.1.1 Технологичность конструкции по материалу детали

Работа добавлена на сайт samzan.net:

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛИ

Технологичность конструкции изделия, согласно ГОСТ 14.205-83 представляет собой совокупность свойств конструкции, определяющий ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Отработка на технологичность обязательна на всех стадиях создания изделий.

Качественая оценка технологичности

1.1.1 Технологичность конструкции по материалу детали.

Материал рессоры сталь 30Х3ВА по ГОСТ 4543-71. Основные данные представлены в таблицах 1.1 – 1.5.

Таблица 1.1 Общие сведения

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение

Валы, оси, шестерни и другие особо ответственные детали

Таблица 1.2 Химический состав

Химический элемент	%
Ванадий (V)	0,10…0,25
Кремний (Si)	0,17…0,37
Марганец (Mn)	0,25…0,50
Медь (Cu), не более	<0,30
Молибден (Mo)	0,20…0,30
Сера (S), не более	<0,025
Углерод (С)	0,28…0,33
Фосфор (P), не более	<0,025
Хром (Cr)	2,60…3,20

Таблица 1.3 Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	KCU, Дж/м2	HB	σв
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 590 °С, воздух.	78
Поковки. Закалка. Отпуск.	44	248…293	785
Нормализация.	49	262…311	835
Закалка. Отпуск.	39	262…311	685

Таблица 1.4 Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1200˚С, конца 850˚С.

Таблица 1.5 Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	730
Ac3	770

Физические свойства: плотность материала Не применяется для сварных конструкций. К отпускной способности не склонна.

Исходя из представленных данных, можно сделать вывод о средней технологичности детали по ее материалу.

1.1.2 Технологичность конструкции по геометрической форме.

Вал-рессора представляет собой тело вращения цилиндрической формы с переменным диаметром. Вдоль оси вращения выполнены два не сквозных отверстия, разного диаметра.

Заготовка выполнена на кривошипно гарячештамповочном прессе с максимальным приближением размеров и формы к готовой детали, но эти отверстия не возможно получить штамповкой. Необходимо применять операции сверления, а значит станки 2-ой группы.

Наличие шлиц на двух внешних поверхностях обусловливает применение специального режущего инструмента и оборудования. Для зубофрезерной операции необходимы станки 5 группы.

Все остальные поверхности могут быть получены токарной или фрезерной обработкой.

Из всего перечисленного можно сделать вывод, что деталь по конструкции и геометрической форме средней технологичности.

1.1.3 Технологичность конструкции по простановке размеров.

Для большинства поверхностей данной детали существует возможность совмещения конструкторской базы с установочной и исходной. А это значит, что в большинстве случаев принцип совмещения баз выполняется. Отсюда можно сделать вывод, что по простановке размеров данная деталь является технологичной.

1.1.4 Технологичность относительно средств контроля.

Для контроля размеров и параметров поверхностей данной детали, используются стандартные средства измерения, имеющие довольно простую конструкцию и высокую точность измерения. Заданная точность поверхностей позволяет использовать такие средства контроля, как штангенциркуль, микрометр, скобы и др. Исходя из этого, конструкция детали технологична относительно средств контроля.

1.1.5 Технологичность с точки зрения получения заготовки.

Для изготовления деталей авиационных агрегатов используют следующие виды заготовок: прокат, поковки, отливки.

Выбор метода получения заготовки в условиях серийного производства определяется назначением и конфигурацией детали.

Заготовку, наиболее приближённую по форме к готовой детали можно получить литьём. Однако эксплуатационные требования по прочности и долговечности работы детали исключают этот метод получения заготовки.

Применение прутка наиболее целесообразно при мелкосерийном и единичном производстве.

Требования совпадения направления волокон и контуров детали предопределяет получение заготовки пластическим деформированием. Такие заготовки (поковки) могут быть получены ковкой или штамповкой.

Ковка, как малопроизводительный процес и обеспечивающий большие припуски, применяют, в основном, в условиях опытного и единичного производства.

Штамповка применима в условиях серийного производства. Наиболее точные поковки можно получить штамповкой в закрытых штампах.

С целью повышения пластичности материала, а также снижения энергозатрат на получение поковки, позволяющее применить менее мощное (а значит и дешёвое) оборудование отдаётся предпочтение КГШП.

В отличии от использования в качестве заготовки проката, данный метод формирует наиболее подходящую конфигурацию заготовки, что в свою очередь существенно увеличивает коэффициент использования материала и уменьшает объем последующей обработки резанием.

В отличие от использования в качестве заготовки отливки, данный метод формирует структуру металла, которая в наибольшей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к изготавливаемой детали (механические свойства).

Потери металла на облой при штамповке достигают 20%;

Необходимость обрезки облоя требует изготовления специальных штампов и дополнительной мощности оборудования.

1.2 Количественная оценка технологичности

1.2.1 Определим уровень технологичности детали по точности обработки.

В детали имеются поверхности со следующей точностью:

- 8 квалитет – 3;

- 9 квалитет – 4;

- 10 квалитет – 4;

- 11 квалитет – 3.

