Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основной тенденцией развития современного машиностроительного производства является его автоматизация в целях значительного повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.

Автоматизация механической обработки осуществляется путем широкого применения оборудования с ЧПУ и создания на его основе ГПС, управляемых от ЭВМ.

При разработке технологических процессов обработки деталей на автоматизированных участках необходимо решать следующие задачи:

- повышение технологичности деталей;

- повышение точности и качества заготовок; обеспечение стабильности припуска; совершенствование существующих и создание новых методов получения заготовок, снижающих их стоимость и расход металла;

- повышение степени концентрации операций и связанное с этим усложнение структур технологических систем машин;

- развитие прогрессивных технологических процессов и структурно-компоновочных схем оборудования, разработка новых типов и конструкций режущего инструмента и приспособлений, обеспечивающих высокую производительность и качество обработки;

- развитие агрегатного и модульного принципа создания станочных систем, загрузочных и транспортных устройств, промышленных роботов, систем управления.

Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработки предусматривает ликвидацию или максимальное сокращение ручного труда, связанного с транспортировкой, загрузкой, выгрузкой и обработкой деталей на всех этапах производства, включая контрольные операции, смену и настройку инструментов, а также работы по сбору и переработке стружки.

Развитие технологии малоотходного производства предусматривает комплексное решение задачи изготовления заготовок и механической обработки с минимальными припусками путем коренного технологического перевооружения заготовительных и механообрабатывающих цехов с использованием наиболее прогрессивных технологических процессов, созданием автоматических и комплексно-автоматизированных линий на базе современного оборудования.

В таком производстве человек освобождается от непосредственного участия в изготовлении изделия. За ним остаются функции подготовки оснастки, наладки, программирования, обслуживания вычислительной техники. Увеличивается доля умственного и сводится и минимуму доля физического труда. Сокращается численность рабочих. Повышаются требования к квалификации работников, обслуживающих автоматизированное производство.

1. Расчет объёма выпуска и определение типа производства

Исходные данные для определения типа производства:

а) объем выпуска деталей в год: N =6000 шт./год;

б) процент запасных частей: в = 5%;

в) процент неизбежных технологических потерь б = 5%;

г) общий объем выпуска деталей в год:

шт./год

д) масса детали: m = 2,5 кг.

Тип производства определяется ориентировочно по табл. 1.

Таблица 1 - Организация производства по массе и объёму выпуска продукции

Масса детали, кг	Тип производства
	Е	Мс	С	Кс	М
1	2	3	4	5	6
1,0	10	10-2000	2000-75000	75000-200000	200000
1,0-2,5	10	10-1000	1000-50000	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

В соответствии с таблицей обработка деталей будет производиться в условиях среднесерийного производства.

Для серийного производства характерно применение специализированного оборудования, а также станков с числовым программным управлением и автоматизированных линий и участков на их основе. Приспособления, режущий и мерительный инструмент могут быть как специальными, так и универсальными. Научно-методической основой организации серийного производства является внедрение групповой технологии на базе конструкторской и технологической унификации. Расстановка оборудования, как правило - по ходу технологического процесса. В качестве средств межоперационного транспортирования применяются автоматические тележки.

В серийном производстве количество деталей в партии для одновременного запуска, допускается определять упрощенным способом:

,

где N - годовая программа выпуска деталей, шт.;

а - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей (периодичность запуска - выпуска, соответствующая потребности сборки);

шт.

Для изготовления данной детали принимаем двухсменный режим работы.

2. Общая характеристика детали

2.1 Служебное назначение детали

Деталь «Вал промежуточный» работает в условиях динамических нагрузок. Материал - Сталь 20ХГНМ ГОСТ 4543-71.

Редуктор цилиндрический служит для изменения скорости вращения при передаче вращательного движения от одного вала к другому. От работоспособности и ресурса цилиндрического редуктора во многом зависит обеспечение требуемых функциональных параметров и надежности машины в целом.

Объектом курсового проекта является деталь «вал промежуточный». Деталь «вал промежуточный» входит в состав редуктора цилиндрического в качестве вала-шестерни. Назначение детали «вал промежуточный» - передача крутящего момента с одного на другой вал. Качество вала-шестерни выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни. Именно поэтому все шестерни редукторов выполняют вместе с валом.

Данная деталь имеет ряд основных поверхностей, которые и предназначены для выполнения ее служебного назначения.

Деталь устанавливается в корпус на подвижные опоры качения, в качестве которых используются подшипники качения. Судя по посадке в подшипник характер нагрузки на вал спокойный или с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% [2].

2.2 Тип детали

Деталь относится к деталям типа тел вращения, а именно - вал-шестерня (рисунок 1). Основными поверхностями детали, то есть поверхностями, определяющими конфигурацию детали и основные технологические задачи по ее изготовлению являются:

- наружные цилиндрические поверхности (НЦП),

- наружные торцовые поверхности (НТП),

- зубчатая поверхность (ЗП), состоящая из НЦП и зубчатых впадин (ЗВп);

- резьбовая поверхность (РП).

К неосновным поверхностям относятся различные фаски и канавки. Классификация обрабатываемых поверхностей представлена в таблице 2.

Рисунок 1. Эскиз детали

Таблица 2 - Поверхности детали

№ поверхности	Вид поверхности	Размер поверхности, мм	Квалитет, IT, ITус	Шероховатость Ra, мкм
1	НТП	lус = 25	11	6,3
2	Фаска	0,5х45є	h12	6,3
3	НЦП	25	k6	0,4
4	НТП	lус = 35	6	0,8
5	Фаска	1,6х30є	h12	6,3
6	НЦП	35	u6	0,4
7	НЦП	35,3	h12	6,3
8	Канавка	24,5	h12	6,3
9	НЦП	37	u6	0,4
10	Фаска	1х30є	h12	6,3
11	Канавка	36,5	h12	6,3
12	НЦП	38	u6	0,4
13	НТП	lус = 47	8	1,6
14	Канавка	37,5	h12	6,3
15	НЦП	47	h12	6,3
16	Фаска	0,5х45є	h12	6,3
17	КП	47-42	h12	6,3
18	НЦП	42	h12	6,3
19	НЦП	50	h12	6,3
20	НЦП	42	h12	6,3
21	НТП	lус = 42	8	1,6
22	НЦП	35	u6	0,4
23	Фаска	1,6х30є	h12	6,3
24	НТП	lус = 35	6	0,8
25	Канавка	24,5	h12	6,3
26	Канавка	34,5	h12	6,3
27	Фаска	1х30є	h12	6,3
28	НЦП	25	k6	0,4
29	НТП	lус = 25	11	6,3
30	Фаска	0,5х45є	h12	6,3
31	ЗВп	42,058	h7	0,8
32	Отв. центровые	4	h12	6,3

2.3 Технологичность детали

При анализе детали на технологичность нетехнологичных элементов конструкции выявлено не было.

