Розробка маршрутно-технологічного процесу обробки деталі "Маховик"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Сучасна технологія машинобудування має два основних напрямки розвитку, а саме:

- Перший напрямок розвитку технології машинобудування це вдосконалення та оптимізація існуючих ресурсозберігаючих технологічних процесів і розробка нових енергозберігаючих технологічних процесів виготовлення виробів. Сьогодні існують основні технологічні процеси, застосовувані для виготовлення різних деталей, на різному устаткуванні, наприклад, виготовлення деталей використовуючи верстати металорізальні. Але розвиток заготівельного процесу самої технології машинобудування, а крім того металорізальних верстатів та інструментів сприяє необхідності повторного розгляду таких типових технологій з точки зору оптимізації, енергозбереження в ході виготовлення деталей машин. Наприклад, можливість виготовлення заготовок зубчастих коліс із зубами, застосовуючи верстати металорізальні, вплинуло на перегляд типової технології машинобудування при їхньому виготовленні, це дало можливість здійснити енергозбереження та, як наслідок - знизити собівартість зубчастих коліс.

- Другий напрямок розвитку технології машинобудування це вдосконалення і подальша оптимізація існуючих сьогодні комбінованих технологічних методів обробки заготовок і розробка нових наукоємних методів, використовуючи верстати металорізальні. Цей напрямок технології машинобудування вимагає обов'язкового системного підходу, створення наукових основ по вдосконаленню існуючих методів, а також розробці нових або комбінованих методів технології машинобудування. Новими наукомісткими методами в технології машинобудування можна назвати методи, які базуються на використанні фундаментальних знань науки і явищ фізики, хімії, електрики.

У даному курсовому проекті описаний спосіб виготовлення деталі маховик, запропоновані методи, які дозволяють максимально знизити витрати часу та матеріалів, тобто оптимальна форма заготовки, правильний вибір та наладка обладнання.

1 

1. Короткий опис виробу

У процесі проходження практики мною була обрана деталь маховик компресора 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4 - це повітряна, поршнева, стаціонарна компресорна установка, призначена для одержання стисненого повітря тиском до 22,56 МПа (250 кгс/см2), використовуваного:

- Для привода виконавчих механізмів і пристроїв (КІП) у технологічних лініях різних виробництв;

- Для пневмовипробовувань магістральних газопроводів;

- В технологічних процесах гірничорудної та нафтогазовидобувної промисловості.

Деталь «Маховик 43.42.23.017.01.00.001» призначена для накопичення кінетичної енергії руху у процесі роботи компресора. За допомогою накопиченої енергії маховик виводить поршні з мертвих точок та підтримує рівномірність обертання колінчатого валу.

Програма випуску складає 500 деталей на рік.

Деталь «Маховик 43.42.23.017.01.00.001» є складовою частиною вузла «Електропривод», який входить до компресорної установки 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4. Вона являє собою стаціонарну компресорну станцію загального призначення, де в якості машини для стиснення повітря застосований поршневий компресор. Компресор являє собою Ш - подібну трирядну крейцкопфну машину з кутом розвалу циліндрів відносно вертикальної осі 60 °. В якості приводу компресора використовується електродвигун. Всі складові частини установки, такі як газові комунікації, запірна, регулююча і запобіжна арматура, допоміжні системи (система масляна, система охолодження та ін.), змонтовані на загальній рамі. Технічні характеристики компресорної установки 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4 приведені в таблиці 1.



Таблиця 1.1 - Технічні характеристики установки компресорної 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4.

Найменування параметра	Одиниця виміру	Значення
Стискуваний газ	Атмосферне повітря
Об'ємна продуктивність, приведена до початкових умов	м3/с	0,038±0,0019
Експлуатаційний діапазон температур стискуваного повітря (температура початкова)	0С	-45...+45
Температура кінцева, не більше	0С	60
Тиск початковий, номінальний	МПа	0,101
Тиск кінцевий, номінальний, надлишковий	МПа	22,56
Потужність при частоті обертання вала 1500 об/хв., номінальній продуктивності та кінцевому тиску	кВт	48
Тип поршньового компресора	Ш-подібний, повітряний, поршньовий, 3-ступінчатий
Тиск всмоктування	МПа	0,6
Тиск нагнітання	МПа	22,56
Витрати мастила на винос, не більше	г/год.	45
Система змащування компресора	Циліндрів - під тиском від багатовідвідного насоса; шатунної шийки колінчатого вала і тонкостінних вкладишів головок шатунів - під тиском від шестерневого насоса; Поршньових пальців, корінних підшипників, сальників - розбризкуванням.
Тиск мастила в системі змащування	МПа	0,096...0,343
Привід компресора	Прямий через фрикційну муфту зчеплення і еластичну муфту “Bowex” з боку двигуна
Частота обертання вала, не більше	об/с	12,25
Габаритні розміри установки: - довжина - ширина - висота	мм	2000 2020 1800
Маса	кг	2300

Вид кліматичного виконання - УХЛ4, категорія розміщення 1 за ГОСТ 15150-69, для роботі при:

температурі навколишнього середовища від 0 до 40 0С;

атмосферному тиску від 650 до 800 мм.рт.ст.;

запиленості навколишнього середовища не більше 20 мг/м3.

Забороняється використання установки в житлових забудовах без додаткових заходів щодо шумоглушіння і узгодження з Держсанепідемнаглядом.

1.1 Характеристика вузла

Вузол «Електропривод», де працює дана деталь, складається з таких основних частин:

- Електродвигун асинхронний паралельного збудження напругою 380 В, потужністю 48 кВт.

- Еластична муфта “Bowex”.

- Фрикційна муфта зчеплення.

- Маховик.

Короткий опис деталі

Деталь «Маховик 43.42.23.017.01.00.001» призначена для накопичення кінетичної енергії руху у процесі роботи компресора. Маховики застосовуються найчастіше у поршньових апаратах, там, де потрібно підтримувати заданий коефіцієнт нерівномірності ходу та виводити поршні з «мертвих положень». Умови роботи даної деталі - нормальні, середовище неагресивне. Частота обертання - 735об/хв., окружна швидкість -18,46 м/с.

Призначення поверхонь деталі: центральний отвір деталі призначений для закріплення маховика на валу, шпонковий паз у отворі - для закріплення шпонки. 10 периферійних отворів призначені для надання маховику форми, максимально наближеної до форми кільця. Це робиться з метою покращення інерційних властивостей. Отвори на торці маховика необхідні для його балансування. Всі інші поверхні є вільними поверхнями.

Вивчаючи креслення даної деталі, я дійшов до висновку, що на кресленні приведено достатньо видів та проекцій, вони розміщені згідно вимогам існуючих стандартів, на всіх поверхнях позначені всі вихідні дані, які необхідні для виготовлення деталі: розміри, шорхності, допуски та технічні вимоги. Креслення виконано згідно з вимогами ЄСКД.

Аналізуючи призначення допусків форми та розміщення, можна дійти до висновку, що всі вони призначені вірно. Позиційний допуск та допуск паралельності периферійних отворів відносно центрального необхідні для точного розташування цих отворів, неточне розташування їх може призвести до нерівномірності ходу маховика і нестабільної роботи приводу. Жорсткий допуск на радіальне биття призначений тому що велике радіальне биття при великій масі маховика може призвести до руйнування валу привода.

