 1 - 50 - 8 - 90 ГОСТ 26539- 85 (ст. 362 [10]) Патрон 1 - 50 - 20 - 100 ГОСТ 26539 - 85 (ст 362 [10])
050	Токарная	Оправка переходная АВ - 6409 - 3071 Оправка 6230 - 0184 ГОСТ 13044 - 67

2.5.4 Выбор средств техническго контроля

Таблица 11 - Средства технического контроля

№ опер	Контролируемый размер	Средства технического контроля
1	2	3
010	Торец 87,5; ?149,1; ?70,5; ? отверстия 33,5	Штангенциркуль ШЦ 11 ГОСТ 166- 63 (ст 414 [7])
015	Торец 86; ?56; ?70; ?135,5; торцы 11,8; 12,2; 22; ? выточки 70; 22; отверстие 34,5; 35; фаска 2Ч450	Штангенциркуль ШЦ 11ГОСТ 166 - 63 (ст 414 [7]) Пробка Ш 35Н9 ГОСТ 14810 - 69 (ст 414 [7]) Шаблон для внутренних фасок 2Ч45 М4 1425 - 61 (ст 413 [7])
020	?70; фаска 2Ч450; ?148,6; торец 26;14; фаска 2Ч450; радиус R27	Штангенциркуль ШЦ11 ГОСТ 166 -63 (ст 414 [7]) Шаблон для радиусов R27 Шаблон для наружных фасок 2Ч45 М4 1416 - 61 (ст 413 [7])
025	?55; фаска 2Ч450; торец 11,9; 12,1; ?135; радиус R27	Штангенциркуль ШЦ11 ГОСТ 166 -63 (ст 414 [7]) Шаблон для радиусов R27 Шаблон для наружных фасок 2*45 М4 1416 - 61 (ст 413 [7])
030	Пазы 22Н12; глубина 6; радиус R6	Шаблон для радиусов R6 Штангенциркуль ШЦ 11 ГОСТ 166 -63 (ст 414 [7])
035	Зубчатая поверхность; расстояние между вершинами зубьев 148,6; между впадинами 122,17; между центрами 138,24	Штангензубомер Ш3 - 18 ГОСТ 163 -41 (ст 431 [7])
050	? отверстия 35Н9	Пробка Ш 35Н9 ГОСТ 14810 - 69 (ст 414 [7])
055	? 55Н9; ? 135	Штангенциркуль ШЦ11 ГОСТ 166 - 63 (ст 414 [7]) Скоба Ш 35h9 М4 4780 - 63 (ст 411 [7])

2.6 Установление разрядов и профессий

Таблица 12 - Разряды и профессии

№ оп.	Сприн. (шт.)	Профессия рабочего	Тариф. разряд	Тшт мин.	Nпр	Fдр	Сдубл.	Rрас. чел.	Числен. рабочих
									всего	1 см.	2 см.
010	2	Токарь	2	3,28	130000	1860	2	1,53	2	1	1
015	6	Токарь	2	14,38			6	2,23	2	1	1
020	2	Токарь	2	3,32			2	1,55	2	1	1
025	2	токарь	2	2,85			2	1,33	2	1	1
030	2	Фрезеровщик	3	4,08			2	1,91	2	1	1
035	5	Фрезеровщик	4	8,88			1	8,28	9	5	4
050	1	Токарь	3	1,96			1	1,83	2	1	1
055	4	Щлифовальщик	4	7,34			1	6,84	7	4	3
всего	24								28	15	13

2.7 Расчет режимов резания по нормативам

Операция 010 Токарная

Черновое точение наружных поверхностей

Глубина резания

t = 2 мм

Подача

S = 1 мм/об (ст 64 [8])

Скорость резания

V = 66 м/мин (ст 76 [8])

n = (9)

где V - скорость резания

Д - обрабатываемый диаметр детали

по формуле 9: n = = 137 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 4,1 кВт (ст 78 [8])

N_шп = N_дв Ч ? (10)

где N_дв - мощность двигателя станка

? - к.п.д. двигателя станка

по формуле 10: N_шп = 7,1Ч0,7 = 5 кВТ

N<N_шп

Черновое растачивание

Глубина резания

t = 1,1 мм

Подача

S₀ = 015 мм/об (ст 66 [8])

Скорость резания

V = 120 м/мин (ст 76 [8])

По формуле 9: n = = 1140 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 2,0 кВт (ст 78 [8])

