Разработка технологических процессов на механическую обработку вала первичного

Аннотация

В дипломном проекте разработан технологический процесс на механическую обработку детали «Вал первичный» с годовой программой выпуска 800 комплектов в год.

Дана характеристика конструктивной и технологической особенности детали.

Произведен выбор метода получения заготовки, последовательность обработки, технологическое оборудование, обеспечивающие минимальную трудоемкость и себестоимость изготавливаемой детали при достижении заданного качества.

Исходя из этого, рассчитаны припуски и режимы резания с нормированием операций для условий серийного производства.

Разработана конструкция приспособления для обработки детали.

Дан анализ экологического состояния предприятия и мероприятий по охране труда.

Проанализирована при помощи экономических расчетов реальность и актуальность внедрения данных технологий на базовом предприятии.

Содержание

АННОТАЦИЯ

Введение

1. Исходная информация для разработки дипломного проекта

2. Общие положения

2.1 Служебное назначение объекта производства

2.2 Определение типа производства

3. Технологический процесс сборки изделия

3.1 Служебное назначение изделия

3.2 Анализ технологичности конструкции изделия

3.3 Разработка технологического процесса сборки

3.4 Разработка схемы сборки. Выбор вида и формы организации сборки

4. Технологический процесс изготовления выбранной детали

4.1 Служебное назначение детали

4.2 Анализ технологичности конструкции детали

4.3 Выбор и обоснование метода получения заготовки. Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовки по минимуму приведённых затрат

4.4 Выбор и обоснование методов обработки поверхностей деталей

4.5 Выбор и обоснование технологических баз. Предварительная разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

4.6 Предварительный выбор оборудования

4.7 Размерный анализ различных вариантов технологического процесса

4.8 Расчёт припусков

4.9 Разработка технологических операций и операционной технологии. Выбор оборудования

4.10 Расчёт режимов резания

4.11 Нормирование операций технологического процесса. Расчёт загрузки оборудования

4.12 Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ

5. Расчёт и проектирование специальной технологической оснастки

5.1 Расчёт и проектирование специального приспособления

6. Охрана труда и техника безопасности

7. Технико-экономическое обоснование проекта

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Ведущее место в росте экономики любой страны принадлежит отраслям машиностроения. Одной из главной является станкостроение, потому, что от уровня его развития зависит развитие всей машиностроительной промышленности.

Под технологией машиностроения следует понимать научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки деталей и сборки машин, попутно затрагивающую вопросы выбора заготовок и методы их изготовления.

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет цель установить наиболее рациональное и экономный способ обработки, при этом обработка деталей на металлорежущих станках должна обеспечивать выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей, правильности контуров, форм и т.д.

Таким образом, спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должен, при его осуществлении обеспечивает выполнение требований, обуславливающих нормальную работу собранной машины.

Для металлорежущего оборудования, выпускаемого в настоящее время, характерно быстрое расширение сферы применения ЧПУ с использованием микро процессорной техники. Особое значение приобретает создание гибких производственных модулей, благодаря которым, без участия оператора, можно управлять технологическими процессами.

На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.

Вал, является распространенной и достаточно ответственной деталью машин и механизмов. Высокие требования, предъявляемые по изготовлению валов: по точности, по прочности и по эксплуатационным данным требует серьезной комплексной проработки на всех стадиях процесса производства.

Экономия материала достигается применением эффективного метода получения заготовки, такого как: штамповка на ГКМ.

На основании этого принципа был разработан данный технологический процесс.

1. ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

Базовая информация включает:

- Годовая программа выпуска продукции вал первичный

- Сборочный чертёж вал первичный;

- Технические требования и нормы точности, предъявляемые к валу;

- Квалитет точности и шероховатость поверхностей.

Исходная информация для разработки курсового проекта делиться на три вида: базовую, руководящую и справочную.

На чертеже должны указаны материал и его твердость; конфигурация и габаритные размеры вала; требования к точности обработки каждой поверхности (точности выполняемых размеров, взаимному расположению поверхностей и параметры шероховатости);

Руководящая информация включает данные, содержащиеся в:

- техническом задании на разработку технологического процесса;

- стандартах всех категорий на технологические процессы и методы управления ими, оборудование и оснастку;

- документации на единичные технологические процессы изготовления аналогичных деталей;

- документации на технологические процессы;

Справочная информация включает данные, содержащиеся в:

- технологической документации производства;

- описаниях методов обработки;

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1 Служебное назначение объекта производства

Назначение коробки передач - изменять силу тяги, скорость и направление движения. У двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит коробка передач, в которую входит также передача, позволяющая двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъединение двигателя с трансмиссией.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом.

Чтобы привести вал во вращательное движение, на поверхность насаживается шкив, который должен быть соединен с электродвигателем. Он фиксируется контрольной шайбой со стороны паза, чтобы не было самооткручивания.

«Вал первичный» предназначена для передачи крутящего момента на блок зубчатых колес, и воспринимающая изгибающие нагрузки. Эта деталь может применяться в механических передачах, различных узлах машин для поддерживания вращающихся элементов передач - шкивов, звездочек, зубчатых и червячных передачах.

2.2 Определение типа производства

Определяем тип производства, в зависимости от габаритов, массы (веса) и размера годовой программы выпуска изделий, из этих данных необходимо установить тип производства:

Единичное - определяется выпуском деталей (продукции) в малом количестве.

Серийное - производство характеризуется ограниченным выпуском продукции, но большими сериями. Серийное производство подразделяется на крупносерийное и мелкосерийное.

Крупносерийное - относительно постоянный выпуск продукции большими сериями, либо изготовлением изделий, производство которых часто повторяется. По характеру ближе остальных к массовому. При выборе технологического оборудования специального и специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчёт затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Мелкосерийное - широкая номенклатура, большой размер серии, редкая периодичность выпуска. По характеру близко к единичному.

Массовое - характеризуется выпуском одной и той же продукции как правило длительное время (годами).

Согласно массе детали 10 (кг), и годовой программе 800 шт. в год, тип производства - серийное.

Таблица 1 - Определение типа производства

Масса детали, кг.	Тип производства
	Единичное	Мелко- серийное	Серийное	Крупно- серийное	Массовое
< 1,0	< 10	10 - 2000	1500 - 100000	75000 - 200000	200000
1,0 - 2,5	< 10	10 - 1000	1000 - 5000	50000 - 100000	100000
2,5 - 5,0	< 10	10 - 500	500 - 35000	35000 - 75000	75000
5,0 - 10	< 10	10 - 300	300 - 25000	25000 - 50000	50000
> 10	< 10	10 - 200	200 - 10000	10000 - 25000	25000

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Сборка является одним из заключительных этапов изготовления машины, в котором проявляются результаты всей предшествующей работы, проделанной конструкторами и технологами по созданию машины. Качество машины и трудоемкость сборки во многом зависит от того, как понято конструктором и воплощено в конструкции служебное назначение машины, как установлены нормы точности, насколько удачно выбраны методы достижения требуемой точности машины и как эти методы реализуются в технологии изготовления машины. Технологические процессы изготовления деталей часто оказываются подчиненными технологии сборки машины. Поэтому вначале разрабатывается технология сборки. Этому должны предшествовать изучение служебного назначения машины и анализ соответствия ему технических требований и норм точности.

3.1 Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению изделия

Технические требования и нормы точности вытекают из служебного назначения машины и являются результатом преобразования качественных и количественных показателей служебного назначения машины в показатели размерных связей ее исполнительных поверхностей. Рассмотрим установление связей между показателями служебного назначения и техническими требованиями коробки передач.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. При монтаже напрессовку подшипников производить безударным способом.

Фиксатор должен четко фиксировать муфту синхронизатора. Осевое перемещение втулок не допускается. Трущиеся поверхности смазать.

Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом.

Сорта масла для смазывания элементов коробки передач участвующих в работе можно обосновать тем, что для нормальной безотказной работы коробки передач и обеспечения хорошего смазывания подшипников и трущихся поверхностей предпочтительно использовать индустриальное масло И - 12А ГОСТ 20799 - 75.

Обеспечение требуемых допусков перекоса, параллельности и соостности валов в требуемых пределах, очень важно для правильной и долгосрочной работы коробки передач. Так как валы коробки передач являются базовыми деталями отдельных его узлов, то при их изготовлении должно учитываться то, что на поверхностях вала не допускаются трещины, плены, забоины, вмятины, закаты, волосовины и расслоение металла иначе велика вероятность возникновения дисбаланса.

Проведённый анализ говорит о том, что требования, предъявляемые к конструкции и силовым параметрам коробки передач полностью соответствуют условиям работы для которых она предназначена.

3.2 Анализ технологичности конструкции изделия

Конструкция сборочной единицы, в нашем случае вал первичный в сборе является технологичной, если она соответствует требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства. Степень этого соответствия выясняем путём анализа технологичности конструкции вала первичного в сборе, которую целесообразно проводить следующим образом, оценив следующие параметры.

- Оценка размеров, массы сборочной единицы. Оценка принципиальной возможность собираемости.

Исходя из того что масса вала первичного в сборе 38 кг и тип производства - серийный N = 800 шт./год, сборку всех узлов и самого вала первичного в целом целесообразно производить стационарно (конструкция технологична).

- Оценка необходимости одновременного ориентирования, присоединения и закрепления большого количества деталей в процессе сборки.

В процессе сборки вала первичного имеется необходимость одновременного ориентирования промежуточных элементов зацепления - роликов во впадинах зубчато-роликового колеса при помощи хомута для последующей установки. Последующая сборка осуществляется с последовательным присоединением отдельных деталей и узлов, что исключает необходимость применения для этого механизированных систем (конструкция технологична).

- Оценка возможности уменьшения количества деталей в сборочной единице.

Уменьшение количества деталей в сборочной единице, путём объединения нескольких простых деталей в одну более сложную не имеет необходимости, так как это приведёт к усложнению конструкции деталей, у которых имеется эта возможность, а так же к повышению неудобства общей сборки вала первичного при данных условиях серийности производства (конструкция технологична).

- Оценка наличия труднодоступных, неудобных мест для сборки, регулировки, измерения.

Конструкция вала первичного обеспечивает минимальное количество труднодоступных мест для сборки, а так же не требует использования специального инструмента (конструкция технологична).

- Оценка наличия и обоснования специальных требований к сборочной единице (по массе, шуму, вибрации,).

В целях обеспечения промышленной применимости данного вала первичного в сборе, его конструкция требует проведения испытаний и технологического контроля чтобы исключить превышение требований по шуму и вибрации.

Исходя из выше перечисленных пунктов соответствия данной сборочной единицы всем нормам технологичности, делаем вывод о том, что конструкция рассматриваемого вала первичного в сборе является технологичной.

3.3 Разработка технологического процесса сборки

Таблица 2 - Технологический маршрут сборки

№ операции	Содержание перехода
1.	На вал 1 установить стакан 17
2.	Напрессовываем на вал 1 подшипник 20 безударным способом так, чтобы подшипник встал в стакан 17.
3.	На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 3, предварительно запрессовав в него 2 подшипника 7. Между подшипниками 7 устанавливается кольцо 2. На втулку 4 одевается втулка 10. Далее устанавливается синхронизатор 9. На втулку 4 одевается втулка 10. На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 19.Запрессовываем в зубчатое колесо 19 2подшипника 7 между которыми устанавливается кольцо 2.
4.	На вал 1 установить кольцо 8.
5.	На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 3, предварительно запрессовав в него 2 подшипника 7. Между подшипниками 7 устанавливается кольцо 2. На втулку 4 одевается втулка 10. Далее устанавливается синхронизатор 9. На втулку 4 одевается втулка 10. На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 19.Запрессовываем в зубчатое колесо 19 2подшипника 7 между которыми устанавливается кольцо 2.
7.	На вал 1 установить кольцо 12.
8.	Напрессовываем на вал 1 подшипник 21 безударным способом так, чтобы подшипник встал в стакан 13 и устанавливается стопорное кольцо 14.
9.	На вал 1 одевается шайба 15 и затягивается гайка 16 (Мкр = 300 + 5Н/м). Концы лепестков шайбы 15 отогнуть.

3.4 Разработка схемы сборки. Выбор вида и формы организации сборки

В данном случае применяем стационарный вид сборки, так как сборка вала первичного и его составных частей осуществляется на одной позиции, к которым подаются детали.

Метод сборки применяем ручной.

Рисунок 1 - Общая схема сборки вала первичного



Рисунок 2 - Схема сборки узла 1



Рисунок 3 - Схема сборки узла 2

4.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

4.1 Служебное назначение детали

Деталь “Первичный вал” - является составной частью коробки передач.

Деталь представляет собой вал со шлицевыми, зубчатыми и резьбовыми поверхностями, помимо этого с одного из торцов детали имеются глухие отверстия. Первичный вал служит для переключения скоростей в коробке передач и передачи вращения непосредственно на другие исполнительные органы узла (в данном случае через шестерни которые находится в зацеплении с вторичным валом). Наружными посадочными поверхностями вал устанавливается в корпус коробки передач через подшипники качения, которые в свою очередь запрессовываются непосредственно в посадочные гнезда данного узла.

Шпоночные пазы служат для крепления.

Для изготовления данной детали выбираем углеродистую качественную конструкционную сталь марки Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Таблица 3 - Химический состав стали 45 по ГОСТу 1050 - 88. ([9], стр. 102)

Марка стали	Массовая доля элементов
	Углерода	Кремния	Марганца	Хрома не более	Никель	Другие элементы
45	0,42 - 0,50%	0,17 - 0,37%	0,50 - 0,80%	0,25%	-	-

Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050 - 88 ([9], стр. 106).

Таблица 4

дт кг/мм2	дср кг/мм2	дв %	Ш %	бн кг/мм2	НВ не более
Не более		Горячекатаная	Отожженная
36	61	16	40	5	241	197

Эта сталь применяется при изготовлении деталей, работающих при больших скоростях, средних и высоких давлениях, при наличии ударных нагрузок. Также эта сталь удовлетворяет требованиям высокой поверхностной прочности и износоустойчивости.

Обладает следующими механическими свойствами: ударная вязкость

б_н = 59 кг см/см², относительное удлинение ш = 45%, Твердость по Бринеллю НВ 187ч229.

4.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции детали рассматривается как совокупность свойств конструкции детали, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Объект производства анализируется по пяти признакам: обрабатываемости материала (К_то), рациональности формы детали с точки зрения механической обработки (К_Тф), наличию у детали поверхностей, которые удобно использовать в качестве технологических баз (К_тб), соответствие точности размеров и шероховатости поверхностей, принятых за измерительные базы (К_тш).

Анализ технических требований, условий и норм точности на изготовление детали.

Достоинства:

1. Деталь является телом вращения и не имеет труднодоступных мест и поверхностей для обработки;

2. Перепады диаметров в большинстве поверхностей малы, что позволяет получить заготовку близкую к форме готовой детали;

3. Симметрична относительно оси;

4. Деталь позволяет вести обработку нескольких поверхностей за один установ (на многорезцовых станках и станках с ЧПУ);

5. Конструкция детали обеспечивает свободный подвод и отвод инструмента и СОЖ в зону резания и из нее, и отвод стружки;

6. Деталь имеет надежные установочные базы, т.е. соблюдается принцип постоянства и совмещения баз;

7. Конструкция детали достаточно жесткая;

8. Допуски на размеры точных поверхностей не усложняют технологию производства.

Недостатки:

1. Деталь имеет глухие отверстия и резьбовые поверхности;

Вывод: Данная конструкция детали является технологичной, т.к. удовлетворяет большинству технологических требований.

При выборе методов обработки поверхностей следует учитывать, что они должны обеспечивать:

- Заданную точность обработки.

- Заданную высоту микронеровностей обрабатываемых поверхностей.

- Необходимую производительность обработки.

Принимая во внимание вышеперечисленные факторы, выберем методы обработки основных поверхностей.

Таблица 5

№ Поверхности	Виды обработки
1	Фрезеровать, сверлить, токарная.
2	Токарная черновая, токарная чистовая, горизонтально фрезерная, резьбонарезная,.
3	Токарная чистовая.
4	Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная, шлифовальная.
5	Токарная чистовая.
6	Токарная чистовая.
7	Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная
8	Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная, горизонтально фрезерная, шлифовальная.

4.3 Выбор и обоснование метода получения заготовки. Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовки по минимуму приведённых затрат

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией деталей, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Выбрать заготовку значить установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчёта себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

Определяем массу детали и заготовки:

V = рr² · H; V = (р(D² - d²) · H) / 4

V₁=3,14 · 22,5² · 90 = 143066,2 мм;

V₂=3,14 · 27,5² · 107,5 = 255272,2 мм;

V₃=3,14 · 32,5² · 280 = 928655 мм;

V₄=(3,14(65² - 42²) · 65,5) / 4 = 126538,46 мм;

V₅=(3,14(55² - 42²) · 52,5) / 4 = 51969 мм;

V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5

V=143066,2 + 255272,2 + 928655 + 126538,46 + 51969=1305500,91 мм

m дV · г (кг)

г = 8,0 н/см³

m д=1305500,91·8=10014007,28 см³ или 10кг

m з=1,37 · m д = 1,37 · 10=13,7 кг.

Заготовка штамповка на ГКМ

Область применения этого метода серийное и массовое производство.

Штамповка на кривошипных прессах в 2…3 раза производительнее по сравнению с штамповкой на молотах, припуски и допуски уменьшаются на

20-35% расход материала снижается на 10-15%. Заготовки для деталей типа стержня с утолщением, колец, втулок, деталей со сквозными· и глухими отверстиями, целесообразно получать на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

Себестоимость заготовки из штамповки:

Ѕ_з = [(C_i / 1000) · m_з · К_т · К_с · К_в · К_м · К_п ] - ( m_з - m_д) · Ѕ_отд / 1000 ([10], стр. 31),

где C_i - базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.;

К_т, К_с, К_в, К_м, К_п - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала, и объёма производства;

m_з - масса заготовки, кг;

m_д - масса детали, кг;

Ѕ_отд - цена одной тонны отходов в руб.

Ѕ_з = [(1500 / 1000) · 13,7 · 1 · 1 · 0,8 · 1 · 1] - (13,7 - 10) · 23 / 1000 = 1,5589*, р/шт

*- по ценам 1985года.

Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом формообразовании.

Специальный прокат применяется в условиях массового или крупно серийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объём механической обработки.

Ѕ_з = М + ?С_о.з ([10], стр. 32),

где М - затраты на материал заготовки, руб.;

?С_о.з -технологическая себестоимость операции правки, колибрования прутков, разрезка их на штучные заготовки.

?С_о.з = (С_п.з · Т _шк.) / (60 · 100) ([10], стр. 32),

где С_п.з - приведённые затраты на рабочем месте коп/час;

Т_шк - штучное или штучно - калькуляционное время выполнения заготовительной операции

С_о.з = (250 · 240_.) / (60 · 100) = 10

М = [m_з · Ѕ - ( m_з - m_д )] · Ѕ_отд / 1000 ([10], стр. 33),

где m_з - масса заготовки, кг;

m_д - масса детали, кг;

Ѕ - цена 1кг материла заготовки отходов, руб.;

Ѕ_отд - цена 1тонны отходов, руб.

М = [13,7 · 150 - ( 13,7 - 10 )] · 23 / 1000 = 47,18

Ѕ_заг2 = 47,18 + 10 = 57,18

Э_з = ( Ѕ_заг2 - Ѕ_заг1 ) · N ([10], стр. 33)

Э_з = ( Ѕ_заг2 - Ѕ_заг1 ) · 800 = (57,18 - 1,55) · 800 = 44504

При сравнении себестоимости изготовления заготовки было выявлено два вида получения заготовок: 1) штамповка; 2) прокат.

В связи с проведёнными расчётами видно, что целесообразней и значительно дешевле принять получения заготовки на ГКМ.

Технические требования на заготовку:

1. Неуказанные закругления R2;

2. Смещение по линии разъема не более 0,8 мм;

3. Заусенец не более 0,5 мм;

4. Внешние дефекты (забоины, вмятины) глубиной не более 0,5 мм;

5. Кривизна стержня не более 0,8 мм;

6. Очистка поверхности производится механическим способом

7. Нормализовать НВ 170...217 МПа

4.4 Выбор методов обработки поверхностей деталей

Таблица 6

№ повер.	Размер, мм	Шероховатость	Операция	Первый вариант	Второй вариант
1	Ш18+0,84	Rz = 40	Центровальная	Однократное сверление
3	Ш55,5 -0,08	Rz = 40	Токарная	1) Черновое точение	2) Чистовое точение
5	10+0,35	Rz = 80	Горизонтально - фрезерная	1) Черновое фрезерование	2) Чистовое фрезерование
6	Ш46,6-0,34	Rz = 20	Шлицефрезерная
4	Ш55 +0,03	Rz = 20	Шлифовальная	Шлифование
2	Ш30+0,2	Rz = 20	Резьбофрезерная

4.5 Выбор и обоснование технологических баз. Предварительная разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

В технологическом отношении детали, имеющие несколько основных и вспомогательных поверхностей обработки, должны быть изготовлены с минимальными затратами времени, с использованием прогрессивных методов изготовления заготовок, с правильным выбором баз, соблюдая принцип единства и совмещения баз.

При построении маршрута обработки следует соблюдать принцип постоянства баз; на всех основных технологических операциях использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности заготовки.

При разработке технологического маршрута используем типовые Т.П. На первоначальной операции 015 базами служат: наружные диаметры 61,4 и 71,4 установленные на призмах. Эти поверхности служат условными черновыми базами. Выполнение в 005 операции - центрование торца на диаметр 6,3 на в размер 15 ±0,3 служат базами для следующих операций. В этом случае соблюдается принцип постоянства баз, а принцип единства нарушается.

Исходя из материала, конфигурации, требуемой точности и чистоты обработки, а также программы и выбранного типа производства принимаем следующую последовательность обработки.

