Аналіз технологічної операції виготовлення деталі "болт шатунний"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

У сучасному машинобудуванні особливу роль відводять створенню і впровадженню нової техніки в усіх галузях, прискоренню науково-технічного прогресу країни.

У зв'язку з гнучким використанням і створенням виробничих комплексів механічної обробки різанням особливе значення набувають верстати з ЧПК. Застосування верстатів з ЧПК замість універсального обладнання має істотні особливості, і створює певні переваги:

- продуктивність верстата підвищується в 1,5 - 5 разів у порівнянні з аналогічними верстатами, але з ручним управлінням;

- поєднується гнучкість універсального обладнання з точністю і продуктивністю верстата-автомата, що і дозволяє вирішувати питання комплексної автоматизації одиничного і серійного виробництва;

- якісно переозброюється машинобудування на базі сучасної електроніки та обчислювальної техніки;

- знижується потреба у кваліфікованих робітничих кадрах, а підготовка виробництва переноситься в сферу інженерної праці;

- скорочується час пригоночних робіт у процесі складання, так як деталі, виготовлені по одній програмі, є взаємозамінними;

- скорочуються терміни підготовки і переходу на виготовлення нових деталей, завдяки централізованого запису програм і більш простого універсального технологічного оснащення;

- знижується тривалість циклу виготовлення деталей і зменшується запас незавершеного виробництва;

Розвиток машинобудування, припускає проектування технологічних процесів із застосуванням обчислювальної техніки та математичне моделювання процесів механічної обробки, використання верстатів з числовим програмним керуванням і створення гнучких автоматичних систем на основі використання ЕОМ, автоматизація міжопераційного транспорту, контролю, техніки.

1. Аналіз службового призначення машини, вузла, деталі. Опис конструктивних особливостей деталі та умов її експлуатації

Деталь "Болт шатунний" входить в кривошипно-шатунний механізм компресора 6ГМ40-320/320.

Компресор 6ГМ40-320/320 призначений для стиснення азотоводневої суміші від тиску 2,25 МПа (23 кгс/ см2) до 31,88 МПа (325 кгс/ см2).

Компресор входить до складу обладнання типової технологічної лінії виробництва аміаку і встановлюється в опалюваному приміщенні категорії А згідно БНіП 1190-81.

Компресор має систему автоматичного контролю і захисту, що підвищує надійність і економічність його роботи, а також дозволяє здійснювати дистанційне керування, запуск і зупинку компресора.

Технічна характеристика компресора 6ГМ40-320/320 представлена в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1- Технічна характеристика компресора 6ГМ40-320/320

Основні параметри
1	2
Продуктивність компресора за умови всмоктування в I ступінь, м3/с (м3/час)	0,592 (2130)
Умови всмоктування I ступеня (розрахункові)
- тиск (абс.), МПа (кгс/см2)	2,25 (23)
- температура, К (С)	298…308 (25…35)
- відносна вологість, %	100
Продуктивність компресора, віднесена до 273 К і 1,01310-5 Па, м3/с (м3/час)	11,62 (41750)
Умови нагнітання IV ступеня
- тиск (абс.), МПа (кгс/см2)	31,88 (325)
- температура (після холодильника), К (С)	318 (45)
Компримований газ	Азотоводнева суміш
Склад газу, % по об'єму	H2-71,15; N2-24,65; A2-0,3; CH4-0,90
Споживана потужність на валу компресора	4850 кВт
Конструктивні дані компресора
Індекс	4ГМ40-35/23-325
Тип	Горизонтальний, 4-х рядний, 4-х ступінчастий на опозитній базі 4ГМ40 зі змащенням циліндрів
Кількість ступенів стиснення	4
Кількість циліндрів, шт.	4
Діаметри циліндрів ступенів:
I	460
II	340
III	260
IV	210
Діаметр штоків, мм	130
Хід поршня, мм	450
Частота обертання колінчастого вала, с-1 (хв-1)	5 (300)
Маса самого компресора (без електродвигуна), кг	64390
Маса найбільш важкого вузла (картер в зборі з колінчастим валом), кг	19260
Габарити самого компресора, м
- довжина (уздовж колінчастого вала)	5,096
- ширина	15,780
- висота до рівня підлоги машинного залу	1,830
Конструктивні дані компресорної установки
Маса компресорної установки без електродвигуна, кг	140200
Габарити
довжина х ширина х висота	18,5х13х8,105
Тиск по ступеням компресора (абс.), МПа (кгс/см2)
після I	4,60
після II	9,10
після III	18,00
після IV	31,88
Температура газу по ступеням компресора, К (С)
після I	378 (105)
після II	383 (110)
після III	386 (113)
після IV	392 (119)
Середній термін служби компресора, років	20
Ресурс компресора до першого капремонту, год	345603500
Час безвідмовної роботи компресора, год	500

Власне компресор з електродвигуном встановлюється в машинному залі. Міжступінчаста апаратура і трубопроводи розташовуються в підвальній частині будинку.

Стиснення газу від початкового до кінцевого тиску відбувається в чотирьох ступенях компресора. Після кожного ступеня газ направляється для охолодження в холодильники і вологомасловідділителі для відділення конденсату і масла, які виділилися.

У компресор входять станина, кривошипно-шатунний механізм, проміжні ліхтарі, поршні зі штоками і циліндри.

Кривошипно-шатунний механізм - складається з колінчастого вала, чотирьох шатунів і чотирьох крейцкопфів.

Колінчастий вал п'яти-опорний із вуглецевої сталі. Один кінець валу має фланець для жорсткого з'єднання з валом електродвигуна, на інший насаджено зубчасте колесо валоповоротного механізму.

Шатуни - ковані з конструкційної сталі. У шатуна є отвір для підведення масла до крейцкопфного підшипника. Вкладиші шатуна тонкостінні з бронзи, залиті бабітом марки Б-83.

Розглянутий "Шатун 317-225.02-00 СБ" є однією з основних деталей кривошипно-шатунного механізму. Він відноситься до третьої технологічної групи - шатуни великі точені. Виробництво шатунів третьої групи зазвичай носить одиничний характер. Габарити деталі: довжина шатуна - 505 мм, великої головки - 133 мм.

Аналіз службового призначення поверхонь деталі проводимо згідно складального креслення (Додаток А). На деталі "Болт шатунний" можна виділити такі поверхні (рисунок 1.3):

- основні конструкторські - 7, 11, 12;

- допоміжні конструкторські - 4, 5, 11;

- виконавчі -5;

- вільні поверхні - інші поверхні (служать для створення конфігурації, посилення конструкції деталі).

Болт базується в шатуні по торцю ш36/ш20 мм (встановлювальна база) і циліндричної поверхні ш24f7 мм (подвійна опорна база), а також по площині бічної поверхні паза (опорна база), в результаті чого заготовка буде позбавлена всіх шести ступенів свободи.