N < N_шп

Операция 015 токарная

Получистовое растачивание

Глубина резания

t = 0,5 мм

Подача

S = 0,15 мм/об (ст 66 [8])

Скорость резания

V = 132 м/мин (ст 76 [8])

по формуле 9: n = = 1219 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 2,4 кВт (ст 68 [8])

N<N_шп

Чистовое растачивание

Глубина резания

t = 0,25

Подача

S₀ = 0,07 мм/об (ст 68 [8])

Скорость резания

V= 152 м/мин (ст 76 [8])

По формуле 9: n = = 1383 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 2,4 кВт (ст 78 [8])

Точнение наружных поверхностей

Глубина резания

t = 1,5 мм

Подача

S₀ = 1 мм/об (ст 64 [8])

Скорость резания

V = 66 м/мин (ст 76 [8])

по формуле 9: n = = 143 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 4,1 кВт (ст 78 [8])

N < N_шп

Обработка выточки

Ширина резца 8 мм

Подача

S_о = 0,1 мм/об (ст 66 [8])

Скорость резания

V = 104 м/мин (ст 76 [8])

по формуле 9: n = = 244 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 4,9 кВт (ст 78 [8])

N < N_шп

Операция 020 Токарная ПУ

Чистовое точение

Глубина резания

t = 0,25 мм

Подача

S = 132 мм/об (ст 66 [8])

Скорость резания

V = 132 м/мин (ст 76 [8])

по формуле 9: n = = 283 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 2,4 кВт (ст 78 [8])

N < N_шп

Операция 025 Токарная ПУ

Глубина резания

t = 0,25

Подача

S_о = 0,4 мм/об (ст 67 [8])

Скорость резания

V = 104 м/мин (ст 78 [8])

по формуле 9: n = = 245 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 2,9 кВт (ст 78 [8])

N<N_шп

Операция 030 Фрезерная

Фреза ? 20 мм

Глубина резания

t = 6 мм

Подача

S_z = 0,05 мм/зуб (ст 146 [8]) S_м = 121,8 мм/мин

Скорость резания

V = 25,5 м/мин (ст 146 [8])

n_фр = (11)

где V - скорость резания

Д_фр - диаметр фрезы

по формуле 11: n_фр = = 406 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 1,3 кВт (ст 151 [8])

по формуле 10: N_шп = 5,5Ч0,7 = 3,9 кВт

N<N_шп

Окончательное врезерование фрезой ? 8 мм

Глубина резания

t = 6 мм

Подача

S_z = 0,03 мм/зуб (ст 146 [8]) S_м = 95,5 мм/мин

Скорость резания

V = 20 м/мин (ст 148 [9])

по формуле 11: n_фр = = 796 об/мин

Мощность потребная на резание

N = 0,6 кВт (ст 151 [8])

N < N_шп

Операция 035 Зубофрезерная

Глубина резания

t = 13 мм

Подача

S_о = 1 мм/об (ст 148 [9])

Скорость резания

V = 40 м/мин (ст 148 [9])

по формуле 11: n_фр = = 87,9 об/мин

n_д = 80 об/мин

V_д = (12)

по формуле 12: V_д = = 36,4 м/мин

Операция 050 Токарная

Подача

S_z = 1,4 мм/об (ст 82 [9])

Скорость резания

V = 6,8 м/мин (ст 83 [9])

по формуле 9: n = = 62 об/мин

n_д = 63 об/мин [по паспорту]

V_д = 6,9 м/мин

Операция 055 Шлифовальная

Глубина резания

t = 0,2 мм

Скорость резания

V_кр = 35 м/с (ст 301 [9])

V_д = 20 м/мин

N_заг = = 116 об/мин

Подача

S_р = 0,005 мм/об (ст 301 [9])

S_м = 8 м/мин

Таблица 13 - Режимы резания

№ опер	Операция	T мм	S0 мм/об	Sм мм/мин	V мм/мин	N об/мин	NкВт
010	Токарная ПУ Точение Растачивание	2 1,1	1 0,15	137 171	66 120	137 1140	4,1 2,0
015	Токарная ПУ Точение Получ растачивание Чистовое растачивание Обработка выточки	1,5 0,5 0,25	1 0,15 0,07 0,1	143 183 97 24	66 132 152 104	143 1219 1383 244	4,1 2,4 2,4 4,9
020	Токарная ПУ Чистовое точение	0,25	0,2	57	132	283	2,4
025	Токарная ПУ Чистовое точение	0,25	0,4	98	104	245	2,9
030	Фрезеная ПУ Фреза Ш 20 мм Фреза Ш 8 мм	6 6	0,3 0,12	121,8 95,5	25,5 20	400 800	1,3 0,6
035	Зубофрезерная	13	1	80	36,4	80	2,2
050	Токарная Калибров. отверстия		1,4	88,2	6,8	63
055	Шлифовальная	0,2	0,005	8	Vкр = 35 Vз = 20	nкр=1590 nз=116