Деталь является технологичной по следующим признакам:

- механически обрабатываемые поверхности не имеют сложной конфигурации;

- конструкция детали позволяет вести за один установ механическую обработку множества поверхностей;

- конструкция детали обеспечивает свободный подвод и отвод инструмента, СОЖ в зону резания и из неё, и отвод стружки;

- в конструкции детали предусмотрены канавки для выхода режущего инструмента;

- в конструкции детали предусмотрены фаски для облегчения сборочных операций;

- объем выпуска и тип производства позволяют использовать станки с ЧПУ: токарные, фрезерные, шлифовальные.

2.4 Нормоконтроль и метрологическая экспертиза чертежа детали

Нормоконтроль выполняется согласно ГОСТ 2.111.

Чертёж детали выполнен в масштабе 1:1. Он содержит следующие характеризующие деталь указания:

- нужное количество сечений и разрезов;

- все необходимые размеры, допуски на размеры и расположение поверхностей;

- шероховатости поверхностей;

- марку материала;

- технические требования;

- значения отклонений соответствуют ГОСТ 25346;

- условные обозначения требований по допускам формы и расположения поверхностей соответствуют ГОСТ 2. 308-79.

При контроле правильности выполнения чертежа можно выделить следующие недостатки:

- отклонения на чертеже указаны не комбинированным способом (только числовые значения отклонений), согласно стандартам, добавим квалитеты, например, );

- на чертеже не показаны центровые отверстия, которые не обходимы для обработки детали. Примем их согласно ГОСТ 14034-74;

- отсутствует шероховатость на поверхности зубчатых впадин;

Анализ обозначения шероховатости:

Чертёж выполнен с применением устаревших стандартов обозначений шероховатости.

Соблюдение рядов предпочтительности для сопрягаемых и угловых размеров

Ряды нормальных линейных размеров установлены на основе рядов предпочтительности чисел по ГОСТ 6636-69.

Таблица 3 - Соблюдение рядов предпочтительности

Размер	Соответствие ряду R20, R40	По стандарту
25	Соответствует	R20
35	Не соответствует	35 (R80)
35,3	Не соответствует	36 (R20)
37	Не соответствует	36 (R20)
38	Соответствует	R40
47	Не соответствует	48 (R40)
42	Не соответствует	50 (R20)
50	Соответствует	R20

Линейные и угловые размеры канавок для выхода шлифовального круга соответствуют ГОСТ 8820-69.

Размеры и форма центровых отверстий по ГОСТ 14034-74.

Линейные размеры фасок 1, 1,6 соответствуют первому ряду предпочтительности по ГОСТ 10948-64, фаску с линейным размером 0,5 следует заменить на 0,6.

Анализ соответствия требований к форме, шероховатости допуску размера:

Уровень относительной геометрической точности указанных отклонений принимается нормальным (А). Значения характеристик R_a так же считаем соответствующим уровню А.

Таблица 4 - Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера для НЦП

Исполнитель ный размер	Заданные параметры	Тбн, мкм	Расчетные значения
	Тф, мкм	Ra, мкм	Тб, мкм		Тфн, мкм (ГОСТ 24643)	Raн, мкм (ГОСТ 2789)
	-	0,4	-	-	Принято Тф = 4	Принято Ra = 0,4
	-	0,4	0,02	0,020	Принято Тф = 4	Принято Ra = 0,8
	-	0,4	0,02	0,020	Принято Тф = 4	Принято Ra = 0,8
	-	0,4	0,02	0,020	Принято Тф = 4	Принято Ra = 0,8
	-	6,3	-		Принято Тф = 50	Принято Ra = 6,3

Из таблицы 4 следует вывод о несоответствии заданной шероховатости R_a значениям нормативной шероховатости R_aн для поверхностей:

, ,. Для этих поверхностей R_a > R_aн, это достигается применением отделочных методов обработки (например, полирование) после выполнения основных операций.

Таблица 5 - Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера для НТП

Условная длина	Условный квалитет	Трус, мкм	Заданные параметры	Тбн, мкм	Расчетные значения
			Тф, мкм	Тб, мкм	Ra, мкм		Тфн (ГОСТ 24643)	Raн (ГОСТ 2789)
		130	-	-	6,3	-	Принято Тф = 40 мкм	Принято Ra = 6,3 мкм
		16	-	13	0,8	12	Принято Тф = 4 мкм	Принято Ra =0,8 мкм
		39	-	40	1,6	40	Принято Тф = 12 мкм	Принято Ra =1,6 мкм

Таблица 5 (Продолжение) - Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера для НТП

		39	-	40	1,6	40	Принято Тф = 12 мкм	Принято Ra =1,6 мкм
		16	-	13	0,8	12	Принято Тф = 4 мкм	Принято Ra =0,8 мкм
		130	-	-	6,3	-	Принято Тф = 40 мкм	Принято Ra = 6,3 мкм

Из таблицы 4 следует вывод о соответствии заданной шероховатости R_a значениям нормативной шероховатости R_aн.

Значения торцевого биения, которые не соответствуют нормативным значениям, меняем на нормативные, так как Т_б >Т_бн. Для торцев К и Н

допуск биения заменим на нормативный Т_б = 12 мкм. Для торцев М и Л допуск биения оставляем без изменений.

Все имеющиеся на чертеже отраслевые стандарты меняем на государственные.