Определим средний квалитет точности обработки изделия:

(1.1)

Уровень технологичности детали по точности обработки:

(1.2)

Поскольку , деталь по этому показателю является технологичной.

1.2.2 Определим уровень технологичности детали по шероховатости.

В детали имеются поверхности со следующими уровнями шероховатости:

- Rz 10 – 12;

- Rz 20 – 4;

- Rz 40 – 4.

Определим средний уровень шероховатости поверхностей изделия:

(1.3)

Уровень технологичности детали по шероховатости поверхностей:

(1.4)

Так как , то по этому показателю деталь тоже технологична .

2 ВЫБОР МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

2.1 Выбор и обоснование метода оборудования и параметров формо-образования заготовки

Применение прутка наиболее целесообразно при мелкосерийном и единичном производстве.

в отличии от использования в качестве заготовки проката, данный метод формирует наиболее подходящую конфигурацию заготовки, что в свою очередь существенно увеличивает коэффициент использования материала и уменьшает объем последующей обработки резанием;
в отличие от использования в качестве заготовки отливки, данный метод формирует структуру металла, которая в наибольшей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к изготавливаемой детали (механические свойства);
потери металла на облой при штамповке достигают 20%;
необходимость обрезки облоя требует изготовления специальных штампов и дополнительной мощности оборудования.

Величины припусков на обработку и допуски на размеры заготовки зависят от ряда факторов, степень влияния которых различна для различных способов получения заготовки:

- материал заготовки, тип и метод получения;

- конфигурация заготовки;

- требования, предъявляемые к механической обработке.

Массу детали возьмем с заводского чертежа детали:

(2.1)

где Мп.р – расчетная масса поковки, Кр=1,6 – расчетный коэффициент.

Определим объем и массу простой фигуры:

Рисунок 2.1 – Эскиз поковки

Объем простой фигуры:

(2.1)

Масса простой фигуры:

(2.2)

где - плотность стали,

Степень сложности поковки:

По ГОСТ 7505-89 припуски на механическую обработку представлены в таблице 2.9.

Таблица 2.2 Припуски на механическую обработку

Размер, мм

Припуск, мм

Допуск на размер

Н1=99,100

Н2=49,900

Н3=37,900

Д1=24,100

Д2=19,500

Д3=34

3,0

2,9

2,1

1,9

3 РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО ЧИСЛА ПЕРЕХОДОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЕЛЕМЕНТАРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ

Число переходов, необходимых для обработки каждой из поверхностей детали, их состав по применяемым методам обработки определяется соотношением характеристик точности размеров, формы и шероховатости одноименных поверхностей исходной заготовки и готовой детали.

Уменьшение отклонений операционных размеров от их номинальных значений после выполнения технологического перехода выражается уточнением:

(3.1)

где Т – допуск на размер, мм.

Существенное уменьшение исходной погрешности размера заготовки происходит за 2 первых перехода. В дальнейшем погрешность уменьшается, так как упругие отжатия системы СПИД перестают быть определяющим фактором.

Зависимость для определения количества переходов обработки из условия обеспечения заданной точности размера:

(3.2)

где 0,46 - эмпирическая величина, зависящая от всех условий обработки.

При этом следует учитывать, что каждый переход обработки резанием повышает точность размера на 2…3 квалитета (черновые – до 4-х квалитетов). Уменьшение шероховатости после выполнения технологического перехода выражается коэффициентом:

(3.3)

где Rz – шероховатость заготовки и детали.

Определим количество переходов обработки из условия обеспечения заданной шероховатости поверхности:

(3.4)

При определении числа переходов, необходимого для обеспечения заданной шероховатости поверхности, необходимо учитывать, что в ходе механической обработки шероховатость поверхности уменьшается сначала резко (после черновых переходов в 4…5 раз), а затем медленно (при выполнении завершающих отделочных переходов – в 1,5…2 раза).

Расчет числа переходов приведен в таблице 3.1.

Деталь с указанием всех ее поверхностей, для которых ведется расчет числа переходов представлена на рисунке 3.1.

В качестве примера произведём расчёт поверхности 5 20h9-0.052 Rz10.

Принятое число переходов

Изменение точности и шероховатости по переходам распределяется по правилу прогрессирующего убывания. Следовательно, точность операционных размеров будет изменяться по переходам следующим образом:

IT16 (заготовка) – h12 – h10 – h9.

Шероховатость поверхности заготовки должна изменяться по переходам таким образом:

Rz160 (заготовка) – Rz80 – Rz25 – Rz10.

Следовательно, заданную точность размера, формы, шероховатость поверхности детали можно достичь после трех переходов механической обработки:

Точение черновое.
Точение чистовое.
Шлифование.

Аналогично формируются возможные варианты обработки других поверхностей детали.

№ п-п	Размер, мм	Точность, мкм	Шерох. Rz	Число ступеней обработки	Точность по ступеням	Шероховатость по поверхностям	Методы обработки
Дет	Заг	Дет	Заг	Дет	Заг	nт	nш	n	1	2	3	4	1	2	3	4
4	Ø17		IT8 27	IT16 900	10	160	3,31	3	3	12/ 210	10/ 84	8/ 27		80	25	10	1.Черновое точение 2.Чистовое точение 3.Полировка
5	Ø20		IT9 52	IT16 900	10	160	2,6	3	3	12/ 210	10/ 84	9/ 52		80	25	10	1.Черновое точение 2.Чистовое точение 3.Полировка
6	Ø15		IT8 27	IT16 900	10	160	3,31	3	3	12/ 210	10/ 84	8/ 27		80	25	10	1.Черновое точение 2.Чистовое точение 3.Полировка
9	Ø12		IT8 27	IT16 900	10	160	2,6	3	3	12/ 210	10/ 84	8/ 27		80	25	10	1.Черновое точение 2.Чистовое точение 3.Полировка
10	Ø31		IT9 62	IT16 900	10	160	2,6	3	3	12/ 250	10/ 100	9/ 62		80	25	10	1.Черновое точение 2.Чистовое точение 3.Полировка
13	Ø6		H10 48		20			2	2	12/ 150	10/ 48			40	20		1.Сверление 2.Зенкерова ние
20	Ø8		H12 58		20			2	2	12/ 150	10/ 58			40	20		1.Сверление 2.Зенкерова ние
3					10	160		3	3					80	40		1.Черновая подрезка торца 2. Шлифова ние

Таблица 3.1 Число переходов механической обработки

Продолжение таблицы 3.1

№ п-п	Размер, мм	Точность, мкм	Шерох. Rz	Число ступеней обработки	Точность по ступеням	Шероховатость по поверхностям	Методы обработки
Дет	Заг	Дет	Заг	Дет	Заг	nт	nш	n	1	2	3	4	1	2	3	4
7					10	160		3	3					80	40		1.Черновая подрезка торца 2. Шлифова ние
8					10	160		3	3					80	40		1.Черновая подрезка торца 2. Шлифова ние
15					10	160		3	3					80	40		1.Черновая подрезка торца 2. Шлифова ние

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

4.1 Расчет припусков и операционных размеров тел вращения расчетно аналитический метод

Расчет припусков и операционных размеров-диаметров этим методом проведем для поверхности №4 - Ø17h8() (рис.4.1).

Расчет минимального припуска на обработку для тел вращения расчетно-аналитическим методом производят по следующей формуле:

(4.1)

Величины Rz, h, Δ и ε определяются исходя из принятых методов обработки, способов базирования заготовки и т.п.

Расчет производим с помощью таблицы 4.1, в которую заносим как исходные данные, так и результаты расчета.

По плану технологического процесса составляем маршрут обработки поверхности 1 и заносим соответственно номера и наименования операций обработки.

Величину шероховатости Rz так же определяем с плана технологического процесса. Глубина дефектного слоя h, которая характеризует состояние поверхности заготовки после обработки разными методами, определяется по таблицам точности и качества обработки соответствено к величине [1, с. 186 т. 12; с. 188 т. 25].

После штамповки принимаем: Rz = 160 мкм, h = 210 мкм. Черновое точение позволяет уменьшить шероховатость и глубину дефектного слоя соответственно до Rz = 80 мкм, h=100 мкм; чистовым точением достигаем Rz =25 мкм, h=30 мкм; шлифование позволяет уменьшить шероховатость и глубину дефектного слоя соответственно до Rz = 10 мкм, h=14 мкм.

Пространственные отклонения Δ для штамповки выражаются короблением заготовки Δкор и смещением одних ее элементов относительно других Δсм:

(4.2)

Δсм и Δкор находим по справочным данным [1,с.187,т.18;с.138,т.20]

Для остальных операций:

(4.3)

где Ку- коэффициент уточнения, который определяется для различных операций [1, с.190,т.29].

Исходя из вышеизложенного, определим величины пространственных отклонений для всех операций обработки поверхности 4 и внесем в таблицу 4.1:

– штамповка

– оп.020

– оп.035

– оп.070

Погрешность установки заготовки Е определяем по таблице 13 [1,с.42]:

Е020=40 мкм;

Е035=20 мкм;

Е070=20 мкм;

Полученные значения погрешности установки заносим в табл. 4.1.

По формуле 4.1 определяем минимальные расчетные припуски на обработку:

Аналогичным образом определяем минимальные расчетные припуски на обработку для всех остальных операций и заносим в таблицу 4.1.

Вычислим номинальный расчетный припуск на обработку:

(4.4)

Полученное значение заносим таблицу 4.1.

Для операции 070:

Для предыдущих операций:

(4.5)

Dmax i получается путём округления Dр i

(4.6)

Для операции 035:

Аналогично получаем для всех последующих операций и заносим в таблицу 4.1.

Расчет принятых припусков на обработку осуществляется по следующим формулам:

(4.7)

(4.8)

Для операции 020:

Аналогично получаем для всех последующих операций и заносим в таблицу 4.1.

Все результаты расчета представлены в таблице 4.1

Технологические операции	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск, мм	Допуск размера,мм	Расчетный припуск	Расчетный размер, мм	Принятый размер, мм	Предельные значения припуска, мм	Простр. отклонения, мкм	Ку.о.	Операцион-ный размер, мм
№	Наименование	Rz	h	ΔΣ	εy	2Zmin	T	2zном мм	Dр	Dmax	Dmin	2Zmax	2Zmin	Δц	Δкор
Поверхность № 4: Наружная цилиндрическая, Ø 20h8(-0,027); Ra 2,5;
005	Заготовительная	160	210	500	-	-	0,900	-	19,472	19,5	18,6	-	-	300	400	-
020	Токарная	80	100	30	40	872	0,210	1,772	17,626	17,7	17,49	2,01	0,9	18	24	0,06
035	Токарная	25	30	20	20	216	0,084	0,426	17,167	17,2	17,116	0,584	0,29	12	16	0,04
070	Шлифовальная	10	14	10	20	83	0,027	0,167	17	17	16,973	0,227	0,227	6	8	0,02
Поверхность №20: Внутреняя цилиндрическая, Ø 8H10; Ra 2,5;
045	Токарная	35	55	63	20	-	0,150	-	7,677	7,658	7,6	-	-	63	20	-
045	Токарная	20	50	2,5	20	173	0,058	0.323	8	8,058	8	0,458	0,342	2,5	0,8	0,04

Таблица 4.1 Расчет припусков и операционных размеров аналитическим методом

Расчет припусков и операционных размеров тел вращения нормативным методом

Данным методом проводим расчет припусков и операционных размеров-диаметров для всех точных поверхностей (то есть за исключением тех, которые получаем одной обработкой).

Рассмотрим расчет припусков и операционных размеров для

поверхности №4 - Ø17h8() вал-ресоры.

С плана технологического процесса определяем маршрут обработки поверхности и заносим его в таблицу 4.2. Также с планна получаем точность обрабки для каждой операции.

Рекомендуемый припуск 2Zном находим по таблице П.5.1. [2, с. 113] (выбор проводим для промежуточных диаметров 10…18 мм и длины обрабатываемой части до 120 мм):

для шлифовальной операции (оп. 070): 2Zном.р.070 = 0,150 мм;
для токарной операции (оп. 035): 2Zном.р.035 = 0,500 мм;
для токарной операции (оп. 020): 2Zном.р.020 = 1,700 мм.

Аналогично проводится выбор припусков для всех остальных операций.

Заполнение столбцов таблицы 4.2 начинаем с последнего уровня обработки, для которого размеры, что расчитываются и принимаются, равны размеру готовой детали, то есть:

Размеры, что расчитываются, на предыдущих ступенях обработки определяются как сумма принятого размера и соответствующего ему припуску, что рекомендуется на данной ступени обрабки, то есть:

Тогда для токарной операции (оп.035):

мм.

Аналогично проводится вычисление размеров, которые нужно найти, для всех остальных операций.

После нахождения расчетных размеров Dр находим принятые размеры Dmax и Dmin. Dmax будет равнятся сумме Dр и положительной части поля допуска на размер. На данной поверхности обработка ведется по одностороннему квалитету h ( за исключением штамповочной операции), положительная часть которого равна 0, поэтому Dmax i= Dр i.

Dmin будет равняться разнице Dр и отрицательной части поля допуска на размер.

Получим:

Для шлифовальной операции (оп.070):

Аналогично расчет проводится для всех ступеней обработки данной поверхности.

Принятые припуски на обработку 2Zmax и 2Zmin рассчитываются следующим образом

Для шлифовальной операции (оп.070):

Аналогичным образом получаем результат на всех остальных операциях и вносим их в таблицу 4.2.

Аналогично проводим расчет технологических размеров-координат и припусков на обработку для всех других цилиндрических поверхностей детали.

Таблица 4.2 Расчет припусков и операционных размеров нормативным методом

Технологическа операция	Припуск, мкм	Допуск размера, мм	Расчетный припуск,мм	Расчетный р-р, мм	Принятые р-ры, мм	Принятые припуски,мм	Операционный р-р, мм
№	Наиминование	Zmin	Т	2Zном	Dp	Dmax	Dmin	2Zmax	2Zmin
Поверхность №4: Ø17h8(-0,027)
005	Заготовительная	-	0,900	-	20,5	20,5	19,6	-	-
020	Токарная	1,7	0,210	2,600	17,91	17,9	17,69	2,81	1,7
035	Токарная	0,5	0,084	0,710	17,234	17,2	17,116	0,784	0,49
070	Шлифовальная	0,15	0,027	0,234	17	17	16,973	0,227	0,116
Поверхность №5: Ø20h9(-0,052)
005	Заготовительная	-	0,900	-	25,1	25,1	24,2	-	-
015	Токарная	1,7	0,210	2,6	22,51	22,5	22,29	2,6	1,7
030	Токарная	0,5	0,084	0,71	21,764	21,8	21,716	0,784	0,49
060	Шлифовальная	0,18	0,052	0,264	21,5	21,5	21,448	0,352	0,216
Поверхность №6: Ø15h8(-0,027)
005	Заготовительная	-	0,900	-	18,30	18,3	17,4	-	-
020	Токарная	1,4	0,210	2,3	16,01	16	15,79	2,51	14
025	Токарная	0,5	0,084	0,71	15,234	15,3	15,216	0,784	0,49
070	Шлифовальная	0,15	0,027	0,234	15	15	14,973	0,327	0,216
Поверхность №9: Ø12h8(-0,027)
005	Заготовительная	-	0,900	-	15,3	15,3	14,4	-	-
010	Токарная	1,4	0,210	2,3	13,01	13	12,79	2,51	1,4
040	Токарная	0,5	0,084	0,71	12,234	12,3	12,216	0,784	0,49
070	Шлифовальная	0,15	0,027	0,234	12	12	11,973	0,327	0,216

Продолжение таблицы №4.2

Технологическа операция	Припуск, мкм	Допуск размера, мм	Расчетный припуск,мм	Расчетный р-р, мм	Принятые р-ры, мм	Принятые припуски,мм	Операционный р-р, мм
№	Наиминование	Zmin	Т	2Zном	Dp	Dmax	Dmin	2Zmax	2Zmin
Поверхность №10: Ø31h9(-0,052)
005	Заготовительная	-	0,900	-	34,3	34,3	33,4	-	-
015	Токарная	1,4	0,210	2,3	32,01	32	31,79	2,51	1,4
030	Токарная	0,5	0,084	0,71	31,264	31,3	31,216	0,784	0,49
070	Шлифовальная	0,18	0,062	0,264	31	31	30,938	0,362	0,216
Поверхность №13: Ø6Н10(+0,048)
005	Сверление	-	0,150	-	5,75	5,85	5,70	-	-
015	Зенкирование	0,1	0,058	0,250	6	6,048	6	0,348	0,15

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ

5.1 Расчет линейных операционных размеров

Разработка размерной схемы формообразования происходит в несколько этапов. Сначала изображаем эскиз детали. На данном эскизе условно изображаем слои операционных припусков. Количество операционных припусков для любой плоской поверхности вала определяют пользуясь укрупненным графическим планом изготовления вала. Нумеруем исходные, промежуточные и окончательные торцевые поверхности слева направо. Проставляем, в соответствии с топографией размеров на рабочем чертеже, расстояния между плоскими торцевыми поверхностями вала и именуем эти размеры буквами русского алфавита А…Г. Через плоские торцевые поверхности вала, которым присвоены номера, проводим вертикальные линии. После, в областях, соответствующих определенному номеру операции, пользуясь эскизами установки и обработки, строят технологические размеры. Процесс их построения следующий: на вертикальной линии, проходящей через плоскую поверхность, являющуюся по отношению к обрабатываемой на данной операции поверхности исходной базой, ставят точку; из этой точки проводят горизонтальную линию со стрелкой, подходящей к обрабатываемой поверхности. Также на размерную схему наносят расстояния между исходными торцевыми поверхностями вала (размеры заготовки). При этом необходимо проверить, удовлетворяет ли размерная схема следующему правилу: количество технологических размеров и размеров заготовки должно совпадать с количеством замыкающих размеров, которыми являются размеры, заданные конструктором, и операционные припуски, к каждой поверхности, кроме корневой, должна подходить только одна стрелка.

После построения размерной схемы формообразования плоских торцев выявляем и строим схемы технологических размерных цепей. Пользуясь этими схемами, составляем уравнения размерных цепей. Составление размерных цепей начинаем с последней операции формообразования торцев. При этом необходимо иметь ввиду, что в размерной цепи обязательно должно быть искомое звено и только одно замыкающее звено. В квадратных скобках указываем замыкающие звенья, которыми могут быть либо операционные припуски, либо конструкторские размеры. На основании составленных технологических размерных цепей составляем уравнения и ищем величины искомых звеньев с уточнением величин замыкающих звеньев.

Размерная схема формообразования плоских торцевых поверхностей вала изображена на рисунке 5.1.

Схема технологических размерных цепей изображена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.1 Размерная схема формообразования плоских торцев вала-рессоры.

Рисунок 5.2 Схемы размерных цепей.

Расчет припусков на торцевые поверхности

Величины операционных припусков будем определять, пользуясь расчётно-аналитическим методом, поскольку он позволяет найти минимально допустимое значение припуска в отличие от нормативного метода. Последний позволяет определять номинальные значения операционных припусков, пользуясь нормативными таблицами.

В качестве примера рассмотрим расчёт припусков для торца 7, который координирован относительно торца 3 размером Адет=50+0,1 ( рисунок 5.1).

Припуски на обработку торцевых поверхностей определяются по формуле:

(5.1)

Шероховатость торца, величину погрешности установки и глубину дефектного слоя определяем, пользуясь методикой, рассмотренной в пункте 4.1 данной работы:

токарная черновая (операция 015): Rz 80; h = 80 мкм, = 40 мкм;
токарная чистовая (операция 035): Rz 25; h = 30 мкм, = 30 мкм;
шлифование окончательное (операция 080): Rz 10; h = 12 мкм, = 20 мкм.

Порядок величин суммарных пространственных отклонений формы плоских поверхностей торцев мал по сравнению с другими составляющими, входящими в формулу 5.1, и поэтому не учитывается при расчёте.

Определив все составляющие, входящие в формулу 5.1, определим значение операционных припусков:

токарная черновая: = 0,200 мм;
токарная чистовая: = 0,085 мм;
шлифование окончательное: = 0,042 мм.

Аналогично ведем расчёт операционных припусков для других торцевых поверхностей. Результаты расчёта заносим в таблицу 5.1.

Таблица 2.1 – Расчёт припусков на обработку торцевых поверхностей вала расчётно-аналитическим методом

Технологические операции	Элементы припуска, мм	Расчётный припуск Zmin, мкм
№	Наименование	Rz	h	ΔΣ	εy
Поверхности № 3; 15: 91h10(-0,22)
005	Заготовительная	160	100	0	-	-
010	Токарная	80	60	0	80	0,220
015	Токарная	80	60	0	80	0,220
Поверхность № 7: 50H10(+0,100)
005	Заготовительная	100	100	0	-	-
015	Токарная	80	60	0	40	0,180
035	Токарная	25	40	0	30	0,095
080	Шлифовальная	10	15	0	20	0,045
Поверхность № 8: 38H10(+0,100)
005	Заготовительная	100	100	0	-	-
010	Токарная	80	60	0	40	0,18
040	Токарная	25	40	0	30	0,095
080	Шлифовальная	10	30	0	30	0,07

Расчёт операционных размеров-координат торцевых поверхностей вала ведем в соответствии с изображенными выше схемами технологических размерных цепей.

Таблица 5.2 Определение операционных размеров на обработку торцевых поверхностей

Замыкающий размер, мм	Исходное уровнение	Расчетный размер, мм	Т, мм	Принятый р-р, мм	Предельное значение припуска, мм
1	2	3	4	5	6
Адет=50+0,100	-Адет+А080min=0	А080min=Адет=50	+0,100	А080=50+0,100
Сдет=38+0,100	-Сдет+С080min=0	С080min=Сдет=38	+0,100	С080=38+0,100
Z7-8min=0,07	C080min-C040min-Z7-8min=0	C040min=C080min-Z7-8min=38-0,07=37,930	+0,160	C040=37,77+0,160
Z5-6min=0,045	A080min-A035min-Z5-6min=0	A035min=A080min-Z5-6min=50-0,045=49,955	+0,100	A035=49,855+0,100
Z4-5min=0,095	A035min-A015min-Z4-5min=0	A015min=A035min-Z4-5min=49,955-0,095=49,860	+0,160	A015=49,700+0,160
Bдет=91-0,220	-Вдет+В015=0	В015min=Вдет=91	-0,220	В015=91-0,220
Z1-2min=0,220	B015min-B010min+Z1-2min=0	B010min=B015min+Z1-2min=91+0,220=91,220	-0,220	B010=91,440-0,220
Z8-9min=0,095	C040min-C010min-Z8-9min=0	C010min=C040min-Z8-9min=37,930-0,095=37,835	+0,160	C010=37,675+0,160
Z3-4min=0,180	Aзагmin+Z3-4min-Z1-2min-A015min=0	Aзагmin=Z1-2min+A015min-Z3-4min=0,220+49,860-0,180=49,9	+0,250	Aзаг=49,65+0,250
Z11-12min=0,220	Bзагmin-В010min-Z11-12min=0	Bзагmin=B010min+Z11-12min= =91,220+0,220=91,440	-0,220	Bзаг=91,660-0,220
Z9-10min=0,180	Z9-10min+Cзагmin-C010min-Z11-12min=0	Cзагmin=C010min+Z11-12min-Z9-10min=37,835+0,220-0,180=37,875	+0,250	Cзаг=37,625+0,250

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

6.1 Разработка эскизов для типовых операций-представителей, выбор оборудования, расчет режимов резания

6.1.1 Операция 010. Токарная.

На токарно-винторезном станке 16Л20 за один установ производят черновую обработку пяти поверхностей рессоры. Операцию выполняют за пять переходов: подрезка торца 15, точение фаски 16, точение поверхности 11, точение канавки 9, подрезка торца 8. Способ крепления заготовки – в трехкулачковом патроне с упором в торец. Эскиз обработки приведен на рис. 6.1

Рисунок 6.1 Эскиз обработки заготовки на токарной операции

6.1.1.1 Переход 005

Подрезать торец 15 диаметром =17,5 мм. Припуск на обработку t=2,450 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz80 мкм.

1. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной резец отогнутый левый ГОСТ 18868 - 73 [8, с. 119, т. 4]. Материал рабочей части – пластины из быстрорежущей стали Р6М5. Материал корпуса – сталь 45. Эскиз инструмента приведен на рис.6.2.

Рисунок 6.2 Эскиз инструмента

Табл. 6.1.1. Размеры и геометрические параметры режущей части резца

мм

Мм

мм

а,

мм

φ,°

φ1,°

γ,°

γ1,

100

0,5

-2

0,3

2. Определяем коэффициент КГ и показатель степени nV в зависимости от группы материала по способности к обработке [2, с. 262, т. 2]: для хромоникелевых сталей при обработке резцами с твердого сплава КГ = 0,8 и nv = 1,0.

3. Поправочный коэффициент КMV, учитывающий влияние физико-механических свойств материала:

(6.1)

4. По таблице 5 [2, с. 263] определяем коэффициент КПV , что учитывает влияние состояния поверхности заготовки. Поскольку поверхность еще не обработана, то КПV =0,8.

5. Поправочный коэффициент КИV , что учитывает влияние инструментального материала, принимаем КИV=1.

6. Номинальный припуск на обработку t=z=2,450 мм.

7. Подачу определяем по таблице 14 [2, с. 268] в зависимости от шероховатости и радиуса вершины резца. Таким образом, подача s= 0,47 мм/об.

8. Скорость резания рассчитываем по формуле [2, с. 265]:

(6.2)

где, CV, x, y, m – коэффициенты и показатели степени [2, с. 269, т. 17], которые выбираются в зависимости от вида токарной операции, рабочей подачи и материала режущей кромки резца, КV = КMV·КПV·КИV·КφV·Кφ1V (КφV и Кφ1V – коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 271, т. 18]).

8. Определим частоту вращения шпинделя станка:

(6.3)

9. Фактическую скорость определяем следующим образом:

(6.4)

10. Рассчитаем основное время обработки:

(6.5)

где, (6.6)

lподв, lврез, lр.х., lпереб – соответственно длина подвода, врезания, рабочего хода и перебега резца

11. Вычислим тангенциальную силу резания:

(6.7)

где CР, x, y, n – коэффициенты и показатели степени [2, с. 273, т. 22], которые выбираются в зависимости от вида токарной операции и материала режущей кромки резца;

КP = ; Кφp, Кγp, Кλp, Кrp — коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 275, т. 23],

- поправочный коэффициент, что учитывает влияние качества материала, что обрабатывается, на силовые параметры [2, с. 264, т. 9].

12. Определим мощность резания:

(6.8)

(6.9)

13. Выбираем станок токарный 16Л20 [2, с. 15, т. 9].

Параметры станка:

наибольший диаметр обрабатываемом заготовки:

над станиной 400

над суппортом 210

наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя 34
наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1500
частота вращения шпинделя, об/мин 16-1600
число скоростей шпинделя 21/18
наибольшее перемещение суппорта:

продольное 1440

поперечное 240

подача суппорта, мм/об (мм/мин):

продольная 0,05-2,8

поперечная 0,025-1,4

число степеней подач -
скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

прокольного 4000

поперечного 2000

мощность электродвигателя главного привода, кВт 6,3
масса 2050

По паспорту станка принимаем:

-частоту вращения шпинделя

-подачу Sприн=0,44мм/об.

Фактическую скорость определяем следующим образом:

Рассчитаем основное время обработки:

Вычислим тангенциальную силу резания:

КP = ; Кφp, Кγp, Кλp, Кrp — коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 275, т. 23],

Определим мощность резания:

6.1.1.2 Переход 010

Точить фаску 16 диаметром =17,5 мм до диаметра =13,5 мм под углом 45˚. Припуск на обработку торца 2 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 80.

1. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной резец с углом в плане 45ْ левый ГОСТ 18869 - 73 [8, с. 119, т. 5]. Материал рабочей части – пластины из быстрорежущей стали Р6М5. Материал корпуса – сталь 45. Эскиз инструмента приведен на рис..

Рисунок 6.3 Эскиз инструмента

Размеры и геометрические параметры режущей части резца:

h=10 мм, b=10мм, L=60 мм, l=30 мм, R=0,5 мм.

2. Все выбранные коэффициенты и остальные выше перечисленные параметры оставляем такими же.

3. Номинальный припуск на обработку t=z=2 мм.

4. Скорость резания рассчитываем по формуле [2, с. 265]:

КV= =0,430

5. Определим частоту вращения шпинделя станка:

Согласно паспортным данным nприн=1600 об/мин

6. Фактическую скорость определяем следующим образом:

7. Рассчитаем основное время обработки:

где,

где, lподв, lврез, lр.х., lпереб – соответственно длина подвода, врезания, рабочего хода и перебега резца

8. Вычислим тангенциальную силу резания:

где, CР, x, y, n – коэффициенты и показатели степени [2, с. 273, т. 22], которые выбираются в зависимости от вида токарной операции и материала режущей кромки резца;

КP = ; Кφp, Кγp, Кλp, Кrp — коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 275, т. 23],

КP ==0,81

9. Определим мощность резания:

6.1.1.3 Переход 015

Точить поверхность 11 диаметром =17,5 мм и длиной l=37,6 мм с подрезкой торца 8. Припуск на обработку торца 0,18 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 80.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной упорный отогнутый резец с углом в плане 95ْ левый ГОСТ 18870 - 73 [8, с. 120, т. 6]. Материал рабочей части – пластины из быстрорежущей стали Р6М5. Материал корпуса – сталь 45. Эскиз инструмента приведен на рисунке

Рисунок 6.4 Эскиз инструмента

Размеры и геометрические параметры режущей части резца:

h=25 мм, b=16мм, L=140 мм, n=6 мм, l=20 мм, R=1 мм.

1. Номинальный припуск на обработку t=z=1мм.

2. Все выбранные коэффициенты и остальные выше перечисленные параметры оставляем такими же.

3. Скорость резания рассчитываем по формуле [2, с. 265]:

где CV, x, y, m – коэффициенты и показатели степени [2, с. 269, т. 17], которые выбираются в зависимости от вида токарной операции, рабочей подачи и материала режущей кромки резца, КV = КMV·КПV·КИV·КφV·Кφ1V (КφV и Кφ1V – коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 271, т. 18]).

КV= =0,43

4. Определим частоту вращения шпинделя станка:

Согласно паспортным данным nприн=1600 об/мин

5. Фактическую скорость определяем следующим образом:

6. Рассчитаем основное время обработки:

lподв, lврез, lр.х., lпереб – соответственно длина подвода, врезания, рабочего хода и перебега резца

7. Вычислим тангенциальную силу резания:

КP = ; Кφp, Кγp, Кλp, Кrp — коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 275, т. 23],

КP ==0,81

8. Определим мощность резания:

6.1.1.4 Переход 020

Точить канавку 9 с диаметром 13 мм и длиной 7,46 мм. Припуск на обработку канавки 2,25 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 80.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный отрезной резец с пластинами из твердого сплава ГОСТ 18884 - 73 [8, с. 120, т. 6]. Материал рабочей части – пластины из твердого сплава Т15К6. Материал корпуса – сталь 45. Эскиз инструмента приведен на рисунке

Рисунок 6.4 Эскиз инструмента

Размеры и геометрические параметры режущей части резца:

h=16 мм, b=10мм, L=100 мм, Р=20 мм, l=3 мм.

1. Номинальный припуск на обработку t=z=2,25 мм.

2. Все выбранные коэффициенты и остальные выше перечисленные параметры оставляем такими же.

3. Скорость резания рассчитываем по формуле [2, с. 265]:

Определим частоту вращения шпинделя станка:

Согласно паспортным данным nприн=200 об/мин

5. Фактическую скорость определяем следующим образом:

6. Рассчитаем основное время обработки:

где lподв, lврез, lр.х., lпереб – соответственно длина подвода, врезания, рабочего хода и перебега резца.

7. Вычислим тангенциальную силу резания:

КP = ; Кφp, Кγp, Кλp, Кrp — коэффициенты, что учитывают влияние параметров резца [2, с. 275, т. 23],

КP ==0,81

8. Определим мощность резания:

6.1.2 Операция 060. Шлифовальная.

Рисунок 6.5 – Эскиз установки и обработки заготовки.

На рассматриваемой операции шлифуются поверхности 5 и 2. Шлифование осуществляется методом врезания; полный цикл; чистовое шлифование.

Расчет проводим для поверхностей 5 и 2.

Припуски на обработку:

поверхность 5: z = 0,200 мм;
поверхность 2: z = 0,250 мм.

6.1.2.1 Шлифовать поверхность 5

1. Выбор абразивного инструмента.

Для шлифования поверхности диаметром 21,5 мм выбираем шлифовальный круг прямого профиля на керамической связке ПП 400х50х50 СМ2 К1 А2 35 15П 33А (2, стр.252, т.169).

Рисунок 6.7 – Круг ПП (модифицированный)

2. Окружную скорость заготовки можно определить как:

(6.10)

3. Частоту вращения заготовки определяем по формуле:

(6.11)

4. Окружную скорость абразивного круга принимаем: Vк=30(м/с).

5. Продольную подачу вычисляем в долях высоты круга:

(6.12)

где кв=0,3…0,7, выбираем кв=0,3, тогда

6. Минутную продольную подачу вычисляем по формуле:

(6.13)

7. Определяем длину рабочих ходов стола, она равна длине шлифуемой поверхности Lрх=8 мм.

8. Определяем число одинарных и двойных ходов стола в минуту:

(6.14)

и (6.15)

9. Рассчитываем поперечную подачу (глубину шлифования) на один ход стола:

10. Вычисляем основное время обработки в соответствии с полным циклом

(6.16)

z1,2 – припуски, снимаемые на участках 0-1 и 1-2.

11. Определяем эффективную мощность шлифования:

(6.17)

12. По рассчитанной мощности, способу обработки, размерам детали выбираем станок круглошлифовальный 3Т153Е [2,с.29, табл.18].

Основные данные станка:

Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм:

диаметр 140

длина 500

Частота вращения, об/мин, шпинделя заготовки

с бесступенчатым регулированием 63-700

Конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли

задней бабки 4

Частота вращения шпинделя шлифовального круга,

об/мин, при шлифовании:

наружном 1900

Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 7,5

Габаритные размеры (ДШВ), мм 445527002000

Масса, кг: 4000

13. Согласно с паспортными данными станка принимаем:

Скорость заготовки V3=25(м/мин), тогда частота вращения