2.8 Расчет и выбор норм времени

Нормы времени на операции с программным управлением

Т_шт = (Т_а + Т_в Ч К_вт) (1+) (13)

Где Т_а - время автоматической работы по программе

Т_в - время ручной вспомогательной работы

Т_об - время на тех обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности

К_тв - поправочный коэффициент, учитывающий серийность работы

Т_а = Т_оа + Т_ва (14)

Где Т_оа - время на выполнение рабочих ходов

Т_ва - время на выполнение холостых ходов

Т_в = Т_ву + Т_всп + Т_ви (15)

Где Т_ву - время на установку и снятие заготовки

Т_всп - вспомогательное время, связанное с выполнением операции

Т_ви - время на контрольные изммерения

Операция 010 токарная



Рисунок 2 - Траектория движения инструментов на операции 010

Таблица 14 - Расчет времени автоматической работы станка

№ инстр	№ участка	L мм	Sм мм/мин	Тоа мин	Тва мин
1	0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-0	258 22 1 20 25,8 39,3 17 366	5000 137 137 5000 137 137 137 5000	- 0,16 0,01 - 0,19 0,29 0,12 -	0,05 - - 0,01 - - - 0,07
2	0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-0	269 1 4,2 88 1 88 270	5000 171 171 171 171 5000 5000	- 0,01 0,03 0,52 0,01 - -	0,05 - - - - 0,02 0,05

по формуле 14: Т_а = 1,34 + 0,35 = 1,69 мин

по формуле 15: Т_в = 0,45 + 0,36 + 0,89 = 1,7 мин

Т_ву = 0,45 мин (ст. 36 [11])

Т_всп = 0,36 мин (ст. 50 [11])

Т_ви = 0,89 мин (ст. 52 [11])

К_вт = 0,76 (ст. 35 [11])

Т_об = 10%

по формуле 13: Т_шт = (1,69+1,7Ч0,76)Ч(1+) = 3,28 мин

Т_пз = 18 мин (ст. 56 [11])

Т_шк = Т_шт +

Т_шк = 3,28 + = 3,43 мин

Таблица 15 - Нормы времени на операции с ПУ

№ опер	Наименование операции	Tа мин	Тв мин	Тшт мин	Тпз мин	Тшк мин
010	Токарная	1,69	1,7	3,28	18	3,43
015	Токарная	11,73	1,54	14,38	19	14,54
020	Токарная	1,55	1,28	3,32	17	3,46
025	Токарная	0,95	1,43	2,85	17	2,99
030	Фрезерная	2,64	0,93	4,08	24	4,28

Нормы времни на операции с ручным управлением

Нормы времени на зубофрезерную операцию

Норма штучного времени определяется по формуле

Т_шт = (Т_о+Т_в+К_тв)Ч(1+) (16)

где Т_о - время работы станка

Т_в - время вспомогательных работ

К_тв - коэффициент, учитывающий серийность работ

а_обс - время на обслуживание рабочего места

а_отл - время на отдых и личные надобности

Т_о = (17)

где L - длина рабочего хода

z - число зубьев заготовки

n - частота вращения фрезы

S_о - подача

K - число заходоы фррезы

L = b + I₁ (18)

где b - ширина зуба

I₁ - велечина врезания резьбы и перебега фрезы

I₁ = 47 мм ст. (647 [11])

L = 14 +47 = 61 мм

Т₀ = = 6,5 мм

по формуле 15 находим Т_в

Т_ву = 0,2 мин (ст. 59 [1])

Т_всп = 0,7 мин (ст. 152 [12])

Т_ви = 0,75 мин (ст. 169 [12])

Т_в = 0,2 + 0,7 + 0,75 = 1,65 мин

а_обс = 4 % (ст. 160 [12])

а_отл = 5 % (ст. 203 [12])

Определяем штучное время

Т_шт = (6,5 + 1,65 Ч 1) Ч (1 +) = 8,15 Ч 1,09 = 8,88 мин

Определяем подготовительно - заключительное время

Т_пз = 40 мин (ст. 154 [12])