Вывод: На чертеже используется устаревшее обозначение шероховатости и устаревшая форма записи для неуказанных предельных отклонений. Заменяем их на соответствующие обновленным ГОСТам.

Есть нарушения соответствия точностных и качественных характеристик. Несоответствующую шероховатость заменяем на нормативную.

Размеры, не подходящие под ряды предпочтительности чисел, оставляем без изменений, так как они согласуются с размерами других деталей при сборке.

3. Выбор вида заготовки и его обоснование

Метод получения заготовки детали определяется ее конструкцией, назначением, материалом, техническими требованиями к изготовлению и его экономичностью, а так же объемом выпуска. Метод получения заготовки, ее вид и точность непосредственно определяют точность механической обработки, производительность труда и себестоимость готового изделия.

Для серийного типа производства целесообразно назначить заготовку - штамповку, максимально приближенную к конфигурации детали.

Ковка - один из основных методов обработки металлов давлением (ОМД). Придание металлу необходимой формы, возможно ближе отвечающей конфигурации будущей детали и получаемой с наименьшими трудозатратами; исправление дефектов литой структуры; повышение качества металла путем преобразования литой структуры в деформированную и, наконец, сама возможность пластического деформирования металлопластичных сплавов - основные аргументы применения процессов обработки металлов давлением.

Таким образом, улучшение качества металла достигают не только при его выплавке, разливке и последующей термообработке, но и в процессе ОМД. Именно пластическая деформация, исправляя дефекты литого металла, и, преобразуя литую структуру, сообщает ему наивысшие свойства.

К числу технологических процессов малоотходного производства заготовок относятся: получение точных горячештампованных заготовок с минимальными отходами в облой, изготовление заготовок холодной объемной штамповкой или с подогревом. В таблицах 8 и 9 приведены механические свойства и химический состав материала заготовки.

Таблица 8 - Химический состав материала Сталь 20ХГНМ ГОСТ 4543-71

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Углерод (C)	0.18-0.23
Марганец (Mn)	0.7-1.1
Никель (Ni)	0.4-0.7
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.4-0.7
Сера (S), не более	0.035
Молибден (Mo)	0.15-0.25

Таблица 9 - Механические свойства материала заготовки

Марка стали	При Т=20 С°	Термообработка
	sв, МПа	sT, МПа	d5, %	Закалка 860°C, масло, Отпуск 150 - 180C°, воздух
Сталь 20ХГНМ	1180-1570	930	7

Обозначения:

sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5 - Относительное удлинение при разрыве, [%]

Заготовку вала-шестерни можно получить несколькими способами.

Холодным выдавливанием на прессах. Процесс холодного выдавливания охватывает комбинацию из пяти видов деформации:

прямого выдавливания, обратного выдавливания, осадки, обрезки и пробивки. Для холодного выдавливания заготовок применяют гидравлические прессы, которые позволяют автоматизировать процесс. Установление максимального усилия в любой точке хода ползуна на гидравлических прессах позволяет штамповать детали большой длины.

Ковкой на горизонтально ковочной машине (ГКМ), представляющую собой горизонтальный механический пресс, в котором, кроме главного деформирующего ползуна есть зажимный, который зажимает деформируемую часть прутка, обеспечивая ее высадку. Упоры в штампах ГКМ выполняют регулируемыми, что дает возможность при наладке уточнить деформируемый объем и получить поковку без облоя. Размерная точность стальных поковок может достигать 12-14 квалитета, параметр шероховатости поверхности Ra12,5-Ra25.

Определяющими факторами выбора способа производства заготовок являются:

- точность изготовления заготовки и качество ее поверхности;

- наибольшее приближение размеров заготовки к размерам детали.

Выбор способа получения заготовки базировался на анализе возможных способов получения, реализация которых может способствовать улучшению технико-экономических показателей, т.е. достижению максимальной эффективности при обеспечении требуемого качества продукции.

Полученные поковки подвергают предварительной термической обработке.

Целью термической обработки являются:

- устранение отрицательных последствий нагрева и обработки давлением (снятие остаточных напряжений, испарение перегрева);

- улучшение обрабатываемости материала заготовки резанием;

- подготовка структуры металла к окончательной ТО, повышающей твёрдость поверхностного слоя до 45…50 HRC.

После ТО поковки поступают на очистку поверхности. Эскиз заготовки представлен в графической части курсового проекта.

Как один из вариантов получения заготовки примем изготовление заготовок методом холодной объемной штамповки. Этот способ позволяет получать штамповки, более близкие к готовой детали по форме и точности размеров, чем штамповки получаемыми другими способами. В нашем случае, при необходимости изготовления точной детали, минимальная шероховатость поверхностей которой равна Ra0,4, получение заготовки холодной объемной штамповкой позволит значительно уменьшить лезвийную обработку, сократить расход металла и станкоёмкость обработки. Средний коэффициент использования металла при холодной объемной штамповке 0,5 - 0,6.

4. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

4.1 Определяющим фактором при разработке маршрутного технологического процесса является тип и организационная форма производства

Для каждой элементарной поверхности детали назначаем типовой план её обработки. На базе планов обработки элементарных поверхностей формируем потенциальные операции, представляющие собой совокупность технологических переходов одного этапа обработки. Данные сведены в таблицу 10.