Таблица 7 - Маршрут обработки

№ опер.	Наименование операции	Базовые поверхности
005	Центровальная
010	Токарно-гидрокопировальная
015	Токарная с ЧПУ
035	Горизонтально-фрезерная
030	Шлицефрезерная
040	Слесарная
045	Промывка
055	Термическая обработка
060	Операционный контроль
070	Круглошлифовальная
095	Резьбофрезерная
100	Промывка
110	Приёмочный контроль

4.6 Предварительный выбор оборудования

Выбор технологического оборудования для проектируемого процесса производится уже после того, как каждая операция предварительно разработана.

Выбор технологического оборудования при изготовлении данной детали по составленному технологическому процессу будем вести исходя из типа производства (п. 3 настоящей пояснительной записки), конфигурация детали, сложности выполнения операций.

Необходимо также учитывать расчетные режимы обработки поверхностей детали и их возможность получения на выбранном оборудовании.

Следует стремиться к уменьшению доли вспомогательного времени и при возможности сокращать основное, применяя например, многоинсрументальную обработку. Использование принципа концентрации операций, т.е. сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте, также ведет к повышению производительности.

Выбор оборудования производится в соответствии с намеченным планом операции механической обработки, исходя из габаритных размеров обрабатываемой детали.

Выбранный станок должен обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых точностей изготовления деталей.

Мощность, жесткость и кинематические возможности должны позволять вести обработку на оптимальных режимах с наименьшей затратой времени и себестоимости.

В данном случае мы имеем дело с среднесерийном производством, что в совокупности с простой конфигурацией детали позволяет широко использовать полуавтоматы и универсальные станки.

Центровое отверстие выполняется на центровальном станке 2912.

При обтачивании наружных поверхностей по контуру используются токарно-гидрокопировальный станок ЕМ-400, токарный станок 16К20 с ЧПУ, токарно-винторезный станок 16К20. Для выполнения остальных операций (фрезерование, шлифование, резьбонарезание) используются универсальные станки моделей 6М82Г, 5350, 3А151 и т.д.

Ниже приведены технические характеристики выбранных станков.

Таблица 8 - Техническая характеристика станка мод. 6М82Г

Расстояние от оси или торца шпинделя до стола, мм	30-450
Расстояние от вертикальных направляющих до середины стола, мм	220-480
Расстояние от оси шпинделя до хобота, мм	155
Размеры рабочего стола, мм	1250Ч320
Наибольшее перемещение, мм	продольное	700
	поперечное	240
	вертикальное	420
Число ступеней подач	18
Подача стола, мм/мин	продольная	25-1250
	поперечная	25-1250
	вертикальная	8,3-416,6
Диаметр отверстия шпинделя, мм	29
Конус Морзе шпинделя	№ 3
Размер оправок для инструмента, мм	32; 40
Количество скоростей шпинделя	18
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту	31,5-1600
Мощность электродвигателя, кВт	главного движения	7,5
	подачи стола	1,5
Габариты станка, мм	2100Ч2440
Категория ремонтной сложности	23

Таблица 9 - Техническая характеристика станка мод. 5350

Наибольший обрабатываемый диаметр, мм	500
Высота центров, мм	250
Расстояние между центрами, мм	750
Наибольший нарезаемый модуль, мм	6
Наибольший диаметр фрезы, мм	150
Расстояние между осями шпинделя, изделия и фрезы, мм	40-140
Наибольшая длина фрезерования, мм	675
Число нарезаемых зубьев	4-20
Пределы чисел оборотов шпинделя фрезы в минуту	80-250
Количество ступеней чисел оборотов шпинделя фрезы	6
Пределы подач, мм/об	0,63-5
Число ступеней подач	10
Диаметр отверстия шпинделя, мм	106
Диаметр оправки фрезы, мм	27; 32; 40
Скорость обратного хода каретки, мм/мин	1,92
Мощность электродвигателя привода червячной фрезы, кВт	7,5
Габариты станка, мм	длина	2330
	ширина	1500
Категория ремонтной сложности	15

Таблица 10 - Техническая характеристика станка мод. 3А151

Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм	диаметр	200
	длина	750
Конус Морзе передней бабки	№ 4
Диаметр шлифовального круга, мм	450; 600
Число оборотов шпинделя шлифовальной бабки в минуту	1080; 1240
Скорость перемещения стола (регулирование бесступенчатое), мм/мин	0,1-6
Угол поворота стола, град	+3; -10
Наибольшее поперечное перемещение шлифовальной бабки, мм	200
Поперечная подача шлифовальной бабки на один ход стола, мм/мин	регулировка бесступенчатая
Пределы чисел оборотов поводкового патрона в минуту	63-400
Мощность электродвигателя, кВт	7,5
Габариты станка, мм	3100Ч2100
Категория ремонтной сложности	38

Оценка возможности использования режущего инструмента для детали «Вал первичный» рассмотрен в таблице 10.

Таблица 11 - Оценка возможности использования режущего инструмента

№ операции	Наименование инструмента	Кт.с.
1	2	3
005	Сверло Т15К6 ГОСТ 14952-75	1,0
010	Резец Т5К10 ГОСТ 18868-73	1,0
015	Резец Т5К10 ГОСТ 18868-73	1,0
020	Резец Т15К6 ГОСТ 18878-73	0,85
025	Фреза Т15К6 ГОСТ 1092-69	1,0
030	Фреза Р6М5 ГОСТ 17026-71	1,0
035	Фреза Р6М5 ГОСТ 17026-71	1,0
070	Круг шлифовальный 25А ГОСТ 2424-83	1,0
085	Фреза гребенчатая Р6М5 ГОСТ 1336-77	1,0
090	Фреза гребенчатая Р6М5 ГОСТ 1336-77	1,0
	?10	?9,85

Оценка возможности использования режущего инструмента определяем по формуле (7):

4.7 Размерный анализ различных вариантов технологического процесса

Список размерных цепей

81 - 80 - 100 - 81.

82 - 81 - 100 - 82.

10 - 11 - 100 - 10.

31 - 32 - 11 - 100 - 10 - 31.

61 - 62 - 11 - 100 - 10 - 61.

32 - 33 - 82 - 100 - 11 - 32.

62 - 63 - 82 - 100 - 11 - 62.

63 - 64 - 71 - 63.

51 - 52 - 64 - 71 - 63 - 82 - 100 - 11 - 32 - 51.

83 - 82 - 63 - 71 - 64 - 83.

41 - 64 - 71 - 63 - 41.

83 - 100 - 82 - 63 - 71 - 64 - 83.

83 - 91 - 82 - 63 - 71 - 64 - 83.

33 - 100 - 82 - 33.

Размерная информация:

Количество звеньев 43

Список звеньев размерной цепи.

Звено представляется в виде:

(номер группы) (1-я точка) (2-я точка) (параметры)

Параметры зависят от номера группы, для звеньев групп

2,3 - (мин. размер) (макс. размер)

6-й - (верхнее отклонение) (нижнее отклонение)

8,9-й - (номинальный размер) (верхнее отклонение) (нижнее отклонение)

6 10 100 2.0

6 80 100 1.2 - 1.2

6 10 31 2.0

6 10 61 3.0

2 81 80 0.5 4

6 81 100 0.5 - 0.5

2 82 81 0.5 4

6 82 100 0.74 0

6 82 91 0.3 - 0.3

2 10 11 0.5 5

2 31 32 0.5 8

6 11 32 0.125 - 0.125

2 61 62 0.5 8

6 11 62 0.2 - 0.2

8 11 100 630 0 - 0.9

2 32 33 0.5 0

6 33 82 0 - 0.25

2 62 63 0.5 5

6 63 82 0 - 0.215

6 63 71 0.2 0

6 41 63 0.25 0

6 32 51 0.75 -.075

8 11 21 10 0.55 - 0.55

8 82 91 32 0.3 - 0.3

2 63 64 0.1 5

8 64 71 49 0.2 0

2 51 52 0.1 8

8 52 64 13 0.8 - 0.8

2 83 82 0.1 5

8 64 83 422.5 0 - 0.36

3 41 64 52 52.39

3 83 100 31.35 32.65

3 83 100 57.5 58.24

3 33 100 594.25 595

9 39 109 595 0 - 0.75

9 19 109 630 0 - 0.9

9 19 29 10 0.55 - 0.55

9 69 89 422.5 0 - 0.36

9 49 69 52 0.39 0

9 89 109 57.5 0.74 0

9 59 69 13 0.8 - 0.8

9 69 79 49 0.2 0

9 89 99 32 0.65 - 0.65

4.8 Расчёт припусков

Общим припуском на обработку называется слой металла, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения годной детали.

Операционный припуск - это слой материала, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции.

Операционный припуск равняется сумме промежуточных припусков, то есть припусков на отдельные переходы, входящие в операцию.

Из применяемых в машиностроении заготовок (проката, отливок, штамповок) в качестве заготовки для данного вала учитывая, что материал делали - сталь 45 ГОСТ1050 - 88 и типа производства массового; применяем заготовку - штамповку.

Данный тип заготовки получают на горизонтально ковочных машинах (ГКМ).

Такой вид заготовок наиболее применяем для получения требуемой детали.

Штамповка - потому, что допуски маленькие и отход металла будет минимальный.

Производим расчет припуска для самой точной поверхности детали Ш 55 согласно маршруту обработки.

Определение дефектного слоя:

Суммарные отклонения расположения штамповкой заготовки при обработки в патроне для наружной поверхности:

= _см² + _кор², мкм. ([11], стр. 56)

где - _{коробления} - погрешность штампованных заготовок на прессах;

_см - погрешность по смещению на штампах.

Погрешность закрепления е ([11], табл. 3.26, стр. 68). е = 110 мкм.

Точность и качество поверхностей штампованных заготовок после механической обработки выбираем ([11], табл. 3.25, стр. 67).

Величину удельного отклонения расположения Дy выбирают по ([11], табл. № 3.22, стр. 64):

Дy = 0,2 мм.

Расстояние L_К от сечения, для которого определяется кривизна, до места опоры при установки в центрах определяется из соотношения

L_к= 107,5, мм,

где L - общая длина заготовки в мм, где L = 395 мм.

Величина отклонения расположения заготовки в центровки.

с_ц = 0,25 · д²_заг + 1 мкм. ([11], стр. 57)

где д_заг - допуск на диаметр базовой поверхности мм. д_заг = 1,7 мм.

с_ц = 0,25 · 1,7² + 1 = 0,37 мм. с_о.м. = 2 Дy · L_К, мкм. ([11], стр. 58)

где - Дy - величина удельного отклонения расположения равная 0,2.

с_о.м. = 2 · 0,2 · 107,5 = 43 мкм.

Суммарное отклонение расположения, ([11], стр. 68). Отклонение на черновую обработку по следующей формуле:

P_о = с_о.м.² + с_ц², мкм. ([11], стр. 58)

P_о = 43² + 370² = 372 мкм.

Погрешность установки при базировании в центрах заготовки выбирается ([11], табл. 3.26, стр. 82).

е_y = 110 мкм.

Минимальный припуск на черновую обработку:

2_Zmin = 2 (R_Z + T + с² + е_y²), мкм. ([11], стр. 58)

2_Zmin = 2 (160 + 200 + 372² + 200²) = 1564 мкм.

Максимальный припуск на черновую обработку поверхности детали определяем по формуле:

2_Zmax = 2_Zmin + дД_П - дД_В, мкм. ([11], стр. 58)

где - дД_П = 1100 мкм; дД_В = 400 мкм.

2_Zmax = 1564 + 1100 - 400 = 2264 мкм.

Величину остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения черновой обработки поверхности определяем по формуле:

с_ост = К_y с_оз, мкм. ([11], стр. 58)

где - К_y = 0,06 (см. табл. № 3.19 [11]).

с_ост = 0,06 · 372=22,33 мкм.

Величина погрешности установки при чистовой обработки поверхности заготовки.

е_уч = 0,06 · е_y, мкм. ([11], стр. 58)

е_уч = 0,06 · 200 = 12 мкм.

При последовательной обработки поверхности детали погрешности установки из - за малости её величины в расчёт не принимаем.

Расчётный минимальный и максимальный припуск на чистовую обработку поверхности детали определяем по формулам:

2_Zmin = 2 · (50 + 50 + 22,33² + 12²) = 250 мкм.

2_Zmax = 2 · (250 + 210 - 33) = 854 мкм.

Расчётный минимальный и максимальный припуск на шлифовальную обработку поверхности составит:

2_Zmin = 2 · (5 + 15) = 40 мкм.

2_Zmax = 2 · (40 + 33 -15) = 116 мкм.

Промежуточные расчётные размеры по обрабатываемым поверхностям определяем по формуле:

Для чистовой токарной обработки:

D_{min чист} = D_чист + 2_{Zmin шл.}, мм. ([11], стр. 58)

D_{min чист} = 55,01 + 0,04 = 50,05 мм.

Для черновой токарной обработки:

D_{р черн.} = D_{р чист.} + 2_{Zmin чист}, мм. ([11], стр. 58)

D_{р черн.} = 55,05 + 0,25 =55,295 мм.

Для заготовки:

D_р.з. = D_{р черн} + 2 Z_min, мм. ([11], стр. 59)

D_р.з. = 55,295 + 1,6 =56,895 мм.

Промежуточные размеры определяют методом прибавления (для валов), вычитания (для отверстий) значения припусков по максимальным и минимальным значениям, начиная действия с размеров детали.

Минимальные промежуточные размеры:

D_чист = D_д + 2 Z_min, мм. ([11], стр. 59)

D_чист =55,01 + 0,05 = 55,05 мм.

D _{min чист} = D_чист + 2 Z_{min чист}, мм. ([11] стр. 59)

D _{min чист} = 55,05 + 0,25 = 55,30 мм.

D _{min з} = D _черн + 2 Z_{min черн}, мм. ([11] стр. 59)

D _{min з} = 55,30 + 1,6 = 56,9 мм.

Максимальные предельные промежуточные размеры:

D_{max чист} = D_max + 2 Z_{max шл}, мм. ([11], стр. 59)

D_{max чист} = 55,01 + 0,12 = 55,13 мм.

D_{max черн} = D_max + 2 Z_{max чист}, мм. ([11] стр. 59)

D_{max черн} = 55,13 + 0,86 = 55,99мм.

D_{max з} = D _max + 2 Z_{max черн}, мм. ([11] стр. 59)

D_{max з} = 55,99 + 2,5 = 58,4 мм.

4.9 Разработка технологических операций и операционной технологии

Окончательный выбор и обоснование оборудования.

Выбор оборудования производится в соответствии с намеченным планом операции механической обработки, исходя из габаритных размеров обрабатываемой детали.

Выбранный станок должен обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых точностей изготовления деталей.

Мощность, жесткость и кинематические возможности должны позволять вести обработку на оптимальных режимах с наименьшей затратой времени и себестоимости.

Таблица 11

Наименование станка	Модель станка	n min - max мин.	S min - max об/мин.	Zn	Zs	N кВт
Центровальный	6Р81	50-1600	35-1020	16	16	5,5
Токарно гидро копировальный	1716Ц	100-200	5-1250	-	-	18,5
Горизонтально фрезерный	6Р82Г	31,5-1600	25-12500	18	18	7,5
Шлице фрезерный	5350А	80-250	0,63-5	14	10	7,5
Кругло шлифовальный	3Т160	55-620	0,05-5	-	-	17
Резьбо фрезерный	5Б63Г	80-630	0,315-10	-	-	3

4.10 Расчёт режимов резания

1. Глубина резания: t = 3,2 мм.

2. Определяется нормативная подача S_он:

S_он = 0,07 - 0,09 мм/об ([1], карта 41).

Поправочный коэффициент на подачу в зависимости от глубины сверления:

Корректируется нормативная подача при сверлении S_он по паспорту станка

S_он = 0,056 мм/об.

3. Определяется скорость резания V_н:

Нормативная скорость резания V_н:

Поправочный коэффициент на скорость в зависимости от глубины сверления

К_lv = 1.

V = V_н · К_lv = 40 · 1 = 40 м/мин.

4. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя n:

n = V · 1000 / р · D = 40 · 1000 / 3,14 · 6,3 = 2022 об/мин.

5. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

n_пр = 710 об/мин.

6. Действительная скорость резания:

V_д = р · D · n / 1000 = 3,14 · 6,3 · 710 / 1000 = 14 м/мин.

7. Из-за малой мощности резания проверку по мощности не производим.

8. Определение основного (машинного) времени:

Т_м = L_рх / n · S_о = l + l₁ / n · S_о, мин,

где L_рх - длина пути, проходимого инструментом в направлении подачи, мм;

L_рх = l + y + Д, мм,

где l - длина обрабатываемого отверстия;

y - величина врезания, y = 0;

Д - величина перебега, Д = 2 мм;

n - принятое число оборотов инструмента, об/мин;

S_о - принятая подача инструмента, мм/об;

l₁ - величина врезания и перебега инструмента, мм.

Т_м = 15,5 + 4,5 / 710 · 0,056 = 0,503 мин.

010 Токарно-гидрокопировальная операция

1 проход (копировальный суппорт правый)

1. Глубина резания t₁ = 4,5 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

L_рх = l + l₁, мм,

где l - наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l₁ - величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

L_рх = 142 + 13 = 155 мм.

3. Определяется нормативная подача S_он:

S_он = 0,4 - 0,5 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

S_он = 0,5 мм/об.

4. Определяется скорость резания V_н:

Нормативная скорость резания V_н:

V_н = 130 м/мин.

Поправочный коэффициент на скорость:

К_nv = 1. Тогда

V = V_н · К_nv = 130 · 1 = 130 м/мин.

5. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка n:

n = V · 1000 / р · D = 130 · 1000 / 3,14 · 69 = 600 об/мин.

6. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

n_пр = 630 об/мин.

7. Действительная скорость резания:

V_д = р · D · n / 1000 = 3,14 · 69 · 630 / 1000 = 136,5 м/мин.

8. Производится проверка выбранного режима по мощности.

Мощность эл. двигателя станка (с учетом его к.п.д.) должна быть больше суммарной мощности резания, т.е. ?N ? N_дв · з.

Суммарная мощность по всем резцам продольного суппорта ?N, кВт (N₁ = 8,3 кВт, N₂ = 8,3 кВт).

Суммарная мощность, потребная на резание - ?N:

?N = ?N_прод = 8,3 + 8,3 = 16,6 кВт.

Мощность эл. двигателя токарно-гидрокопировального станка N_дв = 28 кВт, з = 0,8, следовательно 16,6 кВт < 28 · 0,8 = 22,4 кВт.

Мощность привода достаточна для выполнения операции на расчетных режимах резания.

9. Определение основного (машинного) времени Т_м:

Т_м = L_рх / S_опр · n_пр, мин,

где L_рх - длина рабочего хода суппорта, мм;

S_опр и n_пр - принятые подача и число оборотов шпинделя.

Т_м = 155 / 0,5 · 630 = 0,49 мин.

1 проход (копировальный суппорт левый)

1. Глубина резания t₁ = 4,5 мм; t₂ = 10 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

L_рх = l + l₁, мм,

где l - наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l₁ - величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

L_рх1 = 49 + 13 = 62 мм;

L_рх2 = 1,8 + 12,2 = 14 мм.

3. Определяется нормативная подача S_он:

S_он1 = 0,4 - 0,5 мм/об ([1], карта 1);

S_он2 = 0,18 - 0,22 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

S_он1 = 0,5 мм/об;

S_он2 = 0,2 мм/об.

4. Определяется скорость резания V_н:

Нормативная скорость резания V_н:

V_н1 = 130 м/мин;

V_н2 = 156 м/мин.

Поправочный коэффициент на скорость:

К_nv = 1. Тогда

V₁ = V_н1 · К_nv = 130 · 1 = 130 м/мин;

V₂ = V_н2 · К_nv = 156 · 1 = 156 м/мин;

5. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка n:

n₁ = V₁ · 1000 / р · D = 130 · 1000 / 3,14 · 69 = 600 об/мин;

n₂ = V₂ · 1000 / р · D = 156 · 1000 / 3,14 · 79 = 628,8 об/мин.

6. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

n_пр1 = 630 об/мин;

n_пр2 = 630 об/мин.

7. Действительная скорость резания:

V_д1 = р · D · n₁ / 1000 = 3,14 · 69 · 630 / 1000 = 136,5 м/мин;

V_д1 = р · D · n₂ / 1000 = 3,14 · 79 · 630 / 1000 = 156,3 м/мин.

8. Производится проверка выбранного режима по мощности.

Мощность эл. двигателя станка (с учетом его к.п.д.) должна быть больше суммарной мощности резания, т.е.

?N ? N_дв · з.

Суммарная мощность по всем резцам продольного суппорта ?N, кВт (N₁ = 8,3 кВт, N₂ = 8,3 кВт).

Суммарная мощность, потребная на резание - ?N:

?N = ?N_прод = 8,3 + 8,3 = 16,6 кВт.

Мощность эл. двигателя токарно-гидрокопировального станка N_дв = 28 кВт, з = 0,8, следовательно 16,6 кВт < 28 · 0,8 = 22,4 кВт.

Мощность привода достаточна для выполнения операции на расчетных режимах резания.

9. Определение основного (машинного) времени Т_м:

Т_м = L_рх / S_опр · n_пр, мин,

где L_рх - длина рабочего хода суппорта, мм;

S_опр и n_пр - принятые подача и число оборотов шпинделя.

Т_м1 = 155 / 0,5 · 630 = 0,49 мин;

Т_м2 = 14 / 0,2 · 630 = 0,11 мин.

2 проход (копировальный суппорт правый)

1. Глубина резания t₁ = 5 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

L_рх = l + l₁, мм,

где l - наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l₁ - величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

L_рх = 142 + 13 = 155 мм.

3. Определяется нормативная подача S_он:

S_он = 0,4 - 0,5 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

S_он = 0,5 мм/об.

4. Определяется скорость резания V_н:

Нормативная скорость резания V_н:

V_н = 119 м/мин.