Определям штучно - калькуляционное время по формуле:

Т_шк = 8,88 + = 9,21

Таблица 16 - Нормы времени на операции с РУ

№ опер	Наименование операции	Т0 мин	Тв мин	Тшт мин	Тпз мин	Тшк мин
035	Зубофрезерная	6,5	1,65	8,88	40	9,21
050	Токарная	1,02	0,66	1,96	23	2,15
055	Шлифовальная	5,25	1,13	7,34	25	7,55

3. Конструкторская часть

3.1 Проектирование приспособления на фрезерную операцию

3.1.1 Описание приспособления

Необходимо спроектировать специальное фрезерное приспособление для фрезерования пазов 22Н12 на детали «Звездочка». Приспособление предназначено для надежного закрепления заготовки и обеспечивает выполнение требований чертежа.

В приспособление заготовка устанавливается на цилиндрическую оправку поверхностью ? 35Н9 с упором в торец поверхности ? 148,6_0,74 мм. Отверстие детали ? 35Н9 мм является направляющей базой, лишает заготовку 2-х степеней подвижности: линейного перемещения по осям Z и X. Торец шейки ?148,6_0,74 мм является установочной базой и лишает заготовку 3-х степеней подвижности: линейного перемещения по оси Y и угловых поворотов по осям X, Z. Таким образом, при базировании заготовка лишается пяти степеней подвижности. Шестая степень свободы - угловой поворот по оси Yлишается за счет сил зажима в приспособлении.

Зажим осуществляется гайкой при помощи ключа в ручную.

3.1.2 Расчет усилий зажима

Зажимными называются механизмы, устраняющие возможность вибрации или смещение заготовки относительно установочных элементов.

К зажимным элементам предъявляют следующие требования:

1. При зажиме не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при базировании.

2. Зажим не должен деформировать заготовку или ее поверхность.

3. Сила зажима должна быть минимально необходимой.

4. Зажим и открепление заготовки.

5. Силы резания не должны восприниматься зажимными устройствами.

6. Зажимной механизм должен быть простой по конструкции.

Рассмотрим действия сил при сверлении отверстий в заготовке.

На заготовку действуют:

- осевая сила резания Р₀;

- момент от силы резания М_рез;

- момент от сил трения при прижиме М_тр;

- момент от сил трения при опоре М _трz;

- сила прижима Q.

Осевая сила резания Р₀ опрокидывает заготовку вокруг точки опоры «О».

Уравнение равновесия:

КЧР₀ЧI - QЧI₁ = 0

Q = Q₁ + Q₂ (кгс),

Где Q₁ - сила противодействия Р₀;

Q₂ - сила противодействия М_рез

Отсюда

Q₁ =

I = 17,5 мм

I₁ = 40 мм

Моменту от силы резания М_рез противостоят моменты трения:

М_тр1 = Q₂ Ч f Ч (кгсЧмм)

М_тр2 = Q₂ f Ч (кгсЧмм)

Где f= 0,21 - коэффициент трения

Уравнение равновесия:

КЧМ_рез - М_тр1 - М_тр2 = 0

Отсюда

(кгс),

где К - коэффициент запаса

К = К₀ Ч К₁Ч К₂Ч К₃ ЧК₄ ЧК₅ ЧК₆, (19)

Где К₀ = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₁ = К₃ = К₅ = К₆ = 1

К₂ = 1,1 - коэффициент затупления инструмента;

К₄ = 1,4 - стабильность закрепления

Тогда К = 1,5 Ч1,1Ч1,3 = 2,14 принимаем К=2,2

Рассчитываем М_рез по формуле:

М_рез = С_мЧ D^zm ЧS^ym ЧК_м (кгс Ч мм) (20)

Где С_м = 34,5

Z_m = 2

Y_m = 0,8

К_м = 1

D = 9 мм

S = 0,1 мм/об

по формуле 20: М_рез = 34,5 Ч9²Ч 0,1^0,8Ч1 = 443 кгсЧмм

Р₀ = С_мЧD^z ЧS^ypЧК_м (кгсЧмм) (21)

Где С_р = 34,5

Z_p = 2

У_р = 0,8

К_м = 1

D = 13 мм

Sм = 0,1 мм/об

по формуле 21: Р₀ = 68 Ч 13 Ч 0,1^0,7 = 176 кгсЧмм

Q₁ = = = 169,4 (кгс)

Q₂ = = = 76,71 (кгс),

Общее усилие зажима:

Q₂ = 169,4 + 76,71 = 246,11, округлим до 250 (кгс)

Следовательно, для надежного закрепления заготовки необходимо приложить усилие зажима Q = 250 (кгс)

3.1.3 Расчет основных параметров зажимного механизма

В качестве зажимного механизма применяем ручной винтовой зажим: гайка через шпильку прижимает кондукторную втулку к заготовке (зажимаем ее между подставкой и заготовкой).