Таблица 10 - Разработка маршрутного технологического процесса

№ пов.	Обозн. пов. и её точн.	Шерохов. Ra, мкм	Группы станков	Планы обработки	Этапы обработки дета-ли	Содержание потен-циальной операции	Вид станка в этапе	Кол-во потенц. уст. в этапе	Ус-та-нов	№ операции
1	НТП	6,3	Группы токарных станков класса Н, зубофрезерный станок класса Н, группа шлифовальных станков класса П и В, зубошлифовальный станок класса П	Тчр1	Эчр	Тчр1, Ц32'	Токар.	4	А	005
						Тчр29, Ц32			Б
						Тчр3, Тчр4,Тчр6, Тчр7,Тчр9, Тчр12, Тчр13	Токар.		А	010
2	Фаска	6,3		Тпч2		Тчр15,Тчр17, Тчр18, Тчр19, Тчр20, Тчр21, Тчр22, Тчр24, Тчр28			Б
3	НЦП	0,4		Тчр3, Тпч3Тч3, Шп3 Шв3
4	НТП	0,8		Тчр4, Тпч4,Тч4 Шп4
5	Фаска	6,3		Тпч5	Эпч	Тпч2, Тпч3, Тпч4, Тпч5, Тпч6, Тпч8, Тпч9, Тпч10, Тпч11,Тпч12 Тпч13, Тпч14, Тпч16, Тпч27	Токар.	2	А	015
6	НЦП	0,4		Тчр6, Тпч6, Тч6, Шп6, Шв6
7	НЦП	6,3		Тчр7		Тпч21,Тпч22, Тпч23,Тпч24, Тпч25, Тпч26, Тпч28, Тпч30			Б
8	Канавка	6,3		Тпч8

На основании таблицы 10 выбираем и назначаем экономически целесообразные методы и виды обработки при выполнении каждого технологического перехода в соответствии с принятым оборудованием.

Выявляются поверхности, которые можно обработать комбинированным, групповым методом или совместными элементами переходы обработки.

После чистового этапа обработки необходимо выполнить термообработку всего вала - нитроцементацию до твёрдости 80-83HRА, для повышения износостойкости поверхности вала.

Формируется реальный потенциальный технологический маршрут, в основу которого закладываются назначенные этапы обработки детали. Содержание операционного технологического маршрута формируется по принципу максимальной концентрации при выполнении установов, позиций, переходов. Результаты сводим в таблицу 11.

Окончательный выбор технологического маршрута может быть произведен только после определения времени изготовления детали.

Таблица 11 - Реальный предварительный маршрут обработки

Этапы обработки	Вид станка в этапе	Тип станка	Уточненное кол-во установов в этапе	Пов. установки	№ опер.	Реальный предварительный установ	Содержание установа
Эчр	Токарный	УТС настроенный класс точности Н	4	19,29	005	А	Тчр1, Ц32'
				12,1		Б	Тчр29, Ц32
				28, 32'	010	А	Тчр3,Тчр4, Тчр6, Тчр7,Тчр9, Тчр12, Тчр13
				3,32		Б	Тчр15,Тчр17,Тчр18, Тчр19,Тчр20, Тчр21, Тчр22, Тчр24,Тчр28
Эпч + Эч	Токарный	токарный с ЧПУ, класс точности Н	2	28, 32'	015	А	Тпч2, Тпч3, Тпч4, Тпч5,Тпч6, Тпч8, Тпч9, Тпч10,Тпч11,Тпч12 Тпч13, Тпч14, Тпч16, Тпч27, Тч3, Тч4,Тч6, Тч9, Тч12, Тч13
				3,32		Б	Тпч21,Тпч22, Тпч23,Тпч24, Тпч25, Тпч26, Тпч28, Тпч30, Тч21, Тч22, Тч24, Тч28
Эч	Фрезерный	Зубофрезерный	1	32, 32'	020	А	Фрезерование зубьев червячной фрезой
Это	Печь	Камерная печь			025
Эп	Шлифовальный	Зубошлифовальный станок	1	32, 32'	030	А	Шп31
Эп + Эв	Шлифовальный	Шлифовальный с ЧПУ, класс точности В	2	32, 32'	035	А	Шп3,Шп4,Шп6, Шп9,Шп12,Шв3, Шв6, Шв9Шв12
						Б	Шп22,Шп24,Шп28 Шв22Шв28
Эотд	Шлифовальный	Унив. шлифовальный, класс точности П	2	32, 32'	040	А	П6, П9, П12
						Б	П22

При формировании таблицы 11 были использованы следующие положения:

- производство среднесерийное, приближённое к мелкосерийному, поэтому в одной операции формируется несколько установов;

- в одной операции возможно совмещение не более чем двух этапов обработки для увеличения загрузки станка и повышения концентрации переходов;

- этапность обработки по возможности не должна быть нарушена.

5. Разработка операционного технологического процесса обработки детали

5.1 Уточнение выбранного технологического оборудования

Назначение производственного оборудования производится в зависимости от размеров детали, её конструктивных особенностей, а также технических требований, определенных параметров точности и качества поверхностей.

Подготовку баз будем осуществлять на токарном универсальном станке 16К20.

Величина 16К20

Наибольшая длина обрабатываемого изделия L, мм

РМЦ 710-710

Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм 215

Пределы чисел оборотов шпинделя, об/мин 12,5 - 1600

Пределы подач, мм/об

Продольных 0,05 -2,8

Поперечных 0,025 - 1,4

Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подач, кгс (н)

Продольное

На упоре 800 (7845)

На резце 600 (5884)

Поперечное

На упоре 460 (4510)

На резце 360 (3530)

Мощность электродвигателя главного привода, квт

Основное исполнение 11

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм 400

Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм 220

Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм 50

Пределы шагов нарезаемых резьб:

Метрических, мм 0,5 - 112

Модульных, модуль 0,5 - 112

Дюймовых, число ниток на один дюйм 56 - 0,5

Питчевых, питч 56 - 0,5

Максимально допустимый вес изделия, устанавливаемого, кг:

В патроне 200

В центрах 460

Коническое отверстие в пиноли задней бабки Морзе №5

Наибольшее перемещение пиноли задней бабки, мм 150

Габариты станка (длин х шир х выс), мм

РМЦ 710 2505 х 1190 х 1500

Вес станка, кг 2835

На черновом, получистовом и чистовом этапах для обработки вала используется токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3, класса точности Н.

Станок предназначен для токарной обработки деталей типа дисков, колец, заготовок шестерен, муфт, фланцев, крышек, поршней, небольших корпусных деталей и т.д. На станке можно производить обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, проточку наружных и внутренних канавок, подрезку торцев, сверление, рассверливание, развертывание и зенкерование центральных отверстий.

Техническая характеристика станка

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия над станиной	мм.	500
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах	мм.	900
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной	мм.	320
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом	мм.	200
Наибольший ход суппортов по оси Х/по оси Z	мм.	210/905
Максимальная скорость быстрых перемещений:
- продольных	мм/мин	5000
- поперечных	мм/мин	3000
Минимальная / Максимальная скорость рабочих подач:
- продольных	мм/мин	1…2000
- поперечных	мм/мин	0,5…1500
Регулирование частот вращения шпинделя		ступенчатое
Количество ступеней регулирования частот вращения шпинделя		3
Частоты вращения шпинделя на ступени I/II/III (с эл. двигателем 1500 об/мин)	об/мин	80/220/660
Количество входных / выходных сигналов		32/16
Число корректоров		6
Память управляющих программ	байт	7900
Емкость архива управляющих программ	Кбайт	16
Максимальное число кадров управляющих программ		254
Габаритные размеры станка:
- длина	мм	3700
- ширина	мм	2260
- высота	мм	1650
Масса станка, кг 3800 Для фрезерования зубьев червячной фрезой выбираем: Зубофрезерный станок CY-300

Характерные особенности:

Корпус и станина станка сделаны из высококачественного чугуна, с термообработкой для снятия внутреннего напряжения, корпус никогда не деформируется и сохраняет высокую точность.

Корпус станка сконструирован из цельного куска чугуна двойной рамы с высокопрочной арматурой; поэтому достигается выдающаяся жесткость. Подходит для высокоскоростного резания металла большой толщины.

Крепкая конструкция фрезерной головки и главного шпинделя оснащена бронзовыми подшипниками, что сопровождается высокой эффективностью работы, и легкостью настройки.

Благодаря устройству горизонтального перемещения червячную фрезу легко переместить в горизонтальном направлении.

Скорость шпинделя червячной фрезы бесступенчатая, регулируемая, легко выбрать наиболее подходящую скорость резания.

С помощью управления рычага по вертикали, могут быть получены поперечные подачи; высокая скорость для холостого хода, с помощью инверторного управления и низкая скорость для хода резания; также поставляется с автоматическим устройством, чтобы остановить поперечную подачу автоматически и безопасно в любом требуемом положении.

Все главные шестерни коробки передач - высокого класса, Японского производства, соответствуют 1 классу стандарта JIS.

Бронзовое червячное колесо и двойной ведущий шнек превосходного качества используются для делительной головки, соответственно может быть достигнуто отсутствие зазора и точное деление.

Модель CY-300

Макс. диаметр резания 300 мм

Макс. модуль резания М5

Межцентровое расстояние между фрезой и заготовкой 20-220 мм

Вертикальное перемещение суппорта червячной фрезы 240 мм

Диаметр рабочего стола 300 мм

Диаметр центрального отверстия рабочего стола 65 мм

Макс. размер червячной фрезы Ф110х110 мм

Макс. расстояние сдвига червячной фрезы 60 мм

Частота вращения червячной фрезы, бесступенчатая 80-250 об/мин

Главный двигатель 2.2 кВт х 4 пол.

Двигатель для быстрой подачи суппорта червячной фрезы 0,75 кВт

Занимаемая площадь и высота 1860х1100х1950 мм

Примерный вес 3200 кг

На этапе повышенной и высокой точности будем использовать круглошлифовальный станок с ЧПУ модели GU3250CNC. Техническую характеристику станка представим в виде таблицы.

МОДЕЛЬ СТАНКА	GU3250CNC
РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН
Максимальный диаметр детали, устанавливаемой над станиной, мм	320
Расстояние между центрами, мм	600
Максимальный обрабатываемый диаметр, мм	280
Максимальная длина шлифования, мм	520
Максимальная масса заготовки, кг	150
ШЛИФОВАЛЬНАЯ БАБКА (Ось X)
Перемещения по оси x, мм	200
Дискретное перемещения по оси x, мм	0,0001
Скорость быстрых перемещений по оси, мм/мин	8000
Диапазон поперечных подач, мм/мин	0,0001-6000
Мощность привода шпинделя шлифовальной бабки, кВт	3,7
Мощность сервомотора - привода подачи оси x, кВт	1
ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ
Диаметр х Ширина х Отверстие, мм	405х56х127
Максимальная окружная скорость, м/сек	45
ПЕРЕДНЯЯ БАБКА
Угол поворота (против часовой стрелки-по часовой стрелке), град	90-30
Скорость вращения шпинделя (сервомотор), об/мин	0-500
Внутренний конус, типоразмер М.Т.	№4
ЗАДНЯЯ БАБКА
Ход пиноли, мм	35
Внутренний конус, типоразмер М.Т.	№4
СТОЛ (ОСЬ Z)
Угол поворота по часовой стрелке, град	+7,5
Угол поворота против часовой стрелки, град	-0,5
Перемещения по оси Z, мм	630
Скорость быстрых перемещений по оси, мм/мин	10000
Дискретное перемещения по оси Z, мм	0,0001
Диапазон продольных подач, мм/мин	0,001-8000
ГИДРОСТАНЦИЯ
Емкость бака, л	22
Мощность насоса, Вт	0,18
ГАБАРИТЫ ИЗДЕЛИЯ
Длина, мм	3330
Ширина, мм	2800
Высота, мм	1890
Вес, кг	2500

На 030 операции используется зубошлифовальный станок 5Д833

Технические характеристики принятого оборудования приведены в таблице 12.

Таблица12 - Технические характеристики оборудования

Наименование станка	nшпmax, мин-1	Nдв, кВт	Емкость магазина инструментов, шт.	Размеры рабочей поверхности стола, мм	Габаритные размеры, мм	Вес, кг	Класс точности станка
16К20	1600	11	4		2505х1190х1500	2835	Н
16К20Ф3	2500	11	6		3700х2260х1650	3800	Н
CY-300	250	2.2	1		1860х1100х1950	3200	H
GU3250CNC	500	3.7	1		3330х2800х1890	2500	В
5Д833							П

5.2 Уточнение схемы установки детали

При обработке на универсальном токарном станке деталь зажимается в патрон, базами будут являться поверхности 1, 3, 22 (рисунок 2).