Для забезпечення достатньої міцності та витривалості та простоти виготовлення застосований відповідний матеріал - сталь 25 ГОСТ 1050-88. Замінниками є сталі 20 і 30. Хімічний склад сталі 25 ГОСТ 1050-88 приведений в таблиці 2, механічні властивості - в таблиці 3.

Таблиця 2 Хімічний склад сталі 25 ГОСТ 1050-88, у відсотках

C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			Не більше
0,22-0,3	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Таблиця 3 Механічні властивості сталі 25 ГОСТ 1050-88

Термообробка	Переріз, мм					KCU, Дж/см2	НВ
		МПа	%
		Не менше
Загартовування. Відпуск. Нормалізація	100-300	195	390	20	45	49	111-156

Технологічні властивості: температура кування, 0С: початку 1280, кінця 700. Охолодження на повітрі. Зварюваність - зварюється без обмежень, окрім деталей після ХТО. Способи зварювання: РДЗ, АДЗ під флюсом і газовим захистом, КТЗ. Оброблюваність різанням - в гарячекатаному стані при = 450-490 МПа = 1,7, = 1,6. Флокеночутливість - не чутлива. Схильність до відпускної крихкості - не схильна.

1.2 Аналіз технологічності деталі

Опис матеріалу та його властивостей наведений вище. На основі вищевказаного можна сказати що з цієї точки зору деталь технологічна, оскільки сталь 25 легко оброблюється, має замінники та не є рідкісною або складною у виготовленні, а тому - є відносно недорогою.

На різних етапах обробки маховика застосовуються різні пристосування та схеми закріплення. При токарній операції застосовується закріплення у чотирьохкулачковий патрон, що створює дві бази: подвійну опорну базу та установчу базу. Подвійна опорна база позбавляє деталь двох ступенів волі - переміщення вздовж осей y та z. Установча база позбавляє трьох ступенів волі - обертання відносно осей yта zі переміщення вздовж осі x. Таблиця відповідностей та матриця зв'язків приведені нижче у таблицях 4 і 5 відповідно. Ескіз базування приведений на малюнку 1.

Таблиця 4 Таблиця відповідностей

База	Зв'язки	Позбавлені ступені волі
ПОБ	4, 5	I, III
УБ	1, 2, 3	II, IV, VI

Таблиця 5 Матриця зв'язків

	X	Y	Z
ПОБ	0	1	1	-
	0	0	0
УБ	1	0	0	-
	0	1	1



Малюнок 1 Схема базування при одному з установив токарної операції.

Під час виконання свердлувальної операції можливо використати два способи базування: затискання у патрон за зовнішню поверхню, та надягання на довгу конічну оправку. Найбільш доцільним вважаю другий спосіб, оскільки до периферійних отворів проставлені жорсткі допуски розташування відносно центрального. Використання оправки дасть змогу дотриматися принципу сумісності баз, поєднавши конструкторську і вимірювальну бази. Надягання деталі на оправку створить подвійну направляючу базу, яка позбавить деталь чотирьох ступенів волі - переміщення та обертання вздовж осей х та у. Таблиця відповідностей та матриця зв'язків приведені у таблицях 6 та 7 відповідно, схема базування - на малюнку 2.

Таблиця 6 Таблиця відповідностей подвійної направляючої бази

База	Зв'язки	Позбавлені ступені волі
ПНБ	1, 2, 3, 4	II, III, IV, VI



Таблиця 7 Матриця зв'язків подвійної направляючої бази

	X	Y	Z
ПНБ	1	1	0	-
	1	1	0

Малюнок 2 Схема базування при свердлувальній операції.

При свердлінні отворів на бічній поверхні диска маховика та довбанні шпоночного паза в центральному отворі потрібні спеціальні пристрої, що не є технологічним.

Вимірювальний інструмент, який використовується для контролю даної деталі:

Таблиця 1.2 - Контрольно-вимірювальний інструмент.

Характер поверхні, розмір	Вимірювальний інструмент
Диск маховика, циліндр, d=480 мм, l=100 мм.	Штангенциркуль ШЦ-ІІІ 500, точність вимірювання - 0,01 мм. ГОСТ 166-89
Ступиця маховика, циліндр, d=160 мм, l=150 мм.	Штангенциркуль ШЦ-ІІІ 500, ШЦ-ІІ 250, точність 0,1 мм. ГОСТ 166-89
Центральний отвір, зрізаний конус, діаметр більшої основи 95H7, конусність 1 : 10	Калібр-пробка конічна ГОСТ 24932-81
Розточка на передньому торці, циліндр, d=120 мм, l=30 мм.	Штангенциркуль ШЦ-І 125 з глибиноміром, ГОСТ 166-89
Отвори на передньому торці, циліндричні,d=40H8	Калібр-пробка гладка двостороння 40Н8 ГОСТ 14810-69
Розточка на задньому торці диска, зрізаний конус, d1=300мм, d2=400 мм,	Штангенциркуль ШЦ-ІІІ 500, кутомір ГОСТ 4046-48
Отвори на бічній поверхні диска, d=14 мм, глибина 16 мм.	Штангенциркуль ШЦ-І 125 з глибиноміром, ГОСТ 166-89
Скруглення, R=5 мм	Набір радіусних шаблонів №1 ГОСТ 4126-66
Фаски 3х300	Кутомір ГОСТ 4046-48
Фаски 2х450	Кутомір ГОСТ 4046-48
Шпонковий паз, ширина 22Js9	Листовий калібр-пробка 22Js9
Скруглення R=0,4мм	Набір щупів 70 мм №2 (0,03-0,5)

Отже, як видно з таблиці, для контролю всіх розмірів деталі можна використати стандартний вимірювальний інструмент.

На кресленні наявні жорсткі вимоги допусків форми та розташування, а саме: Позиційний допуск периферійних отворів відносно центрального 0,12 мм; допуск паралельності периферійних отворів до центрального 0,06 мм.

До нетехнологічних конструктивних елементів на маховику можна віднести: радіусні заокруглення (важкі у виготовленні та контролі), конусність центрального отвору, конічну розточку на задній поверхні диска, та отвори на бічній поверхні диска (потребують спеціальних кріпильних пристроїв при виготовленні та попереднього накернювання).

Вираховую коефіцієнт точності та коефіцієнт шорхності:

, де (1)

, де (2)

Для визначення цих параметрів складаю таблицю:



Таблиця 1.3 - Поверхні деталі.

Поверхня	Кількість	Шорхність	Квалітет
Зовнішні циліндричні
Диск маховика	1	6,3	14
Ступиця маховика	1	12,5	14
Внутрішні циліндричні
Отвори на диску	8	0,8	8
Отвори на бічній поверхні диска	8	12,5	14
Торці
Торець на диску	2	6,3; 12,5	14
Торець на ступиці	1	6,3	14
Лінійні поверхні
Стінки шпонкового пазу	2	3,2	9
Основа пазу	1	3,2	9
Інші
Конусна розточка	1	12,5	14
Центральний конічний отвір	1	1,6	7
Фаски	3	12,5	14
Фаски на отворах	8	3,2	14

Оскільки Кт> 0,8, а Кш< 0,32, то деталь технологічна.

Проаналізувавши все вищесказане, можна зробити висновок, що ця деталь технологічна.

2. Визначення й характеристика заданого типу виробництва

Програма випуску деталі «Маховик 43.42.23.017.01.00.001» складає 500 деталей на рік. Це відповідає дрібносерійному типу виробництва.

Для дрібносерійного типу використовується переважно універсальне обладнання, але може бути також частково спеціалізоване.

Технологічне оснащення в основному універсальне, однак у деяких випадках створюється високопродуктивне спеціальне оснащення, якщо доцільність його створення попередньо обґрунтована техніко-економічними розрахунками. Велике поширення має універсально-збірне, переналагоджуване технологічне оснащення, що дозволяє істотно підвищити коефіцієнт оснащеності серійного виробництва. Різці найчастіше з напаяними пластинками. Вимірювальний інструмент - також переважно універсальний.

При такому типі виробництва найчастіше використовується груповий принцип розташування обладнання, який передбачає розміщення верстатів однорідними групами, об'єднуючими верстати одного типу (наприклад: токарні, фрезерні, строгальні і т. д.) і приблизно рівних або близьких габаритів (дрібні, середні, великі);

Середня кваліфікація робітників вища, ніж у масовому виробництві, але нижча, ніж в одиничному. Поряд з робітниками високої кваліфікації, що працюють на складних універсальних верстатах, і наладчиками, працюють робітники-оператори, що працюють на настроєних верстатах.

Технологічна документація і технічне нормування докладно розробляється для найбільш складних і відповідальних заготовок при одночасному застосуванні спрощеної документації і дослідно-статистичного нормування найпростіших заготовок.

У якості вихідних заготовок використовується гарячий і холодний прокат, лиття в землю і під тиском, точне лиття, поковки і точні штамповки, пресування, доцільність застосування яких також обґрунтовується техніко-економічними розрахунками. Необхідна точність досягається як методом автоматичного отримання розмірів, так і методами пробних ходів і промірів з частковим застосуванням розмітки.



3. Вибір та техніко-економічне обґрунтування методу отримання заготовки

У якості методу отримання заготовки в умовах заданого дрібносерійного виробництва вважаю необхідним обрати лиття в кокіль. Лиття в кокіль має ряд переваг порівняно з литтям в піщано-глинисті разові форми: не треба формових і стержневих сумішей, модельно-опокового обладнання; підвищується точність і чистота поверхні виливків; зменшується кількість пилу в ливарному цеху і поліпшуються санітарні умови праці; обслуговування металевих форм не потребує високої кваліфікації робітників; набагато підвищується продуктивність праці; зменшуються потрібні площі тощо.

Проте найважливішою перевагою лиття до металевих форм є багаторазове використання форм, висока якість і висока щільність виливків, які виготовляються.

Поряд з великими перевагами лиття до кокілів має ряд недоліків: високу вартість металевих форм, які застосовуються, тому доцільним воно є лише в серійному та масовому виробництві; важко виготовляти кокіль для деталей складної конфігурації; непіддатливість металевих форм, що збільшує небезпеку виникнення тріщин у виливках; одержання чавунних виливків з відбіленою поверхнею, які потім потребують відпалу.

Оскільки виробництво є серійним, конфігурація деталі проста, а матеріал маховика - сталь, то такий спосіб отримання заготовки я вважаю найбільш вигідним та доцільним.



4. Визначення параметрів заготовки

Призначаю припуски на механічну обробку і допуски. За ГОСТ 26645-85 Визначаю ступені точності поверхонь заготовки.

Клас точності заготовки - 7.

Ступінь короблення елементів:

- вінця - 3;

- ступиці - 2;

Ступінь точності поверхонь:

- вінця - 7;

- ступиці - 9.

Шорхність поверхонь:

- вінця - 8,0;

- ступиці - 12,5.

Визначаю розміри з урахуванням припусків за ГОСТ 26645-85:

Розмір	Розрахунок припусків	Розмір заготовки
?480	2•(0,64+0,2+1,8)	?485,3
?160	2•(2,8+0,24+0,32)	?166,7
l100	2•(1,2+0,2+0,2)	l1013,2
l220	2•(2,2+0,32+0,32)	l222,8
?73	2•(2,2+0,16+0,32)	?64,6

Визначаю масу заготовки:

Маса деталі складає 121,55 кг.

Визначаю коефіцієнт використання матеріалу:

Коефіцієнт використання матеріалу високий, отже прийнятий спосіб отримання заготовки буде доцільним та економічно вигідним.

5. Визначення припусків для обробки поверхні ?480-0,8, аналітичним методом

Для однієї з поверхонь (ступиці маховика) виконаю розрахунок припусків розрахунково-аналітичним методом.

Розміри ступиці: ?480-0,8, l= 100-0,4.

Призначаю стадії обробки поверхні. Для цього заповнюю таблицю.

Таблиця 5.1 - Стадії обробки ступиці маховика

№	Стадія	Скорочення	Квалітет	Посадка
1	Заготовка	Заг.	13	ІТ
2	Чорнове точіння	Чорн.	12	h
3	Напівчистове точіння	Н/ч	10	h

Будую схему розташування припусків та допусків, позначивши діаметри, припуски відхилення та поля допусків. (див. малюнок 3).

Малюнок 5.1 - Схема розташування припусків та допусків.

Розраховую мінімальний, максимальний та номінальний діаметр для кожної з стадій обробки.

Де Rzi-1 -параметр шорсткості на попередньому переході;

Ti-1 - глибина дефектного шару на попередньому переході;

сi-1 - величина просторових відхилень на попередньому переході;

Ei - похибка встановлення заготовки на даному переході.

Для заготовки: Rz = 200, Т = 300 мкм.

Для чорнового точіння: Rz = 50, Т = 50 мкм.

Для напівчистового точіння: Rz = 15, Т = 20 мкм.

Знаходжу величину просторових відхилень при обробці:

Де сдеф - величина деформації відливки

св. - величина відхилення при відливці заготовки.

Деформація відливки:

де Ддеф.п - питома деформація відливки, мкм/мм:

Lз - загальна довжина заготовки, мм.

сдеф я розраховував у п.4 пояснювальної записки. Ця величина складає 0,32 мм.

св. приймаю рівною допуску на номінальний розмір, 1,25 мм.

Тоді величина просторових відхилень складе:

Розраховую похибку встановлення заготовки:

де еб - похибка базування заготовки; при встановлення в трикулачковому патроні з закріпленням в торець на діаметрі 160 рівна 120 мкм.

е3 - похибка закріплення заготовки, рівна 300 мкм.

При напівчистовому точінні в трикулачковому патроні заготовка закріплюється за попередньо-оброблену поверхню 160

Тому величину залишкових просторових відхилень розраховую за формулою:

де Ку - коефіцієнт уточнення; для однократного точіння коефіцієнт уточнення рівний 0,06

0.з - величина просторових відхилень заготовки.

Величина залишкових просторових відхилень після чорнового розточення:

мм

Мінімальний припуск по переходах розраховую за формулою:

для чорнового точіння:

мкм

для напівчистового точіння:

мкм

Розраховуюдіаметри та припуски для етапів обробки:

Напівчистове точіння:

мм

Чорнове точіння:

мм

Розміри заготовки:

Загальний номінальний припуск:

Загальний розрахунковий припуск, розрахований аналітичним способом, збігається з припуском, розрахований табличним способом (2,65 ? 2,941). Це вказує на правильність проведення розрахунків по таблицям.

Розраховані та вихідні дані для розрахунків зводжу в таблицю.

Таблиця 5.2 - Розрахунок припуску аналітичним методом.

Етап обробки	Елементи припуску, мкм	Розрахункові припуски, мкм	Розрахункові розміри, мкм
	Rz	T	с	Ев	2Zmin	2Znom	2Zmax	dmin	dnom	dmax
Заготовка	200	300	670	-	-	-	-	482,541	482,941	483,741
Чорнове точіння	50	50	40	323	2488	3288	3288	480,453	481,453	481,453
Напівчистове точіння	10	20	-	120	453	1453	2253	479,2	480	480



6. Розробка маршрутного технологічного процесу механічної обробки згідно з ГОСТ 3.1109-82

Задані параметри поверхні деталі (шорхність, розмір ,допуски форми та розташування) можна отримати різними способами та на різному обладнання. У більшості випадків існує декілька способів отримання поверхні з заданими параметрами. Завдання цього пункту -проаналізувати базовий технологічний процес виготовлення деталі та підібрати оптимальний, який забезпечить отримання найкращого результату обробки при найменших витратах зусиль та часу.

Для зручності розробки техпроцесу приводжу у вигляді таблиці всі етапи обробки поверхонь деталі.

Таблиця 6.1 - Етапи обробки поверхонь деталі.

Поверхня	Квалітет точності	Шорхність	Маршрут обробки
Зовнішня циліндрична ?480	14	6,3	Точіння чорнове, точіння напівчистове.
Зовнішня циліндрична ?160	14	12,5	Точіння чорнове
Торці на діаметрі 480	14	6,3	Точіння чорнове, точіння напівчистове.
Торець на діаметрі 160	14	12,5	Точіння чорнове
Внутрішня конічна ?95 ?1:10	7	1,6	Розсвердлювання чорнове, розточування напівчистове, розточування чистове
Внутрішня циліндрична ?120	14	12,5	Розточування чорнове
Внутрішні циліндричні ?40	8	0,8	Свердління, зенкерування, розгортування напівчистове, розгортування чистове, зенкування.
Шпонковий паз	9	3,2	Довбання

Згідно таблиці 6.1, а також аналізуючи базовий ТП, складаю власний техпроцесу, який вважаю оптимальним.

У таблиці 6.2 виконую порівнянна базового та розробленого техпроцесу.



Таблиця 6.2 - Порівняння технологічних процесів обробки деталі «Маховик».

Базовий техпроцес	Розроблений техпроцес
№ операції	Найменування	Обладнання	№ операції	Найменування	Обладнання
005	Заготівельна	Лиття в глиняну форму	005	Заготівельна	Лиття в кокіль
010	Термічна	Піч опору	010	Термічна	Піч опору
015	Контроль ВТК	Контрольний стіл, штангенциркуль ШЦ-? 500, ШЦ-? 125	015	Контроль ВТК	Контрольний стіл, штангенциркуль ШЦ-? 500, ШЦ-? 125
020	Токарно-гвинторізна	Верстат 16К40	020	Токарна ЧПК	Верстат 16А40Ф3
020К	Контроль на робочому місці	Штангенциркуль ШЦ-? 500	025	Токарна ЧПК	Верстат 16А40Ф3
025	Токарно-гвинторізна	Верстат 16К40	030	Контроль ВТК	Контрольний стіл, набір контрольного інструменту (вказаний в табл. 1.2)
025К	Контроль на робочому місці	Штангенциркуль ШЦ-? 500	035	Свердлувальна ЧПК	Верстат 2Р135Ф3
030	Радіально-свердлувальна	Верстат 2М55	040	Горизонтально-протяжна	Верстат 7А523
035	Довбальна	Верстат Б5020	045	Балансувальна	MATECH D-300
040	Балансувальна	Пристрій для балансування, верстат 2М55	050	Контроль ВТК	Контрольний стіл, набір контрольного інструменту (вказаний в табл. 1.2)
045	Контроль ВТК	Контрольний стіл, набір контрольного інструменту (вказаний в табл. 1.2)	055	Малярна	Малярний бокс
050	Малярна	Малярний бокс



6.1 Запропоновані методи забезпечення технічних вимог в процесі обробки

Точність обробки - це відповідність виготовленої деталі вимогам, вказаним на кресленні. Точність визначається такими умовами:

- дотримання вказаних розмірів;

- дотримання вказаного параметра шорхності;

- дотримання допусків форми та розташування;

- дотримання вимог щодо твердості.

Дотримання вказаних розмірів та розмірних допусків буде дотримуватися за рахунок підбору відповідного матеріалу ріжучого інструменту, виконання необхідної кількості стадій обробки, надійного закріплення деталі при обробці, вчасного заточування (заміни пластинок) РІ.

Дотримання вказаного параметра шорхності досягається за рахунок правильного підбору режимів різання, використання ЗОР, необхідної жорсткості системи ВПІД.

Дотримання допусків форми та розташування досягається за рахунок точного базування деталі при обробці, у тому числі і відносно нульової точки верстата з ЧПК, правильного підбору технологічного оснащення, обробки якомога більшої кількості поверхонь за один установ.

Необхідна твердість досягається за рахунок підбору відповідного режиму термообробки.

6.2 Аналіз базового технологічного процесу та запропоновані нововведення по обладнанню, техоснащенню та базуванню

У цьому пункті виконую короткий опис кожної операції і приводжу пропозиції і обґрунтування нововведень у технологічний процес.

005 Заготівельна.

Згідно базового ТП заготовка отримується методом лиття в глиняну форму. Пропоную замінити цей спосіб на лиття в кокіль. Це підвищить точність розмірів заготовки та якість поверхні, що в свою чергу спростить подальшу механічну обробку.

010 Термічна.

На цій операції виконується штучне старіння металу, згідно технічних вимог до деталі. Процес штучного старіння стандартний, тому ніяких вдосконалень запропонувати не можу.

015 Контроль ВТК.

Контролюється дотримання необхідних розмірів заготовки, перевіряється відсутність ливарних дефектів, тріщин, сколів.

020 Токарно-гвинторізна.

Оброблюється зовнішня циліндрична поверхня ?160, торець на цій поверхні, та торець на діаметрі 480. Обробка проводиться шляхом однопрохідного точіння, оскільки допусків розміру, форми та розташування до цих поверхонь не пред'явлено. Тому виконується чорнова обробка. На цій операції пропоную універсальний верстат 16К40 замінити на токарний верстат з ЧПК 16А40Ф3 з системою ЧПК WL4. Це дозволить пришвидшити обробку та зменшити затрати зусиль на обробку.

020К Контроль на робочому місці.

Працівник перевіряє дотримання розмірів після проточування.

025 Токарно-гвинторізна

Деталь закріплюється за поверхню ?160 і проводиться чорнове і напівчистове точіння поверхні ?480, торця цієї поверхні, розсвердлювання, чорнове та чистове розточування отвору, розточування внутрішньої поверхні ?120. На цій операції також пропоную використати верстат 12А40Ф3 замість 16К40 для пришвидшення обробки, досягнення кращої точності та якості поверхонь після обробки.

025К Контроль на робочому місці

Працівник перевіряє дотримання розмірів після проточування.

030 Радіально-свердлувальна.

На верстаті 2М55 виконується свердлування, зенкерування, чорнове та чистове розгортування і зенкування 8 отворів ?40 мм. Пропоную виконувати цю операцію на верстаті з ЧПК WL4 2Р135Ф3. Це дасть змогу точнішого дотримання допусків розташування, пред'явлених до цього отвору.

035 Довбальна

На довбальному верстаті Б5020 виконується обробка шпонкового пазу в центральному отворі. Пропоную замість довбання обробити шпонковий паз на горизонтально-протяжному верстаті 7А523. Це зменшить час на обробку та підвищить точність обробки.

040 Балансувальна

Здійснюється динамічне балансування маховика шляхом висвердлювання отворів на поверхні ?480.

045 Контроль ВТК

Контролюється дотримання усіх технічних вимог, розмірів, шорхностей, допусків форми та розташування.

050 Малярна

Готовий виріб фарбується червоною емаллю ПФ-115 УХЛ4.

6.3 Стисле описання запропонованого технологічного процесу по операціях

005 Заготівельна

Заготовка отримується методом лиття в кокіль.

010 Термічна

На цій операції виконується штучне старіння металу, згідно технічних вимог до деталі.

015 Контроль ВТК

Контролюється дотримання необхідних розмірів заготовки, перевіряється відсутність ливарних дефектів, тріщин, сколів.

020 Токарна з ЧПК

На верстаті 16А40Ф3 оброблюється зовнішня циліндрична поверхня ?160, торець на цій поверхні, та торець на діаметрі 480. Обробка проводиться шляхом однопрохідного точіння, оскільки допусків розміру, форми та розташування до цих поверхонь не пред'явлено. Тому виконується чорнова обробка..

025 Токарна з ЧПК

Деталь закріплюється за поверхню ?160 і проводиться чорнове і напівчистове точіння поверхні ?480, торця цієї поверхні, розсвердлювання, чорнове та чистове розточування отвору, розточування внутрішньої поверхні ?120. Верстат 16А40Ф3.

030 Контроль ВТК

Контролюється відповідність обробки деталі вимогам креслення.

035 Свердлувальна з ЧПК

На верстаті 2Р135Ф3 виконується свердлування, зенкерування, чорнове і чистове розгортування та зенкування 8 отворів ?40Н8.

040 Горизонтально-протяжна

На верстаті 7А523 виконується протягування шпонкового пазу в центральному отворі.

045 Балансувальна

Здійснюється динамічне балансування маховика шляхом висвердлювання отворів на поверхні ?480.

050 Контроль ВТК

Контролюється дотримання усіх вимог розмірів, шорхності, допусків форми і розташування.

055 Малярна

Готовий виріб фарбується червоною емаллю ПФ-115 УХЛ4.



7. Розробка операційного технологічного процесу

7.1 Короткий опис траєкторій руху ріжучого інструменту на операціях, що виконуються на верстатах з ЧПК

У запропонованому мною техпроцесі обробки деталі на 3 операціяхпередбачена обробка на верстатах з ЧПК.

Основні переваги верстатів з ЧПК:

Застосування верстатів з ЧПК замість універсального обладнання має певні особливості і створює значні переваги, зокрема наступні: скорочення термінів підготовки виробництва на 50 -75%; скорочення загальної тривалості циклу виготовлення продукції на 50 - 60%; економію коштів на проектування і виготовлення технологічного оснащення на 30 - 85%; підвищення продуктивності праці за рахунок скорочення допоміжного і основного часу обробки на верстаті.

На операціях з ЧПК використовуютьсяверстати з СЧПК WL4T і WL5М.

Системи числового програмного керування WL4 є моделями адаптивної контурної системи керування другого покоління родини WL і призначені для керування фрезерними і токарними верстатами, які оснащені регулюємими та кроковими приводами подач.

СЧПК забезпечує:

- ввід КП;

- автоматичну обробку деталі по заданій програмі;

- ручне керування при обробці деталі;

- число керованих програмою координат - 6, число одночасно керованих координат - 6.

Керуюча програма - це керуюча послідовність робочої інформації, яка складається з кадрів (текстових рядків). Кожна програма повинна починатися словом «Початок програми» (символом «%»), після якого ставиться ім'я програми і символи «Кінець кадру». Далі вводяться кадри зі своїми номерами. Кадр може складатися із декількох слів, які, в свою чергу, складаються із буквеної адреси (G, M, S, F, T, Z, X, Y, Uі т.д.) і числового значення адреси зі знаком «плюс» або «мінус».

Програма повинна закінчуватися словом М2 («Кінець програми») або М30 («Кінець інформації»), після якого ставиться рядок з символом «%».

Розглядаю рух ріжучого інструмента №1 на операції 020 Токарна з ЧПК. На цій операції обробка ведеться правим підрізним різцем.

На рисунку 7.1 приводжу траєкторію руху РІ №1 на цій операції. Основною лінією показаний робочий хід, тонкою - прискорене переміщення РІ.

Рисунок 7.1 - Траєкторія руху РІ №1 на операції 020 Токарна з ЧПК.

Нульова точка обробки знаходиться в центрі торця деталі.

Початкову точку обираю таким чином щоб при зміні РІ різець не задів оброблювану деталь. З таких міркувань обираю початковою точку з координатами Х200 Z300.

Опис переміщень РІ на кожній з ділянок обробки приводжу в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 - Опис обробки деталі.

Ділянка траєкторії.	Опис переміщення.
ПТ - 1	На прискореному переміщенні різець підходить до торця деталі, не доходячи по вісі Х на 3,3 мм. до поверхні, щоб не задіти її. Фрагмент КП для цієї ділянки: G0 G9 X170 Z0
1 - 2	У т.1 вмикається ЗОР і різець на робочій подачі (0,15 мм/об), переміщуючись у т.2, оброблює торець деталі. Фрагмент КП: M8 G1 X63 F0.05
2 - 3	На прискореному переміщенні різець відходить від обробленого торця. Фрагмент КП: G0 Z2
3 - 4	На прискореному переміщенні різець підходить в т.4, в якій починається обробка фаски. Фрагмент КП: G0 X156
4 - 5	На робочій подачі (0,2 мм/об) виконується обробка фаски. Фрагмент КП: G1 X160 Z-2 F0.02
5 - 6	На робочій подачі (0,2 мм/об) виконується обробка зовнішньої циліндричної поверхні ?160 мм. Фрагмент КП: G1 Z-120 F0.1
6 - 7	На прискореній подачі інструмент здійснює відхід від обробленої поверхні. Фрагмент КП: G0 X165 Z-115
7 - 8	На прискореній подачі різець підходить до зовнішньої циліндричної поверхні. Фрагмент КП: G0 G9 X487.3
8 - 9	На прискореній подачі ріжучий інструмент підходить для обробки фаски. Фрагмент КП: G0 Z-123
9 - 10	На робочій подачі (0,2 мм/об) виконується обробка фаски. Фрагмент КП: G1 X478 Z-120 F0.02
10 - 11	На робочій подачі (0,2 мм/об) виконується обробка торця на діаметрі 480.
11 - ПТ	У т.11 вимикається ЗОР, на прискореній подачі різець відходить у початкову точку обробки. Фрагмент КП: М9 G0 X200 Z300

7.2 Вибір режимів різання і нормування техпроцесу

Нормую операцію 020 Токарна з ЧПК.

РІ №1

Подача для обробки ділянки 1-2, - 0,15 мм/об; 4-5, 5-6, 9-10, 10-11 - 0,2мм/об.

Обираю швидкості різання і потужність для обробки:

1-2 - 130 м/хв, 4,1 кВт;

4-5, 5-6, 9-10, 10-11 - 141 м/хв, 3,4 кВт.