Согласно справочным данным, усилие зажима Q = 256 кгс может обеспечить гайка с резьбой М16 и усилием рабочего на рукоятке 4,5 кгс при длине рукоятки L = 120 мм. Учитываем условия работы: вес заготовки, ее габариты, принимаем решение использовать гайку и шпильку с резьбой М16 (более жесткая и прочная). Усилие рабочего 5 кгс, длина рукоятки - 200 мм, гайка с буртиком.

По формуле определяем:

Q = (кгс) (22)

Где Р = 5 кг

L = 200 мм

R_ср = 7,35 - средний радиус резьбы М16

б = 2⁰30` - угол подъема зуба

с = 6⁰34` - угол трения в резьбе

f = 0,1 - коэффициент трения

D_н = 24 мм - наружный диаметр буртика

D_в = 17 мм - внутренний диаметр буртика

по формуле 22: Q= (кгс),

Таким образом, применяем резьбу гайки и шпильки М16, рабочий без особых усилий обеспечивает необходимое усилие зажима.

3.1.4 Прочностной расчет

Расчет на прочность резьбового соединения выполняем для наименее прочного звена стержня - шпильки.

При осевом нагружении условие прочности на растяжение:

(23)

где D_в = 13,8 мм - внутренний диаметр резьбы;

Q = 450 кгс - максимальная нагрузка

= 4-7 кгс/мм² - для стали 45ГОСТ1050 - 80 после нормализации.

по формуле 22:

Следовательно. Резьба нагрузку выдержит, т.к.

У_max = 3 кгс/мм² < 7 кгс/мм².

Прочность обеспечена

3.2 Расчет режущего инструмента

Резец канавочный

В качестве материала для державки резца принимаем углеродистую сталь марки 45 ГОСТ1050 - 88

у _в = 650 мПа (65 кгс/мм²); у _и = 200 мПа (20 кгс/мм²)

Рассчитываем силу резания:

P_z = C_Pz Чt ^xpz Ч S^ypz Ч V ^пz Ч K_pz (кгс) (24)

Где С_Pz = 247

xpz = 1; ypz = 1; пz = 0;

K_pz = 1

S = 0,05 мм/об

T= 2,8 мм

по формуле 24: Р_z = 247Ч2,8Ч0,05Ч1Ч1 = 34,58 кгс

Т.к. резец предназначен для наружной канавки, используем стандартную державку для отрезного резца (аналог ГОСТ 18884 - 73) сечение 25Ч 16 мм (для станка 1К62) и ? головки 16 мм

Проверяем прочность и жесткость державки.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью:

Для круглого сечения

Р_Zдоп = (25)

Где I = 40 мм - вылет резца от опоры

d = 15 мм - средний диаметр шейки

по формуле 25: Р_Zдоп = кгс,

Прочность головки обеспечена, т.к. Р_zдоп = 169 кгс>Р_z = 98,6 кгс

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца:

Р_zжест = (26)

Где f = 0,06 мм - стрела прогиба;

Е = 20000 кгс/мм² - модуль упругости материала;

J = 0,05d⁴ = 2531 мм⁴ - момент инерции сечения

По формуле 26: Р_zжест = = 118,6 кгс.

Жесткость головки обеспечена, т.к. Р_zжест = 118кгс> 98,6 кгс

Геометрия режущей части:

Форма лезвия 1:1 соответствует форме сечения канавки - резец отрезной

Передний угол г = 1⁰; задний угол б = 45⁰; угол в плане ц = 90⁰. Материал пластины - сталь Р18 ГОСТ19265 - 73. Твердость 65…..68 НRC.

3.3 Расчет измерительного инструмента

Исполнительные размеры гладких калибров рассчитывают по формулам ГОСТ 24851 - 81 или принимают по ГОСТ 2121401 - 75 без проведения расчетов.