Рисунок 2 - Схема установки детали при обработке на УТС

При обработке на токарных станках деталь устанавливается в центра, так как > 5 (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема установки детали при обработке на токарных станках

При обработке на шлифовальных станках деталь устанавливается в жесткие центры (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема установки детали при обработке на шлифовальных станках

5.3 Назначение режущего инструмента

Обработка поверхностей ведется стандартным режущим инструментом. На токарном станке с ЧПУ используются проходные, подрезные и канавочные (отрезные) резцы со сменными многогранными пластинами из твёрдого сплава ВК8 (WC-92%; Co-8%, на черновом этапе), ВК3 (WC-97%; Co-3%, на получистовом этапе), ВК3М (WC-97%; Co-3%, на чистовом этапе, М - мелкозернистый) по ГОСТ 24248-80, 24250-80. Отрезные резцы оснащены напайными пластинами из твердого сплава ВК6. Для режущих поверхностей инструментов применяем покрытие нитридом титана для повышения износостойкости.

- для зубофрезерования применяем червячные фрезы (с модулем 2,5 мм) ГОСТ 9324-80 из быстрорежущей стали;

На станках с ЧПУ применяется контроль точности выполнения линейных и диаметральных размеров с применением индикатора контакта в автоматическом режиме.

5.4 Выбор приспособления

Для серийного производства применяем приспособления с пневмоприводами и гидроприводами, которые способствуют быстродействию приспособлений, то есть уменьшению вспомогательного времени. На станках используем приспособления унифицированные и быстропереналаживаемые.

На токарном станке применяется стандартные плавающий и жесткий центры, а так же поводковое устройство.

На фрезерных станках применяются самоцентрирующие приспособления цанговая разжимная оправка с пневмоприводом и центра.

На шлифовальном станке применяются центра.

Все приспособления пригодны для обработки всей группы деталей.

6. Эскизы обработки и схемы установки

деталь технологичность вал

Разновидностью эскизов обработки является операционный эскиз, технологический эскиз и технологическая наладка. Наиболее предпочтительным для разработки является технологический эскиз. Он выполняется для каждой технологической позиции, последняя включает в себя технологические переходы первого этапа обработки. На эскизах проводят координатные оси, показывают необходимые точки.

В основе схем установки лежит схема базирования, представляющая рациональную простановку операционных размеров. Эскизы обработок вынесем на 2 листа формата А1.

Эскизы схем обработок покажем в таблице 13

Таблица 13 - Эскизы обработок

№ опер.	Установ	Позиция инструмента	Содержание операции	Оборудование	Технологический эскиз
005	A	I	Тчр1, Ц32'	УТС настроенный класс точности Н
	Б	I	Тчр29, Ц32
010	А	I	Тчр3,Тчр4, Тчр6, Тчр7, Тчр9, Тчр12Тчр13	токарный с ЧПУ, класс точности Н
	Б	I II	Тчр15Тчр17Тчр18,Тчр19,Тчр20,Тчр21, Тчр22,Тчр24,Тчр28
015	А	I II	Тпч2,Тпч3, Тпч4,Тпч5,Тпч6, Тпч8, Тпч9, Тпч10,Тпч11,Тпч12 Тпч13, Тпч14, Тпч16,Тпч27, Тч3, Тч4, Тч6, Тч9, Тч12, Тч13	токарный с ЧПУ, класс точности Н
	Б	I I I	Тпч21,Тпч22, Тпч23,Тпч24, Тпч25,Тпч26, Тпч28,Тпч30, Тч21,Тч22 Тч24, Тч28
020	А	I	Фрезерование зубьев червячной фрезой	Зубофрезерный
025	Термообработка (нитроцементация)
030	А	I	Шп31	Шлифование зубьев на зубошлифовальном станке
035	А	I	Шп3,Шп4,Шп6,Шп9,Шп12,Шв3, Шв6,Шв9Шв12	Шлифовальный станок, класс точности В
	Б	I	Шп22,Шп24,Шп28 Шв22Шв28

7. Расчет операционных размеров и размеров заготовки

Для расчета операционных размеров и размеров заготовки строим схему линейных внутренних операционных размеров - рисунок 5, и схему диаметральных размеров и припусков рисунок 6.

7.1 Расчет линейных операционных размеров

Рисунок 5 - Схема линейных операционных размеров

Таблица 14 - Результаты расчета линейных операционных размеров

№ уравнения	Уравнения	Элементы припуска	Наименьший припуск, мм	Уравнение соотношения допусков	Допуск искомого размера, мм	Числовое значение искомой величины, мм
		Rz i-1	h i-1	ДУ i-1	ey i
1	A=S2	-	-	-	-	-		0,52	283,5-0,52
2	B=S21	-	-	-	-	-		0,52	266-0,52
3	C= S21+S20-S2	-	-	-	-	-	TC ? Ts21+Ts20+ Ts2	1,225	266,77-1,225
4	G=S14	-	-	-	-	-		-	41min
5	L=S21-S19	-	-	-	-	-	TL ? Ts21+Ts19	0,62	235,55-0,62
6	D=S15+S21-S2	-	-	-	-	-	TD? Ts15+Ts21+ Ts2	1,14	156,57-1,14
7	E=S5-S15	-	-	-	-	-	TE ? Ts5+Ts15	2,34	221,17-2,34
8	H=S6-S15	-	-	-	-	-	TH? Ts6+Ts15	1,76	189,54-1,76
9	J=S15+S11-S2	-	-	-	-	-	TJ? Ts15+Ts11+ Ts2	2,86	132,07-2,86
10	Zs2=S1-S2	80	500	50	100	0,73	S1min= S2max+ Zs2min	0,32	284,55-0,32
11	Zs15=S13-S15	20	100	30	30	0,18	S13min= S15max+ Zs15min	0,16	156,91-0,16
12	Zs20=S14-S20	10	50	20	20	0,1	S14min= S20max+ Zs20min	0,13	267-0,130
13	Zs19=S17-S19	20	100	30	30	0,18	S17min= S19max+ Zs19min	0,185	235,915-0,185
14	Zs21=S18-S21	10	50	20	20	0,1	S18min= S21max+ Zs21min	0,130	266,23-0,130
15	Zs13=S7-S13	40	300	40	50	0,43	S7min= S13max+ Zs13min	0,250	157,59-0,250
16	Zs14=S12-S14	20	100	30	30	0,18	S12min= S14max+ Zs14min	0,210	267,39-0,210
17	Zs18=S16-S18	20	100	30	30	0,18	S16min= S18max+ Zs18min	0,210	266,62-0,210
18	Zs16=S8-S16	40	300	40	50	0,43	S8min= S16max+ Zs16min	0,320	267,37-0,32
19	Zs17=S9-S17	40	300	40	50	0,43	S9min= S17max+ Zs17min	0,290	236,635-0,29
20	Zs12=S3-S12	40	300	40	50	0,43	S3min= S12max+ Zs12min	0,320	268,14-0,32
21	Zs1=A0-S1	80	500	50	100	0,73	A0min= Zs1min+ S1max	1,4	286,68-1,4
22	Zs3=B0-S3	80	500	50	100	0,73	B0min= Zs3min+ S3max	1,4	270,27-1,4