Таблиця 1.2- Таблиця відповідності

Зв'язки	Ступені вільності
1, 2, 3	I, V, VI
4, 5	II, III
6	IV

Встановлювальна - ВБ

Подвійна опорна база - ПОБ

Опорна база - ОБ

Таблиця 1.3- Матриця зв'язків

	X	Y	Z
	0	0	1	Встановлювальна - ВБ
	1	1	0
	1	1	0	Подвійна опорна база - ПОБ
	0	0	0
	0	0	0	Опорна база - ОБ
	0	0	1
	2	2	2

Рисунок 1.1- Поверхні деталі "Болт шатуна"

Розглянемо службове призначення кожної поверхні деталі, а також технічні вимоги, пропоновані до них:

1 - центрові отвори А2 (ш2 мм), із шорсткістю базуючої конічної поверхні Rа=1,6 мкм, технологічні поверхні необхідні для закріплення заготовки на токарних і круглошліфувальній операції (принцип постійності баз);

2 - торець болта виконаний в розмір 222 мм із шорсткістю Rа=6,3 мкм, вільна поверхня;

3 - циліндрична ступінь ш20 мм із шорсткістю Rа=1,6 мкм, вільна поверхня;

4 - отвори ш5 мм із шорсткістю Rа=1,6 мкм, допоміжна конструкторська база, по даній поверхні базується стопорний шплінт;

5 - зовнішня різева ступінь болта 14,2-6g-R із шорсткістю Rа=1,6 мкм, виконавча поверхня, служить для базування затяжної гайки;

6, 8 - циліндрична ступінь ш20 мм із шорсткістю Rа=0,8 мкм, вільна поверхня, виконує роль з'єднання між шапкою болта, базовою поверхнею і різевою, для досягнення жорсткості. Перехід з заниженою частиною виконують за допомогою галтелей R20 мм;

7 - циліндрична ступінь ш20 мм із шорсткістю Rа=0,8 мкм, основна конструкторська база, необхідна для точного базування шатуна спільно з кришкою до затягування болтів;

9 - циліндрична ступінь ш36 мм із шорсткістю Rа=6,3 мкм, вільна поверхня, формує шапку болта;

10 - циліндрична ступінь ш12 мм із шорсткістю Rа=6,3 мкм, вільна поверхня, служить як технологічна бобишка при монтажі;

11 - шпонковий паз шириною 7 мм і глибиною 32 мм із шорсткістю Rа=6,3 мкм, бічні поверхні виконують роль допоміжних баз так як по них відбувається базування болта у вузлі (по штифту).

2. Аналіз технічних вимог на виготовлення деталі

Технічні вимоги (умови) на виготовлення деталі визначаються її службовим призначенням. На основі аналізу робочого креслення можна зробити висновок, що наявних проекцій і перерізів достатньо, вони правильно розміщені відповідно до існуючих стандартів, на всіх поверхнях вказані вихідні дані: розміри, їх точність і шорсткість, проставлені потрібні технічні вимоги на виготовлення деталі.

Очевидно, що креслення виконане згідно ЄСКД і повністю відповідає діючим стандартам: ГОСТ 2.109-73. Основні вимоги до креслення - ГОСТ 2.305-68. Зображені види, розміри, перерізи - ГОСТ 2.307-68. Нанесення розмірів і граничних відхилень ГОСТ 2.309-73. Шорсткість поверхні, параметри, характеристики і позначення ГОСТ 24643-81. Допуски норми й розташування поверхонь. Числові значення.

Деталь "Болт шатунний" є типовим представником валів, виготовляється зі сталі 40ХН2МА-Ш ГОСТ 4543-71.

Згідно з ГОСТ 4543-71 хімічний склад і механічні властивості представлені в таблиці 2.1 та 2.2.

Аналізуючи технологічність конструкції за застосовуваним матеріалам необхідно відзначити, що сталь 40ХН2МА-Ш має задовільну оброблюваність. Замінники конструкційної сталі: 40ХГТ, 30Х3МФ3. З цієї сталі виготовляють колінчасті вали, клапани, шатуни, кришки шатунів, відповідальні болти, шестерні, кулачкові муфти, диски та інші важко навантажені деталі.

Таблиця 2.1- Хімічний склад у % сталі 40ХН2МА-Ш

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Cu
0.37 - 0.44	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	1.25 - 1.65	до 0.025	до 0.025	0.6 - 0.9	0.15 - 0.25	до 0.3

Таблиця 2.2- Механічні властивості при Т=20 oС матеріалу 40ХН2МА-Ш

Твердість	ув	ут	д5	ш	KCU	Термообробка
НВ	МПа	МПа	%	%	кДж/м2	-
269	1080	930	12	50	780	Загартування і відпуск

Позначення:

Механічні властивості:

- НВ - твердість по Брінелю;

- ув - границя міцності , МПа;

- ут - границя текучості, МПа;

- д5- відносне подовження при розриві , [ % ];

- ш - відносне звуження , [ % ];

-KCU - ударна в'язкість , [кДж / м2].

Основні вимоги, запропоновані конструктором до деталі, полягають в наступному:

- торцеве биття шапки болта не повинно перевищувати 0,02 мм щодо бази В (осі поверхні ш24f7). Вимогою забезпечується точність прилягання (контакт) торця шапки болта з посадочною поверхнею шатуна. Якщо вимогу не буде виконано болт буде затягнутий з приляганням по умовній кромці, в результаті чого в процесі експлуатації шапка болта буде гнутися і стяжка ослабне, що згубно буде впливати на шатунну групу в цілому.

- циліндричність шийки ш24f7 мм повинна бути в межах 0,01 мм. Вимогу обумовлює точність форми поверхні, по якій відбувається базування шатуна з кришкою. У разі невиконання цієї вимоги відбудеться не точне базування половинок шатуна і як наслідок не циліндричність вікна великої головки.

- не паралельність торців болта (розмір 220 мм)не повинна перевищувати 0,02 мм. Вимогу обумовлює точність розташування протилежних сторін болта, які впливають на динамічні характеристики вузла в процесі роботи;

- допуск перетину осей отворів ш5 мм не повинен перевищувати 0,15 мм щодо бази, так як даний допуск обумовлює точне розташування штифтових отворів болта і гайки при максимально допустимому стягуванні половинок шатуна.

Шорсткість більшості поверхонь виконана з Rа=0,8-1,6 мкм. Базові (основні і допоміжні) поверхні торця і пояска виконані із шорсткістю Rа=0,8 мкм (шліфування, полірування).

По точності виконуваних розмірів можна сказати, що більшість поверхонь, виконуються по 12-14 квалітету. Базові поверхні (зовнішня циліндрична поверхню) виконана по 7 квалітету точності, що цілком обгрунтовано у зв'язку з її функціональним призначенням.

Аналіз технічних вимоги пред'являються конструктором до деталі "Болт шатунний":

- ГР. V-КП 735С - >930-д>14-ш>55-КСU>88 ГОСТ 8479-70. Поковка гр. V з категорією міцності КП 735, має такі характеристики: тимчасовий опір розриву не менше 93 кгс/мм2; відносне подовження не менше 14%; ударна в'язкість не менше 5,5 кгс/мм2. Хімічний аналіз поковок виконувати згідно з ГОСТ 8479-70. Згідно гр. V кожну заготовку піддати 100% контролю на твердість і випробувати два зразка на розтягування та два зразка на ударну в'язкість.

- Зміст неметалевих включень за С700ТУ, група 1. Вимогою обмовляється максимальна кількість включень, які можуть вплинути на міцність деталі під впливом робочих навантажень.

- Різь повинна бути чистою без вм'ятин, забоїн, завусениць, тріщин, надривів зривів витків і виконана за ГОСТ 24705-04 методом накатки. Деталь є відповідальною, а отже виконання поверхонь які сприймають зусилля мають бути виконані без дефектів.

- Болт піддати 100% ультразвуковому контролю за ГОСТ 24507-80, група якості 2п. Для запобігання браку конструктором задається після першої токарної операції перевірити заготовку на тріщини.

- Болт піддати контролю магнітної дефектоскопії ГОСТ 21105-87, рівень чутливості А. Поверхню Ж контролювати до накатки різі. Тріщини, волосовини не допускаються. Ця вимога необхідна для запобігання поверхневих та підповерхневих дефектів після отримання на поверхні болта різі, для подальшого безперебійного функціонування вузла в цілому.

- Остаточно виготовлену деталь піддати якісному хіманалізу. Деталь є дуже відповідальною і тому її найменший дефект недопустимий.

- Маркувати шрифтом 4-Пр.3 ГОСТ 26.20-80 номер деталі, розмір Е з точністю до 0,02 мм. Позначення креслення, марку сталі маркувати на бирці.

Висновок: Болт шатуна піддається циклічним навантаженням (розтягуючим), для цього конструкція має округлення великих радіусів і маленьку шорсткість (Rа=0,8-1,6 мкм), завдяки чому зменшується концентрація руйнуючих напруг при раніше згаданому динамічному навантаженні вузла - шатуна. До деталі пред'явлені жорсткі вимоги конструктором для забезпечення безпечної і безвідмовної роботи вузла в цілому.

3. Визначення типу виробництва, такту випуску та партії запуску

Тип виробництва характеризується коефіцієнтом закріплення операцій КЗО, який показує відношення всіх різноманітних технологічних операцій, виконуваних на протязі місяця до кількості робочих місць.

Кз.о.=О/Р,

де О сумарне число різноманітних операцій;

Р число робітників виконуючих ці операції.

Визначення штучно-калькуляційного Тш-к на всіх операціях.

Штучно-калькуляційний час беремо з базового технологічного процесу. Данні заносимо до таблиці 3.1.

Розрахункова кількість верстатів по операціям знаходимо за формулою:

,

де Nріч - річна програма випуску деталей;

Fд дійсний річний фонд часу роботи обладнання, Fд =4029 год;

з.н.ср середнє значення нормативного коефіцієнта завантаження обладнання.

Виконаємо розрахунок необхідної кількості обладнання:

шт.

Число робочих місць Р знаходимо шляхом округлення до ближнього цілого числа отриманого значення mр: Р=1. Результати розрахунків для всіх інших механічних операцій приведені в таблиці 3.1.

Фактичний коефіцієнт завантаження обладнання робочого місця знаходиться за формулою:

,

.

Результати розрахунків для інших механічних операцій представимо в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 Визначення типу виробництва

№ операциї	Найменування операції	Тш-к, хв	mр, шт.	Р, шт.	з.ф.	О
015	Токарна	4	0,021	1	0,021	38
030	Токарна	6,5	0,034	1	0,034	24
040	Токарна з ЧПК	8,9	0,046	1	0,046	17
045	Фрезерна з ЧПК	7,5	0,039	1	0,039	21
050	Свердлильна	8,5	0,044	1	0,044	18
060	Токарна	3,5	0,019	1	0,019	42
065	Різьбонакатна	6,5	0,034	1	0,034	24
070	Круглошліфувальна	5,5	0,028	1	0,028	29
		50,9	-	8	-	213

Кількість операцій виконуваних на робочому місці:

,

.

Результати розрахунків для інших операцій заносимо до таблиці 3.1.

Знаходимо Р, О, Тш-к , результати розрахунків заносимо до таблиці 3.1.

Коефіцієнт закріплення операцій знаходимо по формулі:

.

Розраховане значення коефіцієнта (20 Кз.о. 40) відповідає дрібносерійному типу виробництва.

Визначення форми організації виробництва.

Добовий випуск деталей:

,

де С кількість робочих днів у році, С=254 дня.

шт/день.

Добовий фонд часу роботи обладнання:

,

хв.

Середня трудомісткість механічних операцій:

,

де n число механічних операцій, n=6;

хв.

Добова потужність потокової лінії при її завантаженні на 60% розраховується:

,

шт.

При порівнянні Nдоб =3,6 Qдоб.=90,6 бачимо, що добовий випуск деталей на багато менше добової потужності потокової лінії при її завантаженні на 60%, тобто використання одно номенклатурної потокової лінії нераціонально, тому приймаємо групову форму організації праці.

У відповідності до ГОСТ 3.1108-74 коефіцієнт закріплення операцій складає для дрібносерійного виробництва від 20 до 40 включно.

По всім технологічним і виробничим характеристиками дрібносерійне виробництво займає проміжне положення між одиничним і середньосерійним виробництвом.

Використовується універсальне, спеціалізоване і частково спеціальне обладнання. Широко використовуються верстати з ЧПК, оброблювальні центри, знаходять застосування гнучкі автоматизовані системи верстатів із ЧПК, пов'язаних транспортуючими пристроями і керованими ЕОМ. Технологічна оснастка в основному універсальна, проте в багатьох випадках створюються високопродуктивні спеціальні пристрої, при цьому доцільність їх використання має бути попередньо обґрунтована техніко-економічними розрахунками. Велике поширення має універсально-збірна, переналагоджувана технологічна оснастка, що дозволяє істотно підвищити коефіцієнт оснащеності серійного виробництва. У якості вихідних заготовок використовуються гарячий та холодний прокат, лиття другого класу точності, точні види лиття й точні штампування, доцільність застосування яких також обґрунтовується техніко-економічними розрахунками. Необхідна точність досягається як методами автоматичного отримання розмірів, так і методами пробних ходів і промірів з частковим застосуванням розмітки.

Середня кваліфікація робітників вище, ніж в масовому виробництві, але нижче, ніж в одиничному. Поряд з робочими високої кваліфікації, які працюють на складних універсальних верстатах, і наладчиками використовуються робочі-оператори, що працюють на налаштованих верстатах. Технологічна документація і технічне нормування докладно розробляються для найбільш складних і відповідальних заготовок при одночасному застосуванні спрощеної документації та дослідно-статистичного нормування найпростіших заготовок. Для дрібносерійного типу виробництва рекомендується предметна форма організації робіт, при якій верстати розташовуються в послідовності технологічних операцій для однієї деталі. Деталі обробляються на верстатах партіями; при цьому час виконання операції на окремих верстатах може бути не погоджено з часом обробки на верстатах. Виготовлені деталі під час роботи зберігають біля верстатів і потім транспортують цілої партією. Деталі, які очікують надходження на наступний верстат, для виконання чергової операції, зберігають або біля верстатів, або на спеціальних майданчиках між верстатами, на яких проводиться контроль деталей. Дрібносерійне виробництво характеризується тим, що за кожним робочим місцем відповідно до ГОСТ 3.1108-74 закріплено від 21 до 40 операцій.

Визначаємо партію запуску за формулою:

,

де а - періодичність запуску;

шт.

Приймаємо 122 штук.

4. Аналіз технологічності конструкції деталі

Аналіз технологічності конструкції деталі - це комплекс заходів по досягненню необхідного рівня технологічності конструкції виробу заданих параметрів. Досягнення максимальної технологічності деталі та виробу в цілому дозволяє підвищити продуктивність праці, знизити затрати, а також скоротити час на виготовлення, але при цьому забезпечити відповідну якість та точність.

Показники технологічності діляться на якісні та кількісні.

Якісні показники характеризують технологічність конструкції більш загально на основі досвіду виконавця. До якісних показників відносяться: матеріал деталі, установка в верстаті (базування та закріплення), розміщення розмірів, допуски форми та розміщення, геометрична форма, можливість використання прогресивних способів обробки поверхонь. При цьому аналізується:

- матеріал;

- спосіб отримання заготовки;

- конструкція деталі;

- можливість використання форсуючих режимів різання;

- конструктивні елементи в технологічному відношенні;

- креслення деталі (правильність проставлених розмірів, допусків, шорсткості тощо);

Аналізуючи технологічність за використанням матеріалу необхідно відмітити, що сталь 40ХН2МА-Ш ГОСТ4543-75 має задовільну обробку. Використання більш дешевого матеріалу не раціонально, так як це приведе до зниження механічних та фізичних властивостей матеріалу, а деталь є відповідальною і працює в умовах постійних навантаженнях (діють сили розтягування).

Хімічний склад та механічні властивості сталі 40ХН2МА-Ш ГОСТ 4543-75 приведені в таблиці 2.1 та 2.2 відповідно.

Аналізуючи креслення деталі можна зробити висновок, що виконане воно згідно з ГОСТ хоча має деякі дрібні відхилення, такі як не вірно позначена шорсткість поверхонь, деякі розміри перетинаються між собою.

Маса заготовки складає 2,9 кг, що свідчить про те що при закріпленні не потрібно допоміжних підйомних механізмів. Отже за масою заготовка технологічна.

Аналізуючи форму поверхонь деталі з точки зору можливості застосування високопродуктивного обладнання, можна зазначити, що більшість поверхонь є простими (циліндричні, плоскі), що значно полегшує обробку , так як в більшій мірі досягнута точність обробки залежить від простоти конструкційних форм.

Поверхні деталі є достатньо розвинутими, що полегшує умови базування та закріплення на механічних операціях.

На основі розглянутого креслення деталі «Болт шатунний», можемо зробити висновок, що існують не технологічні конструктивні особливості:

- шорсткість циліндричних поверхонь ш20h12 та ш24f7 складає Rа=0,8 мкм, що не технологічно, так як для досягнення даного параметру треба виконати відповідну кількість переходів на токарних операціях, та шліфування, що приведе до збільшення собівартості деталі;

- отвори ш5 мм на поверхні ш20 мм не технологічні, так як виконання даних отворів є трудомістким, що зумовлено дуже ймовірним зіскок свердла;

- при токарній чистовій обробці, та шліфуванні для уникнення від згинання заготовки від інструменту необхідно використовувати люнет, що приведе до збільшення допоміжного часу на його установку та налагоджування;

- не технологічні радіусні галтелі R20 та R4 мм з шорсткістю Rа=0,4 мкм,так як для досягнення даних параметрів необхідно застосовувати токарну полірувальну операцію.

Вище приведені зауваження є не технологічними, але вони є конструктивними: необхідні для використання деталі в вузлі, а отже змінити їх не має можливості.

Поверхні, які мають шорсткість Rа=0,4-0,8 мкм потребують відповідної кількості операцій, переходів, що в результаті буде відзначатися на собівартості виробу в цілому.

Також треба відзначити, що конструктором пред'явлені жорсткі вимоги як до форми (циліндричність ш24f7), так і до розміщення (торцеве биття шапки болта) поверхонь (данні поверхні відіграють роль як основних так і допоміжних конструкторських баз). Для досягнення даних вимог треба застосовувати відповідну кількість операцій з використанням режимів різання котрі дозволять виконати ці допуски.

В зв'язку з призначенням деталі конструктором задана поковка ГрV по ГОСТ 8479-85, що не технологічно. Треба також відзначити, що необхідно досліджувати зразки від кожної деталі на механічні дослідження (удар, розрив), та перевіряти на цілісність матеріалу ультразвуковим контролем, що безперечно призведе до збільшення трудомісткості обробки і як результат збільшення собівартості деталі. Отже за даними вимогами деталь не технологічна.

Кз =0,24<0,7 - не технологічно, так як велика кількість матеріалу іде в стружку, що збільшує собівартість готової деталі - це можна пояснити тим, що поковка має досить великі припуски і напуски, а так само пробу для зразків на механічні випробування.

Висновок: В цілому деталь технологічна, хоча має окремі не технологічні конструктивні елементі:

отвори на діаметральній поверхні;

точні поверхні з шорсткістю Rа=0,8 мкм.

5. Вибір способу отримання заготовки та розробка технічних вимог до неї

З метою економії металу та зменшення трудомісткості обробки, конфігурація заготовки повинна бути максимально наближена до конфігурації деталі. Трудомісткість виготовлення і собівартість заготовки повинні бути мінімальними. Заготовка повинна мати форму, що дозволяє вести обробку з мінімальною кількістю установів і ріжучого інструменту. Матеріал заготовки не повинен мати тріщин, рихлостей, розшарувань.

Дану деталь можна отримувати наступними способами:

- вільне кування на молотах;

- поковка кована на пресі.

Виходячи з конфігурації заданої деталі, технічних вимог креслення (конструктора) доцільно застосувати поковку ковану на молотах.

Так як деталь відповідальна значить в технологічному процесі заготовку будемо отримувати куванням на молотах, у результаті чого буде ущільнення і зміцнення матеріалу з подальшою термічною обробкою.

Вихідні дані для розрахунку припусків:

підігрів заготовки - індукційний;

матеріал - сталь 40ХН2МА-Ш ГОСТ 4543-71;

маса деталі - 0,7 кг.

Призначаємо припуски і граничні відхилення згідно ГОСТ 7829-70:

Ш24 мм - розмір заготовки Ш32±1,5 мм;

Ш36 мм - розмір заготовки Ш44±1,5 мм;

L222 мм - розмір заготовки 341±2,5 мм.

Знайдемо масу заготовки за формулою:

,

де - щільність матеріалу заготовки(деталі), ;

v - об'єм заготовки, см3,

,

де d=3,2 і 4,4 - діаметр заготовки, см;

L=20,6 і 13,5 - довжина заготовки, см;

v==165,6+205,1=370,7 см3,

Тоді маса заготовки дорівнює:

m=370,7*7,85=2909 гр =2,9 кг.

Коефіцієнт використання заготовки:

,

де mд =0,7 - маса деталі, кг;

mз =2,9 - маса заготовки, кг;

0,7 - рівень технологічності ЕСТПП.

Кз <0,7 - не технологічно - це можна пояснити тим, що поковка має досить великі припуски і напуски, а так само пробу для зразків (механічні випробування).

Таблиця 5.1 - Розрахунок розмірів поковки

Номінальний розмір елемента деталі, мм	Припуск на сторону, мм	Додатковий припуск на сторону, мм	Допустимі відхилення розмірів заготовки, мм	Остаточний розмір елемента заготовки, мм
Ш24	3	1	±1,5	Ш32±1,5
Ш36	3	1	±1,5	Ш44±1,5
222	3,5	0,5	±2,5	341±2,5

Собівартість заготовки кованої на молотах розраховуємо за формулою:

Sзаг=(5.1)

де Сi =18000 грн - базова вартість однієї тони матеріалу, грн.

Q=2,9 кг - маса заготовки;

q =0,7 кг - маса готової деталі;

Кт=1,1 - коефіцієнт враховуючий точність поковки;

Км =1,22 - коефіцієнт враховуючий властивості матеріалу;

Кс=1,3 - коефіцієнт враховуючий групу серійності;

Кн =1,1 - коефіцієнт враховуючий групу складності;

Кв =0,98 - коефіцієнт враховуючий масу поковки;

Sвідх =1500 грн - ціна однієї тони відходів,

Sзаг1= = 98,2-3,3=94,9 грн.

Для порівняння розрахуємо собівартість заготовки отриманої куванням на пресі за формулою 5.1, тільки з іншими коефіцієнтами:

де Сi =19000 грн - базова вартість однієї тони матеріалу, грн.

Q=4 кг - маса заготовки;

q =1 кг - маса готової деталі;

Кт=1,0 - коефіцієнт враховуючий точність поковки;

Км =1,22 - коефіцієнт враховуючий властивості матеріалу;

Кс=1,3 - коефіцієнт враховуючий групу серійності;

Кн =1,1 - коефіцієнт враховуючий групу складності;

Кв =1,0 - коефіцієнт враховуючий масу поковки;

Sвідх =1500 грн - ціна однієї тони відходів,

Sзаг2= = 132,59-4,95=127,64 грн.

Остаточний вибір заготовки проведемо підрахувавши економічний ефект від методу отримання заготовки вільним куванням на молотах:

Е=( Sзаг2 - Sзаг1) N,

де Sзаг1 = 94,9 грн - собівартість поковки отриманої куванням на молотах;

Sзаг2 =127,64 грн - собівартість заготовки кованої на пресі;

N=1000 шт - річний об'єм випуску деталей,

Е=(127,64-94,9)1000 = 32740 грн.

Отже, заготовку будемо отримувати вільним куванням на молотах, так як цим способом ми отримаємо більш ущільнену та зміцнену заготовку, а також, що дуже важливо, матимемо відчутній економічний ефект в 32740 грн.

Технічні вимоги:

1. Поковка Гр. V ГОСТ 7829-70;

2. Незазначені радіуси R4+2 мм;

3. Незазначені зовнішні ухили 5є;

4. Завусениця по периметру не більше 3 мм;

5. Маркувати номер замовлення шрифтом 4Пр3 ГОСТ 26.008-85.

Рисунок 5.1 - Ескіз заготовки

6. Аналіз існуючого чи типового технологічного процесу

Розглянемо заводський аналог технологічного процесу виготовлення деталі «Болт шатунний».

В базовому технологічному процесі заготовка - поковка кована на молоті, завдяки чому досягнуто високу якість матеріалу (ущільнення зерен).

Базовий технологічний процес включає в себе практично весь ряд металорізального обладнання.

Маршрутний технологічний процес для даної деталі можна розділити на дві частини: отримання зразків для дослідження механічних властивостей матеріалу та безпосередня обробка заготовки «Болт шатунний».

Детально розглянемо технологічний процес в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 - Базовий технологічний процес

№ оп.	Найменування операції	Короткий зміст операції	Базування	Обладнання
1	2	3	4	5
005	Обробка тиском	Кування заготовки		Молота
010	Термічна	Зняття внутрішніх напружень		Термічна піч
015	Токарна	Відрізання проби для зразків. Центрування заготовки	В трьохкулачковому патроні	16Б16
020	Виготовлення та дослідження зразків	Виготовлення зразків та їх дослідження		Лабораторія
025	Технічний контроль	Сертифікація заготовки		Стіл ОТК
030	Токарна	Чорнове точіння під УЗК	В центрах	16Б16
035	Технічний контроль	Ультразвуковий контроль		Стіл ОТК
040	Токарна з ЧПК	Чистове точіння (під шліфування)	В центрах	16Б16Т1
045	Фрезерна з ЧПК	Фрезерування пазу	В призмах з упором по торцю в верстатному пристрої	6Р11Ф3
050	Свердлильна	Свердління двох отворів ш5	В призмах з упором по торцю в поворотному верстатному пристрої	2Н135
055	Технічний контроль	Магнітна дефектоскопія		Стіл ОТК
060	Токарна	Точіння поверхні під різь	В центрах	16Б16
065	Різенакатна	Накатка різі М24х2	В центрах	5993
070	Круглошліфувальна	Шліфування шийок болта	В центрах	3М150
075	Слюсарна	Правка фасок		Верстак слюсарний
080	Технічний контроль	Контроль параметрів згідно з кресленням		Стіл ОТК

6.1 Розрахунок припусків

Виконаємо розрахунок припусків та знайдемо розміри на обробку зовнішньої циліндричної поверхні ш24f7 по принципу професора Кована В.М.

Розрахунок проведений на ЕОМ та показаний в додатках.

Розрахункова формула для знаходження припуску зовнішньої циліндричної поверхні має вигляд:

,

де Rz-1 - величина мікронерівностей поверхні отриманої на попередній операції (переході);

Тi-1 - глибина дефектного шару поверхні отриманої на попередній операції (переході);

- величина просторового відхилення форми поверхні отриманої на попередній операції (переході);

- похибка на виконуваній операції (переході).

Перераховані показники є величинами табличними окрім , яка розраховується як

==1400 мкм, а знаходиться в відсотковому відношенні від тоді , де kу=0,04-0,06, в залежності від переходу. Знайдемо для кожного з переходів:

== 84 мкм.

== 70 мкм.

== 56 мкм.

Вихідні данні для розрахунку припусків на ЕОМ приведені в таблиці 6.2.

Таблиця 6.2 Вихідні данні

Найменування переходу	Точність	Граничні відхилення	Елементи припуска, мкм
			Rz	Т		б	з
Поковка	Т3	±1,5	250	250	1400	-	-
Точіння чорнове	кв. 14	-0,52	100	100	84	0	80
Точіння напівчистове	кв. 9	-0,052	50	50	70	0	40
Точіння чистове	кв.7		25	25	56	0	20



Рисунок 6.1 - Схема розміщення припусків на обробку діаметрального розміру ш24f7 мм

6.2 Аналіз і обґрунтування схем базування і закріплення заготовки

Розглянемо токарну операцію 030. На операції з двох установів виконують чорнову обробку болта під ультразвуковий контроль. Найбільш раціональною схемою базування являється базування в центрах (правий центр - обертовий, лівий - плаваючий), рисунок 6.2. Дана схема базування дозволить полишити заготовку п'яти ступенів вільності, вакантною залишиться один зв'язок обертання навколо власної осі. При такому базуванні будемо мати подвійну направляючу (вісь заготовки) та опорну (лівий торець) бази. Матриці відповідностей та зв'язку зображені в таблицях 6.2 та 6.3 відповідно.

Похибка базування для розміру 19 мм буде дорівнювати нулю, так як співпадуть вимірювальна та технологічна бази (лівий торець), Еб=0. Похибка базування для діаметральних розмірів також буде дорівнювати нулю, Еб=0.



Рисунок 6.2 - Схема базування на токарній операції 030 - токарна

Розглянемо альтернативну схему базування в жорсткому та обертовому центрах, рисунок 6.3. З погляду базування дана схема абсолютна рівноцінна попередній, але похибка базування для розміру 18 мм складатиме похибці центрування і складатиме Еб=Ец=0,1 мм. Похибка базування менша ніж допуск на виконуваний розмір 18 мм, але все-таки більш доцільно використати першу схему.

Рисунок 6.3 - Альтернативна схема базування на операції 030 - токарна

Таблиця 6.3- Таблиця відповідності для операції 030

Зв'язки	Ступені вільності
1, 2, 3	II, III, V, VI
4, 5	I
6	IV

Подвійна напрямна база - ПНБ

Опорна база - ОБ

Вакансія

Таблиця 6.4- Матриця зв'язків для операції 030

	X	Y	Z
	1	1	0	ПНБ
	1	1	0
	0	0	1	ОБ
	0	0	0
	0	0	0	Вакансія
	0	0	1
	2	2	2

Розглянемо вертикально-фрезерну операцію 045. На даній операції з одного установа проводиться обробка паза 7+0,5. Найбільш раціональною схемою базування є базування в призмах з упором по торцю. Похибку базування на довжину паза розглядати не будемо так як обробка здійснюється на прохід. Похибка базування на ширину паза розглядатися так само не буде, так як вона буде залежати від точності ріжучого інструменту, верстата (биття шпинделя). Розглянемо похибку базування для глибини паза, розміру 32 мм (рисунок 6.4). Похибка базування буде визначатися за формулою:

Еб===0,043 мм,

що менше допуску на одержуваний розмір 32-0,62 мм. Базування в призмах з упором по торцю шапки болта дозволить позбавити заготовку п'яти ступенів вільності (подвійна напрямна та опорна бази), вакантною залишається один зв'язок обертання навколо осі заготовки.

Рисунок 6.4 - Схема базування на операції 045 фрезерна з ЧПК

Для порівняння розглянемо схему закріплення заготовки в призмах, але вже по ступені по якій буде проводитися обробка (рисунок 6.5). Дана схема абсолютно рівноцінна попередній, але розташування призм на різних діаметрах заготовки призведе до конструктивних доопрацювань (так як призми будуть розташовуватися на різних діаметрах, то необхідно використовувати шліфовану пластину під меншу опору), що не раціонально. Похибка базування для розміру 32-0,62 мм буде визначатися як:

Еб===0,128 мм,

що так само менше допуску на одержуваний розмір, але з урахуванням вищесказаного та більшої похибки приймаємо перший варіант базування.



Рисунок 6.5 - Альтернативна схема базування на операції 045 фрезерна з ЧПК

Таблиця 6.5- Таблиця відповідності для операції 045

Зв'язки	Ступені вільності
1, 2, 3	II, III, V, VI
4, 5	I
6	IV

Подвійна напрямна база - ПНБ

Опорна база - ОБ

Вакансія

Таблиця 6.6- Матриця зв'язків для операції 045

	X	Y	Z
	1	1	0	ПНБ
	1	1	0
	0	0	1	ОБ
	0	0	0
	0	0	0	Вакансія
	0	0	1
	2	2	2

6.3 Обґрунтування вибору металорізальних верстатів

Операція 030 - токарно-гвинторізна.

На операції з двох установ оброблюються зовнішні поверхні заготовки.

Порівнюючи верстат моделі 16Б16 та 16Б16Т1 обираємо обладнання яке підходить за таким технологічним ознаками:

- технологічні методи обробки поверхонь: для обробки поверхонь було розглянуто перелік верстатів, проаналізувавши, був обраний універсальний токарно-гвинторізний верстат моделі 16Б16, так як оброблювані поверхні є досить прості і чорнова обробка повинна виконуватись на дешевому обладнанні;

- потужність двигуна: верстат даної моделі оснащений 7,1 кВт двигуном, якого достатньо для обробки поверхонь;

- габарити робочого простору: дане обладнання може оброблювати заготовка ш125 мм (над станиною) та довжиною до 1500 мм;

- тип виробництва: при дрібносерійному виробництві перевага віддається універсальному устаткуванню, таким обладнанням є верстат моделі 16Б16.

Основні технічні характеристики верстата 16Б16:

- найбільший діаметр оброблюваний над станиною - 320 мм;

- найбільший діаметр оброблюваний над супортом - 125 мм;

- найбільша довжина оброблюваної заготовки - 1500 мм;

- частота обертання шпинделя - 40-2000 ом/хв.;

- кількість швидкостей шпинделя - 18;

- повздовжня подача супорта - 2-1200 мм/хв;

- поперечна подача супорта - 1-1200 мм/хв.;

- потужність електродвигуна головного руху -7,1 кВт;

- габарити (ДхШхВ) - 3100х1390х1870 мм;

- маса обладнання - 2350 кг.

Операція 045 - вертикально-фрезерна із ЧПК.

На даній операції з одного установа буде оброблятися шпонковий паз.

Для обробки поверхонь були розглянуті два вертикально-фрезерні верстати 6Р11 і 6Р11Ф3-1. Проаналізувавши, був обраний верстат моделі 6Р11Ф3-1, так як верстат з ЧПУ дозволить зменшити час обробки і відповідно зменшить собівартість деталі, а також виключити людський фактор.

Вибір обладнання був зроблений з урахуванням таких технологічних ознак:

- технологічні методи обробки поверхонь: для обробки поверхонь було розглянуто перелік верстатів, проаналізувавши, був обраний фрезерний верстат з ЧПК моделі 6Р11Ф3, так як дане обладнання дозволить швидше виходити ріжучому інструменту в задану точку, зменшити час обробки;

- потужність двигуна: верстат даної моделі оснащений 7,5 кВт двигуном, якого достатньо для фрезерування пазу;

- габарити робочого простору: дане обладнання має стіл з робочими розмірами 250х1000 мм, що дозволяє встановити заготовку разом з верстатним пристроєм;

- тип виробництва: при дрібносерійному виробництві перевага віддається універсальному устаткуванню з ЧПК, таким обладнанням є верстат моделі 6Р11Ф3.

Основні технічні характеристики вертикально-фрезерного верстата з ЧПК моделі 6Р11Ф3-1 наступні:

розміри робочої поверхні стола - 250х1000 мм;

найбільші переміщення стола:

поздовжнє - 630 мм/хв;

поперечне - 200 мм/хв;

вертикальне - 350 мм/хв;

переміщення гільзи з шпинделем - 60 мм;

внутрішній конус шпинделя - 7:24;

число швидкостей шпинделя - 16;

частота обертання шпинделя - 50-1600 об/хв;

кількість подач столу:

поздовжнє й поперечне - 35-1020 мм/хв;

вертикальна - 14-390 мм/хв;

потужність електродвигуна головного приводу - 7,5 кВт;

габаритні розміри (ДхШхВ) - 1480х1990х2360 мм;

маса - 2360 кг.

6.4 Обґрунтування вибору верстатних пристроїв, металорізального та вимірювального інструментів

У загальному об'ємі технологічної оснастки близько 50% складають верстатні пристрої. Застосування верстатних пристроїв дозволяє:

- надійно базувати та закріплювати деталь, що оброблюється зі збереженням її жорсткості у процесі обробки;

- стабільно забезпечувати високу якість оброблюваних деталей при мінімальній залежності якості від кваліфікації робітника;

- підвищити продуктивність та полегшити умови праці робітника у результаті механізації пристосувань;

- розширити технологічні можливості використовуваного обладнання.

Виходячи з типу виробництва (дрібносерійне) найбільш доцільно застосовувати систему універсально складальних пристосувань (УСП) згідно ГОСТ 14.305-73.

Операція 030 - токарно-гвинторізна.

- центр плаваючий А-1-5-У ГОСТ 2576-79, використовується для реалізації опорної бази з правої сторони;

- центр обертовий А-1-7-У ГОСТ 8742-75, використовується для зменшення тертя по конічній базовій поверхні;

- патрон поводковий МН4050-62 ГОСТ 24351-80, використовується для передачі обертового моменту від шпинделя до деталі;

- різець 2103-0714 Т5К10 ГОСТ 20872-80 - різець токарний, зі змінною твердосплавною пластиною Т5К10, виконує обробку як циліндричних поверхонь так і торців. Розмір державки 25х25 мм;

- штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ШЦ-II-250-0,1 ГОСТ 166-89 - необхідний для контролю виконаних поверхонь.

Операція 045 - вертикально-фрезерна із ЧПК.

Для фрезерування паза будемо використовувати:

- спеціальне пристосування, яке складається з двох призм і упором по торцю шапки болта.

- патрон 1-30-2-90 ГОСТ 26539-85;

Для обробки паза обираємо кінцеву фрезу 2223-0165 Р6М5 ГОСТ 17026-71.

При виборі контрольно-вимірювальних інструментів до уваги слід взяти трудомісткість та точність вимірювань, тип виробництва. У дрібносерійному виробництві пріоритет слід віддавати універсальним вимірювальним засобам.

Для замірювання точності обробки фрезерування паза використаємо штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1, ГОСТ 166-89.

6.5 Розрахунки режимів різання

Операція 030 - токарно-гвинторізна.

Токарна операція складається з двох установів на яких оброблюються зовнішні циліндричні поверхні начорно.

Вихідні дані: виконаємо точіння циліндричних поверхонь. Оброблюваний матеріал - сталь 40ХН2МА-Ш ГОСТ 4543-71 з межею міцності ув=1080 МПа, деталь «Болт шатунний» має габаритні розміри Ш36х222 та масу 0,7 кг. Спосіб отримання заготовки - вільне кування на молотах, обробка чорнова, різцем із сталі Т5К10. Модель верстата 16Б16, пристосування - верстатні центра, вимірювальний інструмент - ШЦ-I-125-0,1, ГОСТ 166-89. Операційний ескіз зображений на рисунку 6.6.

Рисунок 6.6 - Ескіз обробки при точінні

Проведемо розрахунок аналітичним методом точіння Ш40 мм на токарно-гвинторізній операції 030.

Глибина різання дорівнює:

t==3 мм.

Подача складатиме S = 0,5 мм/об (з урахуванням поправочних коефіцієнтів)

KSd=0,9 - перетин державки;

KSN=1,0 - міцність різальної частини;

KSM=0,8 - механічні властивості оброблюваного матеріалу;

KSY=0,9 - схема установки;

KSP=1,0 - стан поверхні;

KS=1,0 - геометрія різця.

S=Sдоп KSd KSN KSM KSY KSP KS = 0,60,91,00,80,91,01,0=0,5 мм/об;

Стійкість ріжучого інструменту Т=60 хв.

Знаходимо швидкість різання за формулою:

,

де CV= 350, x= 0,15, y= 0,35, m= 0,2- коефіцієнти та показники в формулі швидкості різання;

КV - поправочний коефіцієнт на швидкість різання, враховуючий фактичні умови різання та знаходиться за формулою:

КV = ККК,

де К - поправочний коефіцієнт, враховуючий вплив фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріла;

К = 1,0 - поправочний коефіцієнт, враховуючий поверхню заготовки: К = 1,0 - поправочний коефіцієнт, враховуючий інструментальний матеріал.

Коефіцієнт К розраховується за формулою:

КMV = К(750/уВ)nv ,

де К = 1,0 - коефіцієнт, враховуючий групу сталі;

nV = 1,0 - показник степені.

Тоді:

КMV = 1,0·(750/1080)1,0 = 0,69;

КV = 1,0·1,0·0,69 = 0,69.

З урахуванням показників знаходимо швидкість різання:

V== 115,1 м/хв.

Знаходимо частоту обертання шпинделя по формулі:

;

n = = 964 об/хв.

Приймаємо значення обертання шпинделя з паспортним nпр= 1000 об/хв.

З урахуванням прийнятого значення розраховуємо фактичну швидкість різання по формулі:

;

V = = 119,3 м/хв.

Знаходимо силу різання за формулою:

де Cp= 384, x= 0,9, y= 0,9, n=-0,15 - значення коефіцієнтів та показників в формулі сили різання при точінні;

Kp=1 - коефіцієнт враховуючий фактичні умови обробки,

Pz=10*384*30,9*0,50,9*1000-0,15*1,0 =1962,5 Н.

Потужність різання знаходимо за формулою:

N== = 3,8 кВт.

Потужність різання менше потужності верстата з урахуванням ККД (0,8) (3,8<7,1*0,8 кВт), а отже обробка можлива.

Розраховуємо основний час по формулі:

,

де L = 18+5=23 мм - довжина обробки з урахуванням врізання;

n = 1000 об/хв - частота обертання шпинделя;

Sm = 0,5 мм/об - подача;

і=1 - кількість проходів,

То= =0,05 хв.

Для інших переходів режими різання заносимо до таблиці 6.6

Операція 045 - вертикально-фрезерна із ЧПК.

Вертикально-фрезерна операція складається з одного установа на якому проводиться обробка паза.

Вихідні дані: виконаємо фрезерування пазу шириною В=7 мм і довжиною L=16 мм. Тип фрези - кінцева, припуск на обробку h=7 мм. Оброблюваний матеріал - сталь 40ХН2МА-Ш ГОСТ 4543-71 з межею міцності ув=1080 МПа, деталь «Болт шатунний» має габаритні розміри Ш36х222 та масу 0,7 кг. Спосіб отримання заготовки - вільне кування на молотах, обробка чорнова, фрезою із швидкоріжучої сталі Р6М5. Модель верстата 6Р11Ф3-1, пристосування - спеціальне (дві призми з упором по торцю), патрон 1-30-2-90 ГОСТ 26539-85, вимірювальний інструмент - штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1, ГОСТ 166-89. Операційний ескіз зображений на рисунку 6.7.

Рисунок 6.7 - Ескіз обробки заготовки при фрезеруванні паза

Розрахуємо аналітичним методом фрезерування паза.

Глибина різання дорівнює t= 7 мм. Ширина фрезерування дорівнює В=4 мм.

Визначаємо подачу на один зуб фрези SZ. Для обробки сталі фрезою, з матеріалу Р6М5, приймаємо подачу SZ=0,03мм/зуб (з урахуванням коректувань).

Визначаємо швидкість різання за формулою:

V = ,

де Cv= 185,5, g= 0,45, x= 0,3, y= 0,2, u= 0,1, p= 0,1, m =0,33 - коефіцієнти і показники у формулі швидкості різання;

D = 7 - діаметр фрези, мм;

Т = 35 - стійкість ріжучого інструменту, хв;

Кv - поправочний коефіцієнт на швидкість різання, що враховує фактичні умови різання і визначається за формулою:

KV=KMV KПV KИV,

де КMV =0.8 поправочний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу;

КПV = 1,0 - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки на швидкість різання;

КИV = 0,65 - коефіцієнт, що враховує вплив інструментального матеріалу на швидкість різання.

Тоді: КV = 0,8·1,0·0,65 = 0,5.

З урахуванням поправочних коефіцієнтів визначаємо швидкість різання:

V = 15 м/хв.

Визначаємо частоту обертання шпинделя за формулою:

n = = 668 (об/хв).

Корегуємо значення частоти обертання шпинделя з паспортом верстата n=650об/хв. З урахуванням прийнятої частоти швидкість різання визначаємо за формулою:

v = = 14,2 (м/хв).

Визначаємо силу різання за формулою:

Р= ,

де C = 82, q= 0,86, x= 0,75, y= 0,6, u= 1,0, w= 0 - коефіцієнти і показники у формулі сили різання;

К - поправочний коефіцієнт що враховує вплив якості оброблюваного матеріалу на силові залежності, розраховується за формулою:

К = (950/750)0,3 =1,1.

З урахуванням поправочних коефіцієнтів сила різання дорівнюватиме:

РZ == 1298 Н.

Потужність різання визначається за формулою:

N = = = 0,3 кВт.

Так як потужність різання менше потужності верстата (Nріз< Nстз, 1,4<7,5),отже обробка можлива.

Визначаємо основний час, тобто час на безпосередню обробку за формулою:

То= ,

де L = 16 мм - робочий хід фрези;

l1 = 10 мм - довжина врізання і перебігу.

Переводимо подачу на зуб в хвилинну подачу за формулою, мм/хв:

S = SZ ·z ·n,

де z = 4 - кількість зубів фрези;

n = 650 про/хв - обороти фрези;

Sм = 0,03·4·650 =78 мм/хв.

То = 26/78= 0,3 хв.

Результати розрахунків занесені в табл. 6.7.

Таблиця 6.7 - Зведена таблиця режимів різання

Поверхня	t, мм	i	S, мм/об	V, м/хв	n, об/хв	L,мм	Т0, хв
Операція 015 - токарно-гвинторізна
Установ А
Точити ш26	3	1	0,5	114,3	1400	208	0,3
Підрізати торець	2/1	1	0,5	138,2	1000	12	0,04
	Установ Б
Точити ш38	3	1	0,5	119,3	1000	23	0,05
	0,39
Операція 045- вертикально-фрезерна з ЧПК
Фрезерувати паз ш7	7	1	0,12	14,2	650	26	0,3
		0,3

6.6 Технічне нормування операцій

Операція 030 - токарно-гвинторізна

Визначаємо допоміжний час за формулою:

tд = tуст + tуп + tвим,(6.1)

де tуст = 2,8 хв - час на установку і зняття заготовки вручну;

tуп = 11 - допоміжний час з управління верстата карта;

tвим = 1,3 хв - час на вимірювання карта.

tд=2,8+11+1,3=15,1 хв.

Визначаємо оперативний час:

tоп = tо + tд,(8.2)

tоп =15,1+0,39=15,49 хв.

Визначаємо додатковий час, який складається з часу на обслуговування та часу на відпочинок і визначається у відсотках від оперативного часу:

tдоп = tоп 14% = 15,49*0,14=2,21 хв.

Визначаємо штучний час за формулою:

tшт = tоп + tв.

tшт = 15,49+2,21=17,7 хв.

Визначаємо штучно-калькуляційний час за формулою:

t шт-к= t п.з+,

tп.з = 20 хв - підготовчо-заключний час, що складається з часу: отримання креслення і наряду, ознайомлення з роботою та кресленням, інструктаж майстра, настроювання пристрою подачі ЗОР;

N =122 шт. - кількість деталей у партії.

t шт-к = 17,7+20/122=17,8 хв.

Операція 045- вертикально-фрезерна з ЧПК

Визначаємо допоміжний час за формулою (8.1):

де tуст = 3 хв - час на установку і зняття заготовки вручну;

tуп = 8 - допоміжний час з управління верстата карта;

tвим = 1 хв - час на вимірювання карта.

tв=3+8+1=12 хв.

Визначаємо оперативний час за формулою (8.2):

tоп = tо + tв.

tоп =12+0,3=12,3 хв.

Визначаємо додатковий час, який складається з часу на обслуговування та часу на відпочинок і визначається у відсотках від оперативного часу:

tдоп = tоп 10% = 12,3*0,1=1,2 хв.

Визначаємо штучний час за формулою (8.3):

tшт = 12,3+1,2= 13,5 хв.

Визначаємо штучно-калькуляційний час за формулою (8.4):

tп.з = 19 хв - підготовчо-заключний час, що складається з часу: отримання креслення і наряду, ознайомлення з роботою та кресленням, інструктаж майстра, настроювання пристрою подачі ЗОР;

N =122 шт. - кількість деталей у партії.

tшт-к = 13,5+19/122=0,1 хв.

7. Науково-дослідна частина

болт шатунний різання виробництво

Тема: Дослідження зміни переднього кута і температури різання уздовж ріжучої кромки свердла.

Вдосконалення технологічних процесів в машинобудуванні викликає необхідність вивчення теплових явищ, що виникають при механічній обробці. Підвищення міцності, щільності і деяких інших властивостей конструкційних матеріалів, характерне для елементів сучасних машин, інтенсифікація режимів обробки призводять до того, що температура процесу стає одним з факторів, що обмежують продуктивність операцій і що роблять істотний вплив на якість і точність виробів. У зв'язку з цим виникає необхідність управління тепловими явищами при механічній обробці матеріалів. Таке управління особливо необхідно при автоматизованому виробництві з метою підтримки стабільності технологічного процесу і забезпечення заданої точності розмірів і форми виробів у часі [11, с. 27].

Однак використання гнучких автоматичних ліній і багатоопераційних верстатів не завжди забезпечує необхідну ефективність виробництва. Підвищити ефективність автоматизованого виробництва можна за рахунок концентрації операцій і переходів. Концентрація операцій ускладнює устаткування, що зменшує його надійність, але при цьому досягається максимальна ефективність виробництва.

Найбільш широким класом поверхонь, оброблюваних на гнучких автоматизованих лініях і багатоопераційних верстатах, є отвори, що становлять до 75% від всіх оброблюваних поверхонь на даному виді обладнання. Характерно, що практично всі ступінчасті отвори і 90% циліндричних отворів можуть оброблятися осьовим або осьовим комбінованим інструментом.

Спіральне свердло є найбільш поширеним різальним інструментом для свердління або розсвердлювання отворів діаметром до 80 мм. Свердла зі швидкорізальної сталі з конічним хвостовиком діаметром від 6 до 60мм і з циліндричним хвостовиком від 8 до 16мм повинні бути виготовлені зварними. Свердла зі шліфованої сталі менше 12 мм можуть бути цілими.

Свердло є багатокромочним інструментом; у різанні беруть участь дві головні кромки, допоміжні ріжучі кромки по ленточкам і поперечна кромка. Форма і положення передньої поверхні, що характеризується кутом нахилу гвинтової канавки , впливають на характер утворення і транспортування стружки змінюється від 18 для діаметру 0,25 - 1,0 мм і до 33 для 44,5 - 80 мм.

Лінії перетину передніх і задніх поверхонь утворюють ріжучі кромки з кутом при вершині 2, змінний залежно від оброблюваного матеріалу 2 = 116 - 120 (рисунок 7.1). Передній кут свердла є величиною змінної, що залежить від геометричних параметрів свердла. Найбільше значення на периферії (35), найменше - у осі (-23). Перспективні напрями підвищення якості інструменту можна визначити лише за умови встановлення аналітичних залежностей між конструктивними параметрами інструменту і критеріями, які характеризують його якість в процесі використання.