Розраховую частоту обертання шпінделя за формулою:

1-2:

4-5, 5-6, 9-10, 10-11:

Дійсна швидкість різання:

1-2:



4-5, 5-6, 9-10, 10-11:

Оскільки верстат 16А20Ф3 має безступінчасте регулювання частоти обертання, то приймаю частоти обертання 260 об/хв і 95 об/хв відповідно.

РІ №2

Подача 0,05 мм/об.

Швидкість різання 120 м/хв, потужність 5,1 кВт.

Частота обертання:

Дійсна швидкість:

РІ №3

Подача 0,05 мм/об.

Швидкість різання 120 м/хв, потужність 5,0 кВт.

Частота обертання:

Дійсна швидкість різання:

Визначаю час автоматичної роботи верстата за програмою по формулі::

Тца =То +ТД

де То - основний час;

ТД - машинно-допоміжний час при прискореному переміщенні Sо=4000 мм/хв.

Визначаю норму допоміжного часу:

Тв =Тв уст +Тв оп +Тв изм

Ділянка траєкторії	ДХ	ДZ	Довжина ділянки траєкторії	То	ТД
РІ 1	-	-	-	-	0,25
ПТ - 1	30	300	301,5	-	0,07
1 - 2	107	0	107	2,7	-
2 - 3	0	2	2	-	0,0005
3 - 4	93	0	93	-	0,023
4 - 5	4	4	5,7	0,3	-
5 - 6	0	118	118	1,24	-
6 - 7	5	5	7,07	-	0,002
7 - 8	322,3	0	322,3	-	0,08
8 - 9	0	9	9	-	0,0022
9 - 10	9,3	9,3	13,15	0,14	-
10 - 11	318	0	318	3,4	-
11 - ПТ	40	420	421,9	-	0,11
РІ 1 - РІ 2	-	-	-	-	0,25
ПТ - В.Т.Ц	110	415	415	-	0,1
Р.Х. циклу	0	200	200	30,8	-
Х.Х. циклу	200	130	330	-	0,08
К.Т.Ц - ПТ	40	415	300	-	0,075
РІ 2 - РІ 3	-	-	-	-	0,25
ПТ - 1	190	415	456,4	-	0,11
Р.Х.	-	121,6	121,6	25,33	-
Х.Х	90	121,6	211,6	-	0,06
2 - ПТ	100	415	426,9	-	0,11
Разом				63,91	1,58

Тца = 63,91 + 1,58 = 65,49 хв.

Тд.вст - допоміжний час на встановлення і зняття деталі, приймаю 1,3 хв.

Тд.оп - допоміжний час, пов'язаний з операцією, приймаю 0,35 хв.

Тд.вим - час на вимірювання, приймаю 0,76 хв.

Тдоп = 1,3 + 0,35 + 0,76 = 2,35 хв.

Час на організаційне та технічне обслуговування робочого місця, відпочинок та особиств потреби становить 9%.

Норма штучного часу визначається за формулою:



Визначаю норму часу на виконання операції:

Тпз = 22 хв.

Нормую операцію 035 Свердлувальна з ЧПК.

Для всіх операцій розраховую діаметри обробки та глибини різання.

Таблиця 7.2 - глибини різання на етапах обробки на свердлувальній операції.

Етап обробки	Діаметр обробки	Глибина різання
Зацентровка	5	2,5
Свердлування	38,2	19,1
Зенкерування	39,2	0,5
Розгортання чорнове	39,8	0,3
Розгортання чистове	40	0,1
Зенкування	42	1

Розраховую значення подачі, швидкості обертання та часу обробки для кожного з етапів обробки.

Довжина обробки L становить L = l+y+Д = 65 + 2 + 5 = 72 мм., при зацентровці - 7 мм., при зенкуванні - 5 мм.



То розраховую за формулою

,

де і - кількість отворів, і = 8.

Сумарна довжина холостого ходу становить 72·8·6 + 2рR + 12·100 = 4999,83 мм.

Тобто, Тд = 4999,83/4000 = 1,25 хв.

Етап	S	n	To
Зацентровка	0,2	300	0,93
Свердлування	0,125	150	30,72
Зенкерування	0,2	200	14,4
Розгортання чорнове	0,2	200	14,4
Розгортання чистове	0,1	250	22,4
Зенкування	0,125	300	1,07
Разом:	-	-	83,92

Тца = 83,92 + 1,25 = 85,17 хв.

Тдоп = Тв.вст + Тв.оп + Тв.вим = 1,0 + 0,7 + 0,06 = 1,76 хв.

Тпз = 20,2 хв.



7.3 Складання керуючих програм для верстатів з ЧПК та заповнення карт кодування інформації (ККІ)

Заповнені ККІ з текстами програм - див. додатки.



8 Проектування спецоснащення

8.1 Проектування верстатного пристосування

Операція 035 Свердлувальна ЧПК потребує проектування спеціального пристосування для базування та закріплення деталі при обробці.

Впровадження розроблюваного пристосування дасть можливість встановлювати деталь на операції без попередньої вивірки, за рахунок використання спеціальних установчих елементів.

Жорсткість пристосування дозволить використовувати максимальну потужність верстата.

Можливість швидкого затиску та розтиску деталі досягається за рахунок використання силових приводів.

Конструкція пристосування забезпечуватиме зручність та безпеку в роботі.

8.1.1Матеріали деяких деталей пристосування

Оскільки дане пристосування працює в нормальних виробничих умовах, використання спеціальних матеріалів не доцільно.

Матеріал для виготовлення установчих елементів має бути міцним, зносостійким і водночас не крихким, найкраще підійде сталь яка має поверхневе зміцнення.

Корпусні деталі виготовляють з чавуну або зі сталевого прокату.

8.1.2 Базування деталі при обробці

Оскільки до оброблюваних отворів пред'явлені жорсткі вимоги розташування відносно центрального отвору, то необхідно базувати деталь саме на цьому отворі. Головною базовою поверхнею буде конічна поверхня деталі, допоміжною торцева.

Схема базування деталі наведена на рисунку 8.1.

Рисунок 8.1 - Базування деталі на свердлувальній операції.

При такому способі встановлення утворюються дві бази - подвійна направляюча (конусна поверхня деталі) і опорна (торцева поверхня деталі). Подвійна направляюча база позбавляє деталь чотирьох ступенів волі, опорна - однієї.

Зв'язки, забезпечувані базами, та позбавлені ступені волі наведені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 - Зв'язки, забезпечувані базами

База	Забезпечені зв'язки	Позбавлені ступені волі
ПНБ	1,2,3,4	II, III, IV, VI
ОБ	6	I

Таблиця 8.2 - Матриця зв'язків.

ПНБ	X	Y	Z
	1	1	0	-
	1	1	0
ОБ	0	0	0	-
	0	0	1

Заміняю теоретичну схему базування установчими елементами пристосування.

Подвійною направляючою базою буде довга конічна оправка, опорною - нижня плоска частина оправки.

Схема встановлення деталі в установчих елементах пристосування, наведена на рисунку 8.2.

Рисунок 8.2 - Деталь, встановлена на оправку.

1 - Кріпильний болт М14

2 - Шайба D=15 мм.

3 - Гайка М14.

4 - Шток силового приводу.

5 - Корпус пристосування.

6 - Оправка конічна.

7 - Розрізна шайба.

Закріплення ведеться одиничним прижимом.



8.1.3 Через різність зовнішніх діаметрів, а також через те, що базою являється зовнішня циліндрична поверхня, підраховується похибка базування

Розрахунок похибки базування ведеться за формулою:

Допустима похибка

З умови базування:

, 0,43 0,25 - умова виконується, звідси виходить, що при обробці отворів при даному базуванні буде досягнута необхідна точність.

8.1.4 Розрахунок сил затиску

Розраховую силу затиску, необхідну для надійного закріплення деталі при обробці. Схема сил діючих на заготовку зображена на рисунку 3.1.

Рисунок 8.3 - Розрахункова схема.

Сила затиску обчислюється за формулою:

де:

W - сила затиску в кГ;

k - коефіцієнт запасу;

f - коефіцієнт тертя в робочих поверхнях зажимів;

Мкр - обертовий момент на свердлі в кГ•мм;

n - число одночасно працюючих свердел;

D1, D - див. рисунок 3.1. D1 = 160 мм, D = 95 мм.

Коефіцієнт гарантованого запасу k0 = 1,5

k1 = 1,0 - враховує збільшення сил різання через нерівності на поверхнях;

k2 = 1,0 - збільшення сил різання через затуплення ріжучого інструменту;

k3 = 1,0 - збільшення сил різання при переривчастому різанні.

k4 = 1,2 - постійність сили закріплення;

k5 = 1,0 - враховує ергономіку ручних затискних механізмів;

k6 = 1,0 - враховує наявність моментів.

Обертовий момент

Сн = 0,0345, q = 2, y = 0,8, x = 0



Осьова сила

Ср = 68, q = 1, y = 0,7, x = 0

W = 1181,7 кг.

Усі розрахунки перевірено за допомогою спеціалізованої програми «Сила» на ЕОМ.

8.1.5 Вибір та розрахунок силового приводу

В якості силового приводу для затиску деталі обираю пневмоциліндр односторонньої дії, де затиск виконується силою стисненого повітря, а розтиск - за допомогою пружини. Пневмоциліндр обираю тому, що для затиску-розтиску заготовки необхідний великий хід штоку (?35-40 мм), якого не може забезпечити пневмокамера.

Розраховую діаметр пневмоциліндра. Розрахунок ведеться за формулою:

Де:

W - сила затиску (розрахована в п.3)

з - коефіцієнт корисної дії пневмоприводу, з = 0,85.

с - тиск повітря в пневмомережі, с = 0,4 МПа.

Обираю пневмоциліндр D = 70 мм за ГОСТ 15608-81.

Дійсна сила штоку:



Отже, оскільки Кз> 1, то пневмоциліндр зможе забезпечити надійну фіксацію заготовки при обробці. Пневмоциліндр вмикається в пневмомережі за наступною схемою:

Рисунок 8.4 - Схема підключення пневмоциліндра

На схемі:

1 - Кран-вентиль.

2 - Фільтр-вологовідділювач.

3 - Редукційний пневмоклапан.

4 - Манометр.

5 - Маслорозпилювач.

6 - Зворотній клапан.

7 - Пневморозподілювач

8 - Пневмоглушник.

9 - Пневмоциліндр.



Приводжу ескіз обраного мною пневмоциліндра односторонньої дії.

Рисунок 8.5 - Пневмоциліндр.

8.1.6 Розрахунок деталі на міцність

Для розрахунку на міцність приймаю деталь пневмоциліндра - шток, з основним діаметром 15 мм. На міцність розраховую ділянку з різьбою М12. Матеріал, з якого виготовлений шток - 20Х13. Для того, щоб різьба витримала навантаження, необхідне виконання умови:

Межа текучості для сталі 20Х13 ут = 710 МПа.

Оскільки ця ділянка штоку ослаблена різьбою, то розрахунок на міцність проводжу для неї, як для найнебезпечнішої ділянки.

Розрахунковий діаметр різьби визначається за формулою:

де d - зовнішній діаметр різьби, мм;

р - крок різьби, мм.

деталь заготовка поверхня обробка

де W = 1307,81 кг = 13078,1 Н - максимальна осьова сила, що діє на шток.

Оскільки умова виконується (148,55 < 426) то ділянка штоку з нарізаною різьбою витримає навантаження при закріпленні деталі. Перевіряю виконання умови міцності на інших ділянках штока.

Загальний діаметр штока 15 мм:

Паз під розрізну шайбу, діаметром 12 мм:

Головка штока, діаметром 30 мм:

Оскільки зусилля, діючі на ділянках штоку, значно нижчі гранично допустимих, то я роблю висновок що шток з такими параметрами придатний для використання у спроектованому мною пристосуванні.

8.1.7 Збирання та експлуатація пристрою

Пристосування в зібраному вигляді повинно задовольняти технічні вимоги, вказані на кресленні загального виду, забезпечувати надійну фіксацію заготовки при свердлінні та точність встановлення.

Порядок збирання пристрою.

Довгу конічну оправку 8 прикріпити до корпуса 1 за допомогою 6 гвинтів М12 з шайбами 6,7. Шток пневмоциліндра 9 пропустити крізь отвори оправки та корпуса, надіти на нього поршень пневмоциліндра 13 та зафіксувати за допомогою гайки М12 та шайби 11. Вкласти в корпус пружину 18, надіти корпус пневмоциліндра, попередньо вклавши гумові ущільнювачі 14, закрити корпус кришкою та надійно стягнути 6 шпильками М12 з шайбами 4,5. Прикріпити знизу дві направляючі шпонки 15 за допомогою гвинтів М5 поз.16. Під'єднати до пневмомережі з тиском 0,4 МПа згідно схеми, наведеної на кресленні. Встановити виріб на верстат та надійно зафіксувати кріпильними болтами (на кресленні не зображені). Після цього пристосування готове до експлуатації.

Експлуатація пристосування

1. Встановити і закріпити пристосування на верстаті з урахуванням нульової точки верстата.

2. Підготувати базові поверхні до установки заготовки.

3. Встановити заготовку.

4. На шток пристосування встановити шайбу розрізну.

5. Поворотом рукоятки розподільного крана виконати затиск заготовки.

6. Обробити заготовку.

7. Поворотом рукоятки розподільного крана виконати роз тиск заготовки.

8. Зняти розрізну шайбу з штока.

9. Зняти деталь.

10. Підготувати базові поверхні до встановлення наступної заготовки.

11. У процесі експлуатації дотримуватися технічних вимог, не допускати значного підвищення тиску в пневмомережі.

12. У процесі експлуатації періодично перевіряти на герметичність. У випадку виявлення витоку повітря припинити експлуатацію до усунення причини.

13. Пристосування зберігати на дерев'яній підставці у приміщенні з плюсовою температурою.

14. Не допускати дії атмосферних опадів та агресивних середовищ.

8.2 Проектування ріжучого інструменту

У цьому пункті проектую ріжучий інструмент для проточування торцевої канавки на передньому торці деталі ?120 l=30.

Для нормального процессу різання необхідно, щоб бічна поверхня різця була вигнутою під радіусом, рівним мінімальному радіусу оброблюваної канавки. Розточування виконується з ?73, тому приймаю радіус вигину бічної поверхні РІ рівним 36 мм.

Товщину державки приймаю 25х25 мм, матеріал ріжучої пластини - ВК8, довжину державки - 120 мм.

Розраховую сили різання при обробці даним інструментом:

Оброблюваний матеріал - сталь 25 ГОСТ 1050-88, ув = 170 МПа, 120 НВ.

Максимальний діаметр оброблюваної канавки = 120 мм.

Глибина різання - 3 мм при 7 попередніх проходах, 2,5 мм - на заключному проході.

Величину подачі приймаю 0,07 мм/об.

Швидкість різання розраховую за формулою:

де С, m,y - коефіцієнт та показники ступеню;

Т - стійкість різця, хв. Приймаю рівним 40 хв.

К -коефіцієнт.

де - коефіцієнт, який враховує вплив матеріалу заготовки;

- коефіцієнт, який враховує стан поверхні заготовки;

- коефіцієнт, який враховує матеріал інструмента.

n = 1,25

Інші два коефіцієнта приймаю рівними 1,0.

Тоді:

Коефіцієнт та показники ступеню в формулі розрахунку швидкості різання:

С = 68,5; m = 0,20; y = 0,40

Частота обертання:

Приймаю дійсну частоту обертання. Верстат 16А40Ф3 має безступінчате регулювання швидкостей, тому приймаю частоту обертання 307 об/хв.

Визначаю дійсну швидкість різання:

Розраховую силу різання, яка виникає при обробці:

Тангенційна сила різання:

Де Сp, x,y, n - коефіцієнт та показники ступеню;

Кр - коефіцієнт.

Коефіцієнт Кр розраховую за формулою:

де - коефіцієнт, який враховує вплив якості матеріалу заготовки;

, , , - коефіцієнт, який враховує вплив геометричних параметрів різця на складові сили різання.

n = 0,4 - показник ступеню при розрахунку сили PZ.

Коефіцієнти:

Сp = 139; x = 1,0; y = 1,0; n = 0.

Радіальна сила різання:

Державка різця перетином 25х25 мм витримає розраховане навантаження.

8.3 Проектування вимірювального інструменту

В якості вимірювального інструменту розраховую калібр-пробку для контролю отвору

Граничні розміри отвору: Dн = 40,0 мм, Dmax = 24,039 мм.

Допуск розміру TD становить 0,039 мм.

За ГОСТ 24853-81 визначаю дані для розрахунку калібра-пробки:

Н - допуск на виготовлення нового калібра-пробки, Н = 4 мкм = 0,004 мм;

Z - відстань від середини поля допуску на виготовлення робочого калібру-пробки до прохідної межі, Z = 6 мкм = 0,006 мм.

Розраховую робочі розміри калібра-пробки.

Прохідна сторона:

Найбільший прохідний розмір:

Найменший прохідний розмір:

Непрохідна сторона:

Найбільший непрохідний розмір:

Найменший непрохідний розмір:

Зношена сторона калібру: ПРзн = Dmin = 40 мм.

Виконавчі розміри калібра-пробки:

Прохідна сторона: (ПРмакс)-Н = 40,008-0,004 мм

Непрохідна сторона: (НЕмакс)-Н = 40,041-0,004 мм.

Будую схему розташування полів допуску калібра:

Рисунок 8.6 - Схема розташування полів допуска калібра-пробки



9 Дослідницька частина

Темою моєї дослідницької частини є процес динамічного балансування.

Балансування обертових тіл - процес урівноваження обертових частин машини - роторів електродвигунів і турбін, колінчастих валів, шківів, коліс автомобіля та ін. Балансування виконується як за допомогою балансувальних верстатів, так і безпосередньо під час експлуатації.

Балансування включає в себе визначення значень і кутів дисбалансу і зміна їх коригуванням мас.

Необхідність балансування

Розбіжність осі обертання ротора з головною центральною віссю інерції приводить до появи некомпенсованих відцентрових сил і моментів.

Незбалансована деталь викликає вібрацію машини, призводить до зносу і зменшенню терміну служби. Балансування зменшує вібрацію і шум, збільшує термін служби машини.

Для балансування вибирається певна швидкість (для багатошвідкісної машини - швидкості) обертання машини. Ця швидкість повинна бути постійною (з точністю до 1%) і відтворюватися від пуску до пуску приблизно з тією ж точністю. Відступ від цих вимог може істотно зменшити ефективність балансування. Якщо у машини є кілька штатних режимів роботи, то необхідно вибрати режими, на яких буде проводитися балансування. Обрані режими повинні забезпечувати сталість швидкості обертання і бути близькими до номінальних для даної машини. Слід зазначити, що на деяких режимах можуть проявлятися вібраційні сили, які не є інерційними. Дія деяких з цих сил може бути зменшено при балансуванні, однак інші можуть перешкодити її проведенню. У цьому випадку можна рекомендувати проводити балансування на режимі холостого ходу, а потім шукати дефекти, що призводять до появи таких сил.

Потім приступають до проведення безпосередньо балансування.

Перший етап. Підготовка до проведення балансування.

Першим кроком при проведенні балансування є підготовка до вимірів параметрів вібрації. При балансуванні параметрами вібрації є амплітуди і фази вібрації на частоті обертання машини у всіх контрольних точках.

Вибір апаратури.

Для проведення вимірювань цих параметрів необхідно мати відповідний прилад, що дозволяє надійно відокремити вібрацію на частоті обертання машини від вібрації на інших частотах. Прилад повинен достовірно визначати параметри вібрації на зворотному частоті: амплітуду з точністю не гірше +10% і фазу з точністю не гірше +5 градусів. Цей прилад повинен мати датчик вібрації, установлюваний послідовно у всіх контрольних точках в радіальному напрямку (або декілька датчиків, що встановлюються одночасно), і датчик оборотів (один імпульс на оборот).



10. Вибір і підготовка контрольних точок вимірювання параметрів вібрації

Зазвичай ці точки визначаються нормативними документами. При відсутності таких як контрольні доцільно вибирати точки поблизу місць переходу вібраційної енергії від обертових частин до нерухомих. Як правило, точки контролю розташовуються на корпусах підшипників або на підшипникових щитах. Датчик встановлюється на шпильці (найбільш надійно, але трудомістко), на мастиці (пластиліні) або на спеціальному магніті, якщо це можливо. В останніх двох випадках потрібна підготовка місця установки датчика: зачистка місця установки від фарби, бруду, масла і створення плоскій поверхні контакту для надійної установки датчика. Є багатоканальні вимірювальні прилади, що дозволяють одночасно встановлювати кілька датчиків вібрації, що суттєво зменшує можливість поганої установки датчиків, тому не вимагає їх перестановки в процесі вимірювання. Однак необхідність зняття все одно може виникнути при монтажі пробних і балансувальних мас.

10.1 Установка датчика обертів

Для визначення фази вібрації необхідний датчик опорного сигналу, тобто пристрій, що створює електричний імпульс при певному положенні в просторі обертових частин машини. Використання такого датчика зазвичай вимагає установки на обертові частини машини мітки, що фіксує це положення. Якщо у машини є кілька частин, що обертаються з різними швидкостями (наприклад, машина з редуктором), то одночасно можлива балансування тільки однієї її частини, на якій і розташовується мітка. Необхідний також доступ датчика оборотів до мітці під час роботи машини. Установка датчика оборотів повинна допускати його зняття і повторну установку в тому ж самому положенні, якщо цього вимагає процес часткового демонтажу машини для установки на її обертових частинах пробних і балансувальних мас.