Формулы для расчета исполнительных размеров калибров

ПР_max = D_min + Z + (27)

НЕ_max = D_max + (28)

где Z - отклонение середины поля допуска на изготовление калибра пробки

ПР относительно наименьшего предельного размера отверстия;

Н - допуск на изготовление калибра - пробки.

По ГОСТ 24853 - 81 назначаем допуски гладких калибров для отверстий по 9 квалитету

Z = 0,0035 мм; Y = 0,003мм; Н = 0,004мм

по формуле 27:

ПР_max = D_min + Z + = D+EJ + Z + = 35 + 0,0035 += 35,0055 мм

На чертеже проставляем размер: ПР_max = 35,0055 _-0,004 мм

НЕ_max = D_min + = D+ES + = 35,030 += 35,032 - _0,004 мм

На чертеже проставляем размер: НЕ_max = 35,032_-0,004 мм

Изношенный калибр: ПР_износ = D_min -Y = 35- 0,003 = 34,997 мм

4. Мероприятия по охране труда, технике безопасности и пожарной безопасности

4.1 Охрана труда в механическом цехе

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Задача охраны труда - свести к минимальной вероятности поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Реальные производственные условия характеризуются, как правило, наличием некоторых опасных и вредных производственных факторов.

В соответствии с ГОСТ 12.003-791 в механосборочном цехе существуют следующие опасные и вредные производственные факторы:

- движущиеся машины и механизмы;

- подвижные части производственного оборудования; - повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

- повышенная температура поверхностей оборудования, материалов;

- повышенный уровень шума на рабочем месте;

- повышенный уровень вибрации;

- недостаток естественного света;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовки, инструментов и оборудования;

- физические перегрузки (динамические);

- нервно-психические перегрузки (монотонность труда).

Для устранения или уменьшения этих факторов в цехе проводятся мероприятия, такие как:

- в здании механосборочного цеха установлены вентиляционные системы;

- каждый рабочий имеет спецодежду и спецобувь, очки, а также респиратор;

- для защиты от шума органов слуха рабочие имеют наушники;

- для ликвидации недостатка освещенности рабочей зоны на станках встроены устройства местного освещения;

- для защиты от стружки и СОЖ применяются защитные экраны.;

- для защиты от движущихся частей производственного оборудования применяются защитные ограждения.

Надзор и контроль за соблюдением законодательства о труде и правил по охране труда осуществляют специально уполномоченные органы и инспекции, а так же профессиональные союзы.

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда в цехе является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений

Механосборочный цех относится к V классу вредности.

В нем поддерживаются следующие метеорологические условия в холодный и переходной период:

- температура воздуха - 18-20 ^оС;

- относительная влажность - 60-40 %;

- скорость движения воздуха - не более 0,2 м/с;

- давление - 760 мм ртутного столба.

В летний период:

- температура воздуха -21-23 °С;

- относительная влажность - 60-40%;

- скорость движения воздуха - не более 0,3 м/с;

- давление - 760 мм ртутного столба.

Эти данные находятся в соответствии с ГОСТ 1205-88, где установлены оптимальные метеоусловия необходимые в рабочей зоне.

Для профилактики травматизма в механосборочном цехе зону резания токарных, фрезерных, протяжных, зубообрабатывающих, шлифовальных станков ограждают специальными ограждениями.

Основные меры по снижению уровня шума воздействующего на человека на рабочих местах в механосборочном цехе:

- использование звукоизолирующих ограждений;

- закрытие кожухами работающих машин и механизмов;

- использование глушителей при шумовых источениях отработанных газов в атмосферу.

- применение средств индивидуальной защиты, таких как противошумовые наушники, вкладыши и шлемы.

Основные меры по снижению вибрации в механосборочном цехе:

- применение защитных средств: оградительных, виброизолирующих, виброгасящих и вибропоглощающих;

- применение средств индивидуальной защиты: обуви с амортизирующими подошвами, рукавиц со специальными вкладышами, рукавиц и перчаток с мягкими наладонниками.

Для создания нормальных условий освещенности на рабочих местах в производственных помещениях пользуются двумя видами освещения - естественным и искусственным. Комбинация этих двух видов представляет собой совмещение освещения.

Эксплуатация большинства машин в цехе связана с применением электрической энергии, поэтому вопросам электробезопасности уделяется большое внимание.

Электра безопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

В цехе предусмотрено защитное заземление (ГОСТ 12.1.030-81) -преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением, устраняющее опасность поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования.

Для достижения цели системой управления охраной труда решаются следующие задачи: