Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Общие вопросы проекта
• 1.1 Служебное назначение узла и его деталей
• 1.2 Устройство и работа гидроусилителя
• 1.3 Определение типа производства и расчет такта выпуска
• 2. Техпроцесс механической обработки вала сошки
• 2.1 Отработка конструкции изделий и детали на технологичность
• 2.2 Анализ технических условий на деталь
• 2.3 Анализ технологических свойств материала заготовки
• 2.4 Выбор метода получения заготовки
• 2.5 Выбор и обоснование технологических баз
• 2.5.1 Расчет погрешности базирования
• 2.6 Обоснование и разработка технологического маршрута
• 3. Разработка технологических операций
• 3.1 Расчет припусков на механическую обработку
• 3.2 Расчет режимов резания, основного и штучного времени
• 4. Специальные средства технологического оснащения
• 4.1 Зажимное приспособление
• 4.1.1 Назначение, устройство и работа
• 4.1.2 Расчет радиальной силы закрепления детали цангой
• 4.1.3 Расчет осевой силы тяги на цанге
• 4.1.4 Выбор размеров тарельчатых пружин
• 4.1.5 Определение диаметра пневмоцилиндра
• 4.2 Контрольное приспособление
• 4.2.1 Назначение, устройство и работа
• 4.2.2 Расчет погрешности измерения
• 4.3 Загрузочное устройство
• 4.3.1 Назначение, устройство и работа
• 4.3.2 Расчет усилия удержания детали в схвате
• 5. Организация вспомогательных систем
• 5.2 Система контроля
• 5.3 Система обеспечения участка инструментом
• 5.4 Система удаления отходов
• 6. Выбор оптимального метода зубообработки вала сошки
• Вывод
• Список используемых источников

Введение

Данный дипломный проект направлен на разработку средств технологического оснащения производственно-технологического комплекса изготовления механизма рулевого управления грузовых автомобилей и, в частности, на разработку технологического комплекса изготовления вала сошки рулевого управления.

Целью дипломного проекта является повышение производительности и улучшение условий труда, повышения качества выпускаемой продукции и снижения её себестоимости.

Вал сошки относится в детали типа "вал-шестерня" и объединяет в себе требования, предъявляемые к технологии обработки валов и технологии нарезания зубьев. В процессе эксплуатации вал сошки подвержен воздействию ударов и знакопеременных крутящих моментов. Эти условия учтены при выборе материала и метода получения заготовки.

Анализ, действующего производства, показал, что в процессе изготовления вала сошки на позициях загрузки преобладает ручной труд. Для снижения использования ручного труда в проекте предлагается автоматизировать загрузку оборудования на отдельных рабочих позициях.

Для повышения производительности труда в проекте предлагается применение технологии нарезания зубьев сектора вала сошки методом кругового протягивания. При данном методе формирования профиля впадин зубьев наряду с повышением производительности труда достигается экономичность обработки и улучшение характеристик, определяющих точность требуемой формы зубьев. Формообразование зубьев является очень сложным и трудоемким этапом механической обработки зубчатых колес. Традиционный зуборезный инструмент имеет сложную кинематическую схему резания и сравнительно низкую стойкость. Такой инструмент не может обеспечить высокую точность обработки и достаточную производительность труда, поскольку это связано с частой под наладкой и заменой инструмента. Создание и внедрение новых прогрессивных конструкции режущего инструмента и высокопроизводительного оборудования является актуальной задачей развития научно-технического прогресса.

1. Общие вопросы проекта

1.1 Служебное назначение узла и его деталей

Механизм рулевого управления автомобиля ЗиЛ 4331 и его модификаций предназначен для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлению. Механизм рулевого управления сошкой связан с рулевым приводом. Конструкция рулевого механизма и рулевого привода должна обеспечивать точность управления автомобилем, не требовать от водителя больших физических усилий и не передавать на рулевое колесо толчки, воспринимаемые колесами автомобиля.

Вал рулевого механизма, установленный в шариковых подшипниках, соосно соединен с винтом. По винту свободно перемещается шариковая гайка, закрепленная в рейке-поршне. При повороте рулевого вала шариковая гайка вместе с рейкой-поршнем перемещается вдоль оси винта. Рейка-поршень, имеющая на наружной поверхности зубья, вызывает поворот зубчатого сектора вала сошки. Закрепленная на валу сошка своим нижним концом через рычаг рулевого привода поворачивает передние колеса автомобиля.

Применение шариковой винтовой пары вместо обычного винта и гайки облегчает поворот рулевого колеса, так как вместо трения скольжения в передаче присутствует трение качения. В гайке и на винте выполнены полукруглые винтовые канавки, по которым при повороте винта свободно перекатываются шарики. Возврат шариков происходит по замкнутому жёлобу на наружной поверхности гайки.

рулевое управление автомобиль сошка

1.2 Устройство и работа гидроусилителя

Для облегчения управления автомобиль ЗИЛ 4331 оборудован гидроусилителем, который встроен в рулевой механизм между валом и винтом.

Вал рулевого механизма в гидроусилители жестко связан только с торсионом и ротором. Торсион передает движение от вала рулевого механизма непосредственно на винт, а ротор, при скручивании торсиона под нагрузкой, поворачивается на некоторый угол внутри гильзы, запрессованной в винт. В роторе и гильзе имеются каналы, соединяющие полости картера с насосом и сливным бачком. Давление рабочей жидкости в гидроусилителе создается лопастным насосом, приводимым в движение от двигателя автомобиля.

При движении автомобиля по прямой, когда рулевое управление находится в нейтральном положении, обе полости картера рулевого механизма справа и слева от поршня-рейки соединены с насосом и сливным бачком одновременно. Циркулирующая в гидросистеме рабочая жидкость не влияет на положение поршня-рейки.

При повороте рулевого колеса (например, вправо) торсион скручивается, испытывая реактивный момент от колес, и ротор поворачивается внутри гильзы. Ротор перекрывает канал, соединяющий правую полость картера с линией слива, увеличивая при этом проходное сочетание канала, соединяющего правую полость картера с напорной линией. Одновременно ротор перекрывает канал, соединяющий левую полость картера с напорной линией, увеличивая при этом проходное сечение канала, соединяющего левую полость картера с линией слива. Рабочая жидкость, поступающая от насоса, давит на поршень-рейку с правой стороны, создавая дополнительное усилие для поворота колес. Рейка-поршень, перемещаясь по винту влево, поворачивает зубчатый сектор на валу сошки, и колеса поворачиваются направо.

При повороте рулевого колеса в левую сторону, давление создается в левой полости картера, а правая полость соединяется со сливной линией. Гидроусилитель создает дополнительное усилие для поворота колес в левую сторону.

Водитель ощущает действие гидроусилителя руля в том случай, когда сопротивление колес автомобиля повороту руля создает в торсионе такое реактивный момент, при котором ротор гидроусилителя начинает перекрывать каналы, соединяющие полости картера с насосом и сливным бачком. Это дает возможность водителю всегда ощущать "чувство дороги". При этом, чем больше сопротивление колес повороту руля, тем больше угол закручивания торсиона и ротора и тем больше дополнительное усилие для поворота колес создает гидроусилитель.

Если насос по каким-либо причинам не подает жидкость под давлением в систему гидроусилителя, то рулевой механизм работает обычным образом, но водитель при этом должен затратить большее усилие для управления автомобилем.

Рисунок 1 - Механизм рулевого управления автомобилем.

1.3 Определение типа производства и расчет такта выпуска

Исходные данные: годовая программа выпуска N=160000 шт.

Процент запасных частей b= 13,85%

Годовая программа выпуска: N=N шт. (2.3.1)

N=160000=182160 шт.

Для выпуска заданного числа деталей в проектируемом цехе будет двухсменный режим работы, действительный годовой фонд времени работы технологического оборудования составит: =4015 часов.

Такт выпуска деталей: = (мин/шт.) (2.3.2)

==1,32 (мин/шт.)

В соответствии с ГОСТом 3.1119-83 тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций:

, (2.3.3)

где О - число различных операций технологического процесса;

Р - число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену.

Число рабочих, обслуживающих каждый станок, рассчитывается следующим образом:

, (2.3.4)

где - принятые значения коэффициента загрузки станка,

Число рабочих на участке будет равно =0,7714=10,78

Число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течении месяца будет:

= (12106 , (2.3.5)

где =182160/ (122) =7590 шт.

= (12106

Общее число операций будет равно:

n, (2.3.6)

где n - количество станков

11 = 10,67 11

Окончательно получаем:

= 11/11=1

Отсюда следует, что тип производства - массовый.

2. Техпроцесс механической обработки вала сошки

2.1 Отработка конструкции изделий и детали на технологичность

Технологичность конструкции детали или изделия является главнейшим фактором организации массового производства. Обычно технологический процесс механической обработки детали определяется в зависимости от конструкции, конфигурации, размеров, веса детали, метода получения заготовки и предъявляемых к детали требований точности, чистоты обработки, термообработки.

Вал сошки рулевого управления имеет оригинальную геометрическую форму, сочетающую в себе все элементы вала и зубчатого колеса.

Деталь имеет достаточную жесткость, что позволяет, вести многоинструментальную обработку. Не возникает трудностей в непосредственном измерении заданных размеров, в получении размеров в пределах заданных допусков, а также в получении требуемой чистоты поверхности. Это не относится к поверхности зубчатого сектора, так как при изготовлении ее по базовой технологии - нарезание червячными фрезами, получается характерный профиль впадины с радиусом закругления в нижней его части, что увеличивает погрешность при измерении. Так же этот метод малопроизводителен и трудоемок.

Не смотря на это, конструкция детали, благодаря малому весу и характерной форме, позволяет применение высокопроизводительного и более точного оборудования.

Можно сказать, что конструкция детали вала сошки отвечает требованиям технологичности с точки зрения массового производства, учитывая технологические особенности ее изготовления.

Принцип технологичности конструкции состоит в том, что при разработке узла в целом и его деталей в равной степени, учитываются эксплуатационные требования и требования рационального экономического изготовления.

Основными критериями оценки технологичности конструкции детали являются трудоемкость и себестоимость ее изготовления.

Наиболее рациональным способом получения заготовки детали является метод штамповки из проката повышенной точности.

При механической обработке всех обрабатываемых поверхностей, конструкция обеспечивает удобную установку в рабочие приспособления.

Точность и чистота обработки поверхностей обусловлены техническими требованиями и назначением детали.

На основании выше сказанного, определены главные черты технологического процесса механообработки детали, обеспечивающие достижение требуемого качества отдельно детали и всего изделия.

При механической обработке в качестве технологических баз используются, в основном, центровые отверстия вала сошки. Обработку поверхностей со стороны торцов вала сошки предусмотрено производить с одной установки на горизонтально-сверлильном станке, чтобы исключить погрешности базирования. Обработка отверстия и канавки в торце детали производится без снятия ее на трехпозиционном вертикально-сверлильном полуавтомате. Нарезание зубьев с переменным профилем производится методом кругового протягивания на специальном станке для кругового протягивания, что сможет обеспечить высокую производительность при высокой точности обработки. Требуемая чистота поверхностей шеек вала сошки достигается за счет одновременной шлифовки их на специальном 2-х круговом шлифовальном станке до, и после термообработки.

Применение средств статического и активного контроля обеспечивает стабильность качества обрабатываемой детали.

Расчет коэффициентов технологичности

1. Коэффициент унификации

(3.1.1)

- количество унифицированных элементов;

- общее количество элементов детали.

2. Коэффициент использования материала

где (3.1.2)

- масса детали;

- масса заготовки.

3. Коэффициент точности обработки

, где (3.1.3)

(3.1.4)

4. Коэффициент шероховатости

(3.1.5)

2.2 Анализ технических условий на деталь

Вал сошки может быть отнесен к классу деталей типа "круглые стержни".

Специфичным требованием к конструкции вала сошки является выдерживание точного угла наклона исходного контура на зубчатом секторе с переменным профилем зубьев, равного 7°30'.

Зубчатый сектор является одной из наиболее ответственных поверхностей детали, поэтому все следующие параметры (по среднему сечению, перпендикулярному к оси вращения сектора) должны обеспечиваться технологией:

высота головки зуба 6,12;

полная высота зуба 14,9;

толщина зуба по дуге делительной окружности 13,8;

толщина зуба по хорде делительной окружности 13,77;

высота головки зуба до хорды при номинальном наружном радиусе 6,45.

Также, смещение исходного контура рассматривается, как переменное и

учитывается ряд следующих отклонений:

при зацеплении без зазора с мерительной рейкой, имеющей толщину зуба по делительной окружности линии в сечении, сопрягающемся с сечением сектора, указанного выше, равную 11,33 и высоту головки зуба 5,4, отклонение расстояния между центром вала и рейкой по отношению к номиналу в среднем положении сектора ±0,15.

отклонение межцентрового расстояния при повороте на 72° не более 0,08;

профильный угол исходного контура 22°30';

диаметр делительной окружности 120;

чистота рабочей поверхности зуба Ra=2,5.

Требования по точности размеров: наиболее точные размеры наружных диаметров вала сошки Ш, .

Линейный размер на длину вала сошки 235,7-236,3. угол наклона шлицевой поверхности 1: 16; угол наклона фаски между шейками 75°.

Погрешности взаимного расположения шеек Ш ограничены допуском радиального биения (0,035). Погрешности взаимного расположения канавки Ш и торцевого отверстия Ш ограничены допуском радиального биения (0,2). Ось среднего зуба сектора и вершины впадины шлица должны быть в диаметральной плоскости с точностью 30'.

Качество поверхностного слоя регламентировано твердостью НКС_э=56-62 на длине 181, твердостью шлицевой и резьбовой поверхности НКС_э =25-35 на длине 33. Шероховатость по среднему арифметическому отклонению профиля в диапазоне от Rz=80 до Ra=l,0. Твердость сердцевины зуба НКС_э =35-45; твердость сердцевины вала сошки НКС_э =30-45. Участок длиной 38±6 от торца со стороны длинной шейки предохранять от цементации.

Неуказанные штамповочные радиусы R=3 мм.

Исходя из назначения детали и технических требований к ней, можно заключить, что наиболее ответственными являются поверхность зубчатого сектора, шлицевая поверхность, наружная поверхность Ш и размер Ш от донышка этого отверстия до канавки Ш шириной 1,7мм.

Важно выдержать полное радиальное биение шеек Ш не более 0,035. При этом несовпадение торца на длине 28 от торца детали со стороны длинной шейки и конусного калибра не должно превышать 0,4мм.

2.3 Анализ технологических свойств материала заготовки

Вал сошки, входящий в состав гидроусилителя рулевого механизма сочетает в себе требования, предъявляемые к технологии обработки валов, с одной стороны, и зубчатых колес с другой.

В качестве материала для изготовления вала сошки рулевого механизма управления принимается сталь 20Х2Н4А, которая сочетает в себе следующие качества:

высокую прочность

пластичность, вязкость и твердость при хорошей прокаливаемости;

Все это позволяет валу сошки хорошо сопротивляться действию статической нагрузки, ударам, изгибу и кручению и иметь достаточную выносливость при переменных нагрузках.

Таблица 3.3.1 - Химический состав стали 20Х2Н4А в процентном соотношении

С	S	P	Si	Mn	Cr	Ni	Fe
0,15-0,22	0,03	0,035	0,17-0,60	0,30-0,60	1,25-1,75	3,25-3,75	остальные

Хром, находящийся в составе стали, увеличивает прокаливаемость. Карбиды способствуют высокой износостойкости. Марганец - относительно дешевый элемент, устраняет вредное действие серы и сильно увеличивает прокаливаемость стали, что видно из следующего сравнения:

Действие 1% марганца равноценно 4% никеля, который является дефицитным материалом.

Твердость по Бринеллю, не более: НВ 269.

Сталь 20Х2Н4А подвергается нитроцементации с последующей закалкой и отпуском, дает твердость HRC 56-62.

Эта сталь хорошо обрабатывается и штампуется, а это очень важно учесть при выборе получения заготовки.

Сталь 20Х2Н4А отвечает всем тем высоким требованиям, которые предъявляются к изготовлению вала сошки гидроусилителя руля.

Таблица 3.3.2 - Режимы Термообработки стали 20Х2Н4А

№ п/п	Наименование	Температура	Охлаждающая среда
1	Отжиг	880-900	Атмосфера печи
2	Нормализация	890-920	Воздух
3	Высокий отпуск	640-700	Воздух
4	Закалка	830	Масло
5	Отпуск	500-650	Масло
6	Цементация	900-950	Масло
7	Закалка 1-ая	860	Масло
8	Закалка 2-ая	780	Масло
9	Отпуск	180	Воздух, масло

Относительное удлинение =9%

Относительное сужение при разрыве =45%

Ударная вязкость при подрезке оси образца равна =8

2.4 Выбор метода получения заготовки

Выбор вида заготовки и метода ее получения зависит от конструктивных форм детали и от ее назначения.

Исходя из назначения вала сошки, и его формы и размеров, а также годовой программы выпуска, в проекте принят способ получения заготовки методом штамповки на горизонтально-ковочной машине в закрытых штампах (с предварительным разогревом) с тремя ручьями, высадкой и обрубкой.

Этот метод обеспечивает возможность изготовления деталей сложной конфигурации со сравнительно высокой точностью и малыми припусками на механическую обработку, дает экономию металла и улучшает его структуру.

1. В заготовительном цехе на пресс ножницах производиться резка заготовок из стали 20Х2Н4А, диаметром мм и длиной мм.

Технические условия:

1) заусенец не более 4 мм;

2) косина среза до 3 мм.

2. Далее заготовка поступает в кузнечный корпус, где производиться:

а) нагрев заготовки в камерной печи при температуре 1230-1260°С;

б) высадка в трех ручьях с упором в клещи на горизонтально-ковочной машине:

Технические условия:

1) смещение по разъему не более 1 мм;

2) температура конца высадки не менее 1000°С.

в) нормализация;

Технические условия:

1) температура печи 930-950°С;

2) время пребывания в печи 200 мин;

3) охлаждающая среда - воздух.

г) отпуск;

Технические условия:

1) температура печи 630-660°С;

2) время пребывания в печи 560±20 мин;

3) охлаждающая среда - воздух.

д) заточка площадки для замера твердости на пресс - Бринеле, d=4,0.4,8мм;

е) обрезка заусенца в холодном состоянии на обрезном прессе, заусенец не более 1 мм;

ж) очистка от окалины дробью в дробометном барабане;

з) холодная правка стержня в правочном штампе на падающем молоте;

Технические условия:

1) кривизна стержня не более 1 мм;

2) внешние дефекты допускаются глубиной не более 1 мм;

3) заусенец не более 1мм, кроме мест, оговоренных в чертеже.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах применяется для получения поковок путем высадки из пруткового материала в штампах с разъемными матрицами.

Этот метод характеризуется высокой производительностью, экономией металла в связи с ничтожными потерями на заусенец (не более 8-9-го класса). Исходным материалом для получения поковок обычно служит круглый прокат повышенной точности. Повышение точности проката необходимо для того, чтобы избежать защемления его в плоскости разъема матриц.

Правильность выбранного метода получения заготовки определяется:

а) коэффициентом использования материала, который определяется отношением чистого веса детали к весу заготовки:

(3.4.1)

По базовой технологии 2,68/4,54=0,59

По проекту 2,68/3,85=0,7,

где - чистый вес детали, кг;

- вес заготовки по базовой технологии, кг;

- вес заготовки по проекту.

б) себестоимостью заготовки:

Стоимость 1кг заготовки определяется по формуле:

, (3.4.2)

где С_мт - стоимость горячей штамповки на ГКМ (18000 руб. за т.),

К_п - поправочный коэффициент, зависящий от программы выпуска, равен 0,8;

К_в - поправочный коэффициент, зависящий от веса штамповки, равен 1,0; К_с - поправочный коэффициент, зависящий от сложности штамповки, равен 1,0;

К_м - поправочный коэффициент, зависящий от материала штамповки, равен 1,03.

руб. /кг.

Стоимость заготовки по базовому ТП:

(3.4.3)

руб.

Стоимость заготовки по проекту:

(3.4.4)

руб.

Годовая экономия металла:

а) в килограммах

(3.4.5)

б) в рублях

(3.4.6)

.

При штамповке с заусенцем, расчетное усилие определяем по формуле:

Р=5 (1 - 0,001 D_n) (D_n+10) ²; (3.4.7)

D_n = l, 15== l, 15= 1,1572,48 = 83,35 мм.

F_n=5253 мм² - площадь поковки в плоскости штамповки.

=11,8 кг/мм² - предел прочности материала при температуре окончания штамповки (t=1000°C).

P = 5 (l-0,00183,35) (83,35+10) ²l 1,8=471285,63 кг.

Принимаем ГКМ модели В1138 с усилием 630 тонн.

2.5 Выбор и обоснование технологических баз

Механическую обработку вала сошки можно подразделить на следующие стадии:

1) обработка шеек вала; (10, 15, 20, 25, 35, 110 операции).

2) обработка торцевого отверстия; (005, 40 операции).

3) обработка зубчатого сектора; (10, 30, 50, 55, 115 операции).

4) обработка шлицев и резьбы; (60, 70 операции).

Шейки вала обрабатывают точением и шлифованием.

Шейки обтачивают на токарном станке с ЧПУ. Этот способ обтачивания получает все более широкое применение.

Три шейки вала сошки шлифуют на двухкруговом круглошлифовальном станке.

Обтачивание и шлифовальное цилиндрических поверхностей вала производят в центрах. Центровые отверстия вала сошки являются технологическими базами, которые совпадают с конструкторской базой и формируются на первой операции механической обработки, где в качестве черновых баз используются шейки вала и внутренний торец сектора.

Торцевое отверстие со стороны короткой шейки детали окончательно обрабатывают на 3-х шпиндельном вертикально-сверлильном полуавтомате. Базирование заготовки производят по цилиндрической поверхности со стороны длинной шейки и по внутреннему торцу сектора.

Заготовку устанавливают во втулку с зазором, поэтому погрешность базирования на смещение оси обрабатываемого отверстия относительно оси вращения детали определяется, как половина величины зазора, что не выходит за поле допуска на диаметр отверстия.

Обработка зубчатого сектора включает обработку наружных поверхностей и обработку профиля зубьев.

Четыре плоские поверхности обрабатывают на двухрамном вертикальном протяжном полуавтомате. Деталь устанавливают в призмы с упором торца короткой шейки вала и с упором криволинейной боковой поверхности сектора. Шейки вала являются технологическими базами, а торец короткой шейки и криволинейная боковая поверхность сектора вспомогательными технологическими базами.

При обработке профиля зубьев зубчатого сектора в дипломном проекте предложен метод кругового протягивания с последующим шлифованием. Этот метод по сравнению с базовым методом нарезания зубьев червячными фрезами, полностью исключает погрешности базирования и обработки.

Заготовку устанавливают на центр со стороны длинной шейки и в цанговый патрон короткой шейкой с упором наружным торцем сектора и с упором плоской боковой поверхности зуба сектора. Таким образом, центровое отверстие и поверхность короткой шейки являются технологическими базами для обработки зубчатого сектора, а наружный торец сектора и плоская боковая поверхность зуба сектора - вспомогательными технологическими базами.

Эти базы позволяют обработать деталь с наибольшей точностью, так как все основные размеры по техническим чертежам заданы относительно оси детали.

Обработку шлицев производят на шлицефрезерном полуавтомате в центрах с дополнительным базированием по среднему зубу сектора. Этим достигается необходимая точность расположения впадины шлица относительно оси среднего зуба сектора. Технологическими базами являются центровые отверстия, вспомогательной базой - средний зуб сектора. Они совпадают с конструкторской базой и позволяют проводить точную механообработку.

Обработку резьбы производят на резьбонакатном полуавтомате. Заготовку устанавливают в призмы с упором в торец сектора. Шейки вала являются технологическими базами, а торец сектора - вспомогательной технологической базой.

Обработанные поверхности контролируют по тем же технологическим базам, по которым обрабатывают заготовки. Технологические базы совпадают с измерительными базами, что обеспечивает наибольшую точность обработки и измерений.

2.5.1 Расчет погрешности базирования

На операции 040 зенкеровально-расточная (см. чертежи наладок) вал сошки устанавливается в приспособление длинной шейкой Ш42,8 с зазором. Базирование производится по наружной цилиндрической поверхности шейки. Конструкторской базой в этом случае будет ось детали. Технологическая база не совпадает с конструкторской, при этом возникает погрешность в виде несовпадения оси детали и обработанного отверстия. Эта погрешность будет равна:

для

E₆=T_d/2 (3.5.1.1)

E₆=T_d/2=0,25,

где T_d=0,5 и является допуском на диаметр шейки участвующей в базировании. Погрешность обработки диаметральных размеров на операции 040 будет 0,25 мм.

При цековании дна отверстия может возникать погрешность на размер 20,5±0,2 из-за погрешности расположения торцевой поверхности зубчатого сектора относительно торцевой поверхности вала размер 78 и погрешность этого размера находится в пределах допуска на размер 20,5.

На операции 070, резьбонакатная, деталь устанавливается в призму, при этом конструкторская и технологическая базы не совпадают.

E₆=T_d /2 (l + (l//2)), (3.5.1.2)

для размера Ш30±0,1; угол призмы - 120°.

E₆=0,2/2 (l+ (l/sin60°)) =0,l2,l54=0,215 мм.

Таблица 2.5.1.1 - Таблица баз

№ опер.	Название операции	Схема базирования	Схема установки	Погрешность базирования
005	Агрегатная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - явная опорная база. 6 - явная опорная база по углу поворота
010	Токарная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - скрытая опорная база.
015,020	Токарная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - скрытая опорная база.
025	Токарная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - скрытая опорная база.
030	Протяжная левая позиция			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - явная опорная база. 6-явная опорная база по углу поворота
035	Шлифо-вальная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - скрытая опорная база.
040	зенкеро - вально- расточная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - явная опорная база. 6-явная опорная база по углу поворота
050,055	Протяжная			1,2,3,4 - явная двойная направл. база. 5 - явная опорная база. 6 - явная опорная база по углу поворота

2.6 Обоснование и разработка технологического маршрута

При разработке технологического маршрута определяются методы обработки поверхностей детали, последовательность технологических переходов и составляется маршрут обработки детали.

На стадиях изготовления вала сошки, заготовка подвергается механической обработке снятием стружки лезвийным и абразивным инструментом, а также термообработке.

Для составления элементарного маршрута, на рисунке 3.6.1 приведены поверхности детали, подвергаемые механической обработке.

Рисунок 3.6.1 - Поверхности детали, подвергаемые механической обработке

Таблица 3.6.1 - Технологический процесс механической обработки вала сошки механизма рулевого управления.

№ опер.	Название и содержание операции	Оборудование	Т
005	Подрезно-центровальная Позиция 1 Установить деталь. Позиция 2 Сверлить предварительно поверхности 30, 28,17. Позиция 3 Подрезать однократно поверхности 1, 20. Позиция 4 Зенкеровать однократно поверхность 31. Зенкеровать предварительно поверхности 30,29. Позиция 5 Сверлить окончательно поверхности 17,18, 19,21,25,26,27,28.	Специальный горизонтально-сверлильный 7-ми шпиндельный 5-ти позиционный с поворотным столом полуавтомат мод.11А-282	1,18
010	Токарная Точить предварительно поверхность 15. Точить однократно поверхность 6.	Токарный станок с ЧПУ мод. ИТ-42.	0,95
015	Токарная Обточить по копиру предварительно поверхности 16,15,22,14,13,12,11,23.	Токарный станок с ЧПУ мод. ИТ-42.	1,4
020	Токарная Обточить по копиру окончательно поверхности 16,15,22,14,13,12,11,23.	Токарный станок с ЧПУ мод. ИТ-42.	0,8
025	Токарная Обточить по копиру однократно поверхности 2,4,24.	Токарный станок с ЧПУ мод. ИТ-42.	0,83
030	Протяжная Позиция левая Протянуть одновременно однократно поверхности 5,8. Позиция правая Протянуть одновременно однократно поверхности 9,10.	Протяжной вертикальный 2-х рамный полуавтомат мод.7Б-76ДН029.	0,85
035	Шлифовальная Шлифовать одновременно предварительно поверхности 4, 11, 12,13.	Специальный круглошлифовальный 2-х круговой полуавтомат АФД630А.	0,8
040	Зенкеровально-расточная Переход 1 Установить деталь Переход 2 Зенкеровать окончательно поверхность 30. Переход 3 Цековать окончательно поверхность 29. Переход 4 Расточить однократно канавку, поверхность 3.	Специальный вертикально-сверлильный 3-х шпиндельный полуавтомат мод. СС-2884	1,73
050	Протяжная Протянуть последовательно 4 впадины между 5-ю зубьями сектора предварительно, поверхность 7.	Полуавтомат для протягивания мод. СТ-1591.	0,99
055	Протяжная Протянуть последовательно 4 впадины между 5-ю зубьями сектора окончательно, поверхность 7.	Полуавтомат для протягивания мод. СТ-1591.	1,43
060	Фрезерная Фрезеровать 36 шлиц на поверхности 14,13.	Шлицефрезерный полуавтомат мод.5350.	1,28
070	Резьбонакатная Накатать резьбу на поверхности 15.	Резьбонакатный полуавтомат мод. УПВ-25.	0,52
090	Промывка	Моечная машина ЗИЛ.
100	Термическая	Закалочная печь.
110	Шлифовальная Шлифовать одновременно окончательно поверхности 4,11,12,13.	Специальный круглошлифовальный 2-х круговой аолу автомат АФД630А.	0,51
115	Зубошлифовальная Шлифовать последовательно 4 Впадины между 5-ю зубьями сектора однократно поверхностью 7	Специальный зубошлифовальный полуавтомат мод. МШ-229	5,87

Требуемая производительность технологического оборудования определяется по формуле:

(3.6.1)

где, - годовая программа выпуска; =182160 шт. /год.

-сменный фонд времени; = 8 часов.

- годовой фонд времени работы технологического оборудования; = 4015 часов.

- количество параллельных потоков линии; =1.

Получаем:

шт. /смена

Если оборудование последней (n-ой) операции при своей работе имеет коэффициент выхода годных деталей , то для того, чтобы обеспечить требуемый выпуск годной продукции, предшествующие операции должны иметь более высокую производительность продукции.

Наиболее высокую производительность должно иметь оборудование на первой операции технологической линии.

Принимаем коэффициент выхода годных изделий =97%.

373 шт. /смена.

Требуемый такт выпуска линии определяется:

мин. /шт. (3.6.2)

Определяем потребность в оборудовании:

(3.6.3)

Где - расчетное количество станков на i-ой операции;

- принятое количество станков на i-ой операции;

- время цикла на i-ой операции;

- требуемый такт выпуска изделий.

Таблица 3.6.1

№ операции	Т, мин.	Расчетное количество позиций	Принятое количество позиций	Коэффициент загрузки, %
005	1,18	0,9147	1	91,47
010	0,95	0,7364	1	73,64
015	1,4	1,0853	2	54,26
020	0,798	0,6186	1	61,86
025	0,831	0,6442	1	64,42
030	0,85	0,6589	1	65,89
035	0,8	0,6202	1	62,02
040	1,724	1,3364	2	66,82
050	0,9	0,7674	1	76,74
055	1,43	1,1085	2	55,43
060	1,281	0,993	1	99,3
070	0,52	0,4031	1	40,31
090	Промывка
100	Термическая обработка
110	0,515	0,3992	1	39,92
115	5,867	4,548	5	90,96
С средняя загрузка станков на линии	70,64

3. Разработка технологических операций

3.1 Расчет припусков на механическую обработку

1. Исходные данные:

Материал: сталь 20Х2Н4А

Программа выпуска: N=182160 (шт. /год)

Масса детали: 2,68 кг.

Поверхность: D = 42,775мм.

Шероховатость: R=1.25 мкм.

2. Исходя из назначения вала сошки, его формы и размеров, а также годовой программы выпуска, в проекте принят способ получения заготовки методом штамповки на горизонтально - ковочной машине в закрытых штампах (с предварительным разогревом) с тремя ручьями, высадкой и обрубкой.

3. Рассчитываем припуск на обработку диаметра D= 42,775. Для достижения заданной шероховатости и в соответствии с точностью размеров по чертежу, обработку указанной поверхности следует производить в четыре этапа:

1) Черновое обтачивание;

2) Чистовое обтачивание;

3) Предварительное шлифование;

4) Чистовое шлифование.

4. Следуя принципа единства баз, в качестве одной из технологических баз, принята ось вала сошки. Это позволяет выдержать допуски взаимного расположения поверхностей. Реально ось детали, как база, воплощается посредством центровых отверстий, которые являются искусственными технологическими базами. Центровые отверстия сохраняются на большинстве операции, используются при базировании.

Установочной базой для обработки заготовки выбираем центровые отверстия и один и торцов.

5. Определяем значения R и Т.

6. Определяем значения допусков Т для соответствующих операций. Для окончательной операции значения допуска берутся с чертежа детали.

Таблица 4.1.1

Ш 42,775	R (R)	Т'	Квалитет	Т, (мкм)
Ч Черновое обтачивание Ч Чистовое обтачивание Шлифование предварительное Шлифование окончательное	(80) 5 (20) 2,5-1,25 1,25-0,63	60-120 20-30 20 5-15	13 9-10 9 7-8	390 100-62 62 39-25

Все детали попадают в интервал свыше 2,5 и до 4 кг. Определяем допуск на заготовку.

По не до штамповке или износу +0,9 - 0,45 мм; по смещению на молотах 0,5 мм; прессах 0,4 мм; по заусенцам:

по периметру среза 1,2 мм;

при безоблойной штамповке 2,5 мм.

Номинальные радиусы закругления внешних узлов 2,0 мм. Размер поковок по габаритам - свыше 180 до 260 мм. Элементы допусков, определяем по размеру поковок в мм:

Допускаемая удельная кривизна поковок типа валов составляет 4,5 мкм на 1 мм длины заготовки.

мм.

Допуск на заготовку =0,9+0,45-1,25 мм.

7. Определяем :

(4.1.1)

мкм. 1150 мкм.,

где - допускаемая погрешность по смещению осей фигур, штампуемых в разных половинах штампов;

=400 = 0,4 мм.

Первая группа точности характерна для массового производства.

Пространственные отклонения для чернового и чистового точения определяются:

(4.1.2)

мкм.

мкм.

На операциях шлифования, пространственные отклонения малы и не учитываются.

8. Определяем расчетные припуски:

Черновое точение:

мкм;

Чистовое точение:

мкм;

Шлифование предварительное

мкм;

Шлифование окончательное:

мкм;

9. Определяем расчетные размеры:

=42,75 мм;

=42,75+0,060=42,81 мм;

=42,81+0,182=42,992 мм;

=42,992+0,538=43,53 мм;

=43,53+3,02=46,55 мм.

10. Определяем наименьшие принятые размеры заготовки путем округления в большую сторону соответствующих расчетных размеров.

11. Определяем наибольшие принятые размеры заготовки:

=42,75+0,025=42,775 мм;

=42,81+0,062=42,872 мм;

=42,992+0,1=43,092 мм;

=43,53+0,39=43,92 мм;

=46,55+1,35=47,9 мм.

12. Определяем максимальные предельные значения припусков:

=47,9-43,53=4,37=4370 мкм;

=43,92-42,992=0,928=928 мкм;

=43,092-42,81=0,282=282 мкм;

=42,872-42,75=0,122=122 мкм;

13. Определяем минимальные предельные значения припусков:

=46,55-43,92=2,63=2630 мкм;

=43,53-43,092=0,438=438 мкм;

=42,992-42,872=0,12=120 мкм;

=42,81-42,7750,035=35 мкм;

Вывод: рассчитанные припуски на механическую обработку заготовки имеют небольшие значения, при которых достигаются требуемые геометрические размеры, точность и качество поверхностного слоя детали, а также снижение отхода металла в стружку.

3.2 Расчет режимов резания, основного и штучного времени

Операция 020. Токарная.

Обточить по копиру: фаску 245; шейку Ш29,95; торец на размере 28; сопряжение шейки с торцем радиусом R2; конус 1: 16 длиной 27; шейку до Ш42,55; переходную фаску с углом 75 на расстоянии 91; шейку до Ш43,35; сопряжение шейки со ступицей сектора радиусом R=2 на расстоянии158.

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =158 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента определяется, как - для предварительно обточенной заготовки при точении в упор; =1 мм.

(4.2.1)

мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =10 мм.

=++ (4.2.2)

=++=158+3+10=171 мм.

2. Определение рекомендуемой подачи S.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

2) вид инструмента: резец проходной с неперетачиваемой быстросменной пластиной из твердого сплава Т15К6;

3) глубина резания:

t=2z/2 (4.2.3)

t=2z/2=0.269 мм.

Расчет по наибольшей за период работы суппорта суммарной глубине и ширине резания, определяемой по эскизу наладки. Определяем подачу на оборот шпинделя: S=03 мм. /об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =158 мм.

2) Длина рабочего хода =171 мм.

(4.2.4)

Стойкость Т зависит от числа инструментов в наладке и равномерности их загрузки.

Принимаем значение в минутах машинной работы Т=100 мин. При >0,7 принимаем

Т= Т=100 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

тип резца: проходной, материал - твердый сплав, Т15К6;

стойкость инструмента Т=100 мин.

V=Vkkk, (4.2.5)

где V - табличное значение скорости;

V=190 м. /мин. (S=03 мм. /об., сталь, твердый сплав)

k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,95 (сталь 20Х2Н4А, НВ229)

k - коэффициент, зависящий от группы твердого сплава;

k=1,0 (Т15К10)

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т;

k=0,9 (Т=100 мин.).

V=Vkkk=1901,0 0,950,9=162 м. /мин.

Расчет числа оборотов шпинделя, соответствующего рекомендуемой скорости резания:

n=об. /мин. (4.2.6)

Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

По паспорту станка n = 1200 (об. /мин.).

V= м. /мин. (4.2.7)

5. Расчет основного машинного времени обработки Т в минутах

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =171 мм.;

2) принятая подача (лимитирующая) S=03 мм. /об.;

3) принятое число оборотов шпинделя n=1200 (об. /мин.).

t= мин. (4.2.8)

6. Расчет штучного времени .

Исходные данные:

1) основное машинное время =0,475 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки:

Время на смену заготовки принято в соответствии с нормативами =0,25 мин;

3) оперативное время t_on= + =0,475+0,25=0,725 мин;

4) время технического обслуживания, отдыха и организационного обслуживания определяется как:

++=0,1=0,073 мин;

Штучное время на операцию определяем по формуле:

= +++ +=1,1 =0,798 мин. (4.2.9)

Вывод: вспомогательное время на данной операции меньше штучного в 1,75 раза, но практически состоит из времени, затрачиваемого на смену заготовки, следовательно, за счет автоматической загрузки его можно снизить.

Операция 040. Зенкеровально-расточная.

Переход 2: Зенкеровать отверстие Ш на глубину 21,5±0,2.

Переход 3: Цековать дно отверстия Ш, выдерживая размер , до внутреннего торца сектора.

Переход 4: Расточить канавку шириной 1,7 до Ш, выдерживая размер Ш до донышка отверстия.

Переход 2

1. Расчет длины рабочего хода . в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =21,5 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента - у при зенкеровании глухого отверстия и при заданном диаметре инструмента Ш30; у=2 мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =0 мм.

=++=21,5+2=23,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - зенкерование глухого отверстия, группа подачи II;

2) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

3) вид обработки - окончательное зенкерование;

4) диаметр обработки - зенкеруется отверстие с Шдо Ш;

5) требование к точности обработки - зенкерование по развертыванию;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,3 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм/об;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =21,5 мм.

2) длина рабочего хода =23,5 мм.

определяем коэффициент времени резания

л=/=21,5/23,5=0,915

л - можно не учитывать, когда л > 0,7 и при Т_РТ_М; принимаем Т_р=100мин;

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - зенкерование;

3) диаметр обработки D=30 мм;

4) подача So=0,25 мм/об;

5) инструментальный материал - твердый сплав;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=100мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V_Ta6jI =55 м/мин.

V=Vkkk

где k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k=1,1.

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,0 (Т_р=100 мин.).

V=Vkkk=550,81,11,0=48,4 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n=об. /мин.

Принимаем число оборотов по паспорту станка п=530 (об. /мин).

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =23,5 мм;

2) принятая подача So=0,25 мм. /об.;

3) число оборотов шпинделя n=530 об. /мин.;

t= мин.

Переход 3

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измерений в направление резания =0,5мм;

2) выбор длины подвода, врезания и перебега инструмента - у производится для цекования глухого отверстия Ш30; у=5мм;

3) дополнительная длина хода, = 15 мм.

=++=0,5+5+15=20,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - цекование дна отверстия ( - <5);

2) требование к точности обработки - по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки - отверстие Ш30;

а) определение подачи по нормативам So=0,32 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка So=0,32 мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =0,5 мм.

2) длина рабочего хода =20,5 мм.

л=/=0,5/20,5=0,024;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м л =1200,02=2,9мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - цекование;

3) диаметр обработки D=30 мм.;

4) подача S₀=0,32 мм. /об.;

5) инструментальный материал - твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=2,9 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V = 17 м. /мин.;

V=Vkkk

где k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой; k=1,0

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,5 (Т_р=2,9 мин.).

V=Vkkk=17,811,5 = 20,4 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n=об. /мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=210 об. /мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =20,5 мм;

2) принятые подача So=0,32 мм. /об.

3) число оборотов шпинделя n=210 (об. /мин.)

t= мин.

Переход 4

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направление

резания; =0,9 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента - у определяется для нарезания канавки Ш31; у =2 мм;

3) дополнительная длина хода, =5 мм.

=++= 0,9+2+5=7,9 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - нарезание канавки в отверстии;

2) требование к точности обработки - по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки Ш31мм;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,25 мм. /об.;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм. /об.;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания = 0,9 мм.

2) длина рабочего хода =7,9 мм.

л=/=0,9/7,9=0,114;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м л =1200,114=13,68 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя п в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - нарезание канавки;

3) диаметр обработки D=31,8 мм.;

4) подача S₀=0,25 мм. /об.;

5) инструментальный материал - твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р= 13,68 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V =33 м/мин.

V=Vkkk

где, k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k=0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k=1,0

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k=1,4 (Т_р=13,68 мин.).

V=Vkkk=330,81,01,4 = 36,96 м. /мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n= об. /мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=370 об. /мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м. /мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в [мин]. Исходные данные:

1) длина рабочего хода =7,9 мм;

2) принятые подача S₀=0,25 мм. /об.;

3) число оборотов шпинделя n =370 об. /мин.;

t= мин.

Расчет штучного времени на операции:

Исходные данные:

1) основное машинное время на операцию будет равно сумме основного машинного времени на каждой позиции, взятого по лимитирующему, т.к. обработка ведется последовательно, без снятия заготовки.

=0,177+0,305+0,085=0,567 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени на смену инструмента (подвод нового и отвод использованного, поворот револьверной головки) и времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки :

= 0,2x3=0,6 мин.;

= 0,35 мин.;

= 0,6+0,35=0,95 мин.

3) оперативное время t_on= + =0,567+0,95=l,567 мин;

4) время на перерывы, техническое обслуживание и организационное обслуживание определяется как:

++=0,1=0,157 мин.;

5) Штучное время на операцию определяем по формуле:

= +++ +=1,1 =1,724 мин.

Вывод: на данной операции в большое количество времени тратится на поворот револьверной головки, подвод и отвод нового инструмента, поэтому для повышения производительности данного оборудования и снижения времени обработки можно было бы использовать четырех позиционный трех шпиндельный поворотный стол.

4. Специальные средства технологического оснащения

4.1 Зажимное приспособление

4.1.1 Назначение, устройство и работа

Зажимное приспособление предназначено для базирования и закрепления вала сошки на операциях протягивания и шлифования зубчатого сектора.

Приспособление состоит из цангового патрона, установленного в делительную головку и пневмоцилиндра разжима детали. Деталь в приспособлении базируется по короткой шейке, наружному торцу зубчатого сектора и боковой поверхности зубчатого сектора.

Корпус 1 цангового патрона устанавливается в коническое отверстие делительной головки и закрепляется винтами 16. В корпусе 1 расположена цанга 13 и коническая втулка 2. На переднем торце корпуса 1 установлена опорная крышка 3, закрепленная в корпусе 1 винтами 15. Для предохранения от проворота на цанге 13 установлена шпонка 17. Задним концом цанга 13 соединена с тягой 5. На тяге 5 между втулкой 6 и шайбой 8 расположен пакет тарельчатых пружин 12. Для сжатия пружин 12 на тяге 5 предусмотрена гайка 9 и контргайка 10. Упор 7 воспринимает осевое усилие пневмоцилиндра при разжиме цанги 13. Кольцо 11 предназначено для регулирования хода цанги 13 при её разжиме.

Зажим обрабатываемой детали в приспособлении осуществляется пружинами 12, а разжим - пневмоцилиндром.

Для установки детали в приспособление поршень пневмоцилиндра перемещают вперед. Шток пневмоцилиндра нажимает на упор 7 и преодолевая сопротивление пружин 12 сдвигает вперед тягу 5 и цангу 13. Цанга 13 выходит из конического отверстия втулки 2 и разжимается.

Вал сошки устанавливают в отверстие цанги 13 до упора торца сектора в крышку 3 и поджимают центром задней бабки. Поршень пневмоцилиндра перемещают назад, освобождая при этом пружины 12. Под действием пружин 12 тяга 5 и цанга 13 перемещаются назад. Цанга 13 заходит в коническое отверстие втулки 2 и зажимает обрабатываемую деталь.

В процессе резания при возврате протяжки в исходное положение делительная головка поворачивает цанговый патрон на угол 24° для обработки очередной впадины зубчатого сектора.

Рисунок 4.1.1.1 - Силы, возникающие при закреплении вала сошки в цанговом патроне

4.1.2 Расчет радиальной силы закрепления детали цангой

Исходные данные для расчета:

1. Деталь - вал сошки. Материал - сталь 20Х2Н4А.

2. Обработка - чистовое протягивание впадин зубчатого сектора.

3. Подъём на зуб протяжки - 0,013 мм.

4. Максимальное число одновременно работающих зубьев =2.

5. Максимальная ширина обработки В=7 мм.

6. Главная составляющая силы резания при протягивании

Н, (4.1.2.1)

где к=1,0 - коэффициент, учитывающий охлаждение.

Усилие зажима детали определяется с учетом потерь на трение, возникающих по конусу и при контакте лепестков цанги с деталью.

Условие равновесия детали под действием силы резания, согласно расчетной схеме на рисунке 4.1.1.1.

(4.1.2.2)

где k - коэффициент запаса, равен 2,5.

Осевая сила равна:

, (4.1.2.3)

где в - угол наклона исходного контура, равен 7,5°.