Наименьший припуск на обработку Z_min при обработке плоской поверхности (односторонний припуск) определяются расчетно-аналитическим методом [5, с. 5].

,

где R_zi-1 - высота микронеровностей поверхности, которая осталась после выполнения предшествующего этапа (перехода);

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя оставшегося после выполнения предшествующего этапа (перехода);

_i-1 - суммарные отклонения расположения поверхности и отклонения формы, возникающие при выполнении предшествующего этапа (перехода);

e_уi - погрешность при установке на выполняемом этапе (переходе).

Шероховатость заготовки примем равной Rz=80 мкм

Глубину поверхностного дефектного слоя заготовки примем равной h=200 мкм.

Суммарные отклонения расположения торцовой поверхности заготовки определим по формуле:

,

где _н = 1,2 мкм на 1 мм радиуса - отклонение от перпендикулярности торца фланца к оси поковки

Рассчитаем значения припусков:

Zs_2min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_1min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_3min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_7min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_9min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_8min=80+500+50+100?0,73 мм

Zs_13min=40+300+40+50?0,43 мм

Zs_17min=40+300+40+50?0,43 мм

Zs_16min=40+300+40+50?0,43 мм

Zs_12min=40+300+40+50?0,43 мм

Zs_15min=20+100+30+30?0,18 мм

Zs_19min=20+100+30+30?0,18 мм

Zs_14min=20+100+30+30?0,18 мм

Zs_18min=20+100+30+30?0,18 мм

Zs_20min=10+50+20+20?0,1 мм

Zs_21min=10+50+20+20?0,1 мм

Рассчитаем значения операционных размеров и размеры заготовки:

- Определяем значение размера S₂

Ts₂?T_A, T_A=1,3 мм.

Анализируя исходные уравнения, видим, что Ts₂ входит в расчетные уравнения других допусков, следовательно, назначим T_A по11-му квалитету.

Ts₂=0,52 мкм, S₂=283,5_-0,52 мм T_A=0,52 мкм, A=283,5_-0,52 мм;

- Определяем значение размера S₂₁

B=S₂₁=266_-0,52

- Определяем значение размера S₂₀

T_C ? Ts₂₁+Ts₂₀+ Ts₂ или 0,185 ? 0,52+Ts₂₀ +0,52

Ts₂₀=1,225 мм

S_20min= С_min-S_21max+ S_2min =248,565-266+282,98=265,545 мм

S_20max= С_max-S_21min+ S_2max =248,75-265,48+283,5=266,77 мм

S₂₀=266,77_-1,225мм

- Определяем значение размера S₄

G=S₄=41min

- Определяем значение размера S₁₉

T_L ? T s₂₁+Ts₁₉ или 0,1 ? 0,52+Ts₁₉

Ts₁₉=0,62 мм

S_19min= S_21min - L_max=265,48-30,55=234,93 мм

S_19max= S_21max - L_min =266-30,45=235,55 мм

S₁₉=235,55_-0,62мм

- Определяем значение размера S₁₅

T_D? Ts₁₅+Ts₂₁+ Ts₂ или 0,1 ? Ts₁₅ +0,52+0,52

Ts₁₅=1,14 мм

S_15min= D_min-S_21max+ S_2min =138,45-266+282,98=155,43 мм

S_15max= D_max-S_21min+ S_2max =138,55-265,48+283,5=156,57 мм

S₁₅=156,57_-1,14мм

- Определяем значение размера S₅

T_E ? Ts₅+Ts₁₅ или 1,2 ? 1,14+Ts₅

Ts₅=2,34 мм

S_5min= S_15min +E_min=155,43+63,4=218,83 мм

S_5max= S_15max +E_max =156,57+64,6=221,17 мм

S₅=221,17_-2,34мм

- Определяем значение размера S₆

T_H? Ts₆+Ts₁₅ или 0,62 ? 1,14+Ts₆

Ts₅=1,76 мм

S_6min= S_15min +H_min=155,43+32,35=187,78 мм

S_6max= S_15max +H_max =156,57+32,97=189,54 мм

S₆=189,54_-1,76мм

- Определяем значение размера S₁₁

T_J? Ts₁₅+Ts₁₁+ Ts₂ или 1,2 ? Ts₁₁ +1,14+0,52

Ts₁₁=2,86 мм

S_11min= J_min-S_15max+ S_2min =2,8-156,57+282,98=129,21 мм

S_11max= J_max-S_15min+ S_2max =4-155,43+283,5=132,07 мм

S₁₁=132,07_-2,86мм

- Определяем значение размера S₁

Учитывая, что выполняется черновой переход, примем значение Ts₁ по 11-му квалитету. Ts₁=320 мкм.

S_1min= S_2max+ Zs_2min=283,5+0,73=284,23 мм

S_1max= S_1min+ Ts₁=284,23+0,32=284,55 мм.

S₁=284,55_-0,32мм

- Определяем значение размера S₁₃

Учитывая, что выполняется получистовой переход, примем значение Ts₁₃ по 10-му квалитету. Ts₁₃=160 мкм.

S_13min= S_15max+ Zs_15min=157,57+0,18=156,75 мм

S_13max= S_13min+ Ts₁₃=156,75+0,16=156,91 мм.

S₁₃=156,91_-0,16мм

- Определяем значение размера S₁₄

Учитывая, что выполняется чистовой переход, примем значение Ts₁₃ по 9-му квалитету. Ts₁₄=130 мкм.

S_14min= S_20max+ Zs_20min=266,77+0,1=266,87 мм

S_14max= S_14min+ Ts₁₄=266,87+0,130=267 мм.

S₁₄=267_-0,130мм

- Определяем значение размера S₁₇

Учитывая, что выполняется получистовой переход, примем значение Ts₁₇ по 10-му квалитету. Ts₁₇=185 мкм.

S_17min= S_19max+ Zs_19min=235,55+0,18=235,73 мм

S_17max= S_17min+ Ts₁₇=235,73+0,185=235,915 мм.

S₁₇=235,915_-0,185мм

- Определяем значение размера S₁₈

Учитывая, что выполняется чистовой переход, примем значение Ts₁₈ по 9-му квалитету. Ts₁₈=130 мкм.

S_18min= S_21max+ Zs_21min=266+0,1=266,1 мм

S_18max= S_18min+ Ts₁₈=266,1+0,130=266,230 мм.

S₁₈=266,23_-0,130мм

- Определяем значение размера S₇

Учитывая, что выполняется черновой переход, примем значение Ts₇ по 11-му квалитету. Ts₇=250 мкм.

S_7min= S_13max+ Zs_13min=156,91+0,43=157,34 мм

S_7max= S_7min+ Ts₇=157,34+0,25=157,59 мм.

S₇=157,59_-0,250мм

- Определяем значение размера S₁₂

Учитывая, что выполняется получистовой переход, примем значение Ts₁₂ по 10-му квалитету. Ts₁₂=210 мкм.

S_12min= S_14max+ Zs_14min=267+0,18=267,18 мм

S_12max= S_12min+ Ts₁₂=267,18+0,210=267,39 мм.

S₁₂=267,39_-0,210мм

- Определяем значение размера S₁₆

Учитывая, что выполняется получистовой переход, примем значение Ts₁₆ по 10-му квалитету. Ts₁₆=210 мкм.

S_16min= S_18max+ Zs_18min=266,23+0,18=266,41 мм

S_16max= S_16min+ Ts₁₆=266,41+0,210=266,62 мм.

S₁₆=266,62_-0,210мм

- Определяем значение размера S₈

Учитывая, что выполняется черновой переход, примем значение Ts₈ по 11-му квалитету. Ts₈=320 мкм.

S_8min= S_16max+ Zs_16min=266,62+0,43=267,05 мм

S_8max= S_8min+ Ts₈=267,05+0,320=267,37 мм.

S₈=267,37_-0,32мм

- Определяем значение размера S₉

Учитывая, что выполняется черновой переход, примем значение Ts₉ по 11-му квалитету. Ts₉=290 мкм.

S_9min= S_17max+ Zs_17min=235,915+0,43=236,345 мм

S_9max= S_9min+ Ts₉=236,345+0,290=236,635 мм.

S₉=236,635_-0,29мм

- Определяем значение размера S₃

Учитывая, что выполняется черновой переход, примем значение Ts₃ по 11-му квалитету. Ts₃=320 мкм.

S_3min= S_12max+ Zs_12min=267,39+0,43=267,82 мм

S_3max= S_3min+ Ts₃=267,82+0,320=268,14 мм.

S₃=268,14_-0,32мм

- Определяем значение размера A₀

Учитывая, что заготовка - штамповка нормальной точности, определим

T_Eo=T_Do=T_Co= T_Bo = T_Ao = 1,4 мм

A_0min= Zs_1min+ S_1max=0,73+284,55=285,28 мм

A_0max= A_0min+T_Ao=285,28+1,4=286,68 мм.

A₀=286,68_-1,4мм

- Определяем значение размера B₀

B_0min= Zs_3min+ S_3max=0,73+268,14=268,87 мм

B_0max= B_0min+T_Bo=268,87+1,4=270,27 мм.

B₀=270,27_-1,4мм

- Определяем значение размера C₀

C_0min= Zs_7min+ S_7max=0,73+157,59=158,32 мм

C_0max= C_0min+T_Co=158,32+1,4=159,72 мм.

C₀=159,72_-1,4мм

- Определяем значение размера D₀

D_0max= Zs_9min - S_9min+ S_2min=0,73-236,345+282,98=46,385 мм

D_0min= D_0max - D_Bo=46,385-1,4=44,985 мм.

D₀=46,385_-1,4мм

- Определяем значение размера E₀

E_0max= Zs_8min - S_8min+ S_2min=0,73-267,05+282,98=16,66 мм

E_0min= E_E0max - E_Eo=16,66-1,4=15,26 мм.

E₀=16,66_-1,4мм

7.2 Расчет диаметральных размеров и размеров заготовки

Результаты расчета размеров заготовки и операционных размеров расчетно-аналитическим методом для Ш25k6 () сведем в таблицу 15.

Рисунок 6 - Схема диаметральных операционных размеров

Таблица 14 - Результаты расчета диаметральных операционных размеров

Вид заготовки и план обработки поверхности	Элемент припуска, мкм	Допуск размера, Т, мм	2Zmin	2Zmax	Предельные размеры	Исполнительный размер
	Rzi-1	hi-1	ДУi-1	еyi				Аmax	Аmin
Штамповка	80	400	314	-	1,4			28,451	27,051	28,451
Черновая	40	80	19	300	0,21	0,91	2,52	26,141	25,931	26,141-0,21
П/чистовая	20	30	14	15	0,13	0,5	0,84	25,431	25,301	25,431-0,13
Чистовая	10	20	12	6	0,052	0,14	0,322	25,161	25,109	25,161-0,052
ТО
Пов. точн.	5	10	8	2	0,033	0,042	0,127	25,067	25,034	25,067-0,033
Выс. точн.	2,5	5	4	0	0,013	0,019	0,065	25,015	25,002	25

Минимальное значение припуска 2Zmin при обработке наружных и внутренних цилиндрических поверхностей (двухсторонний припуск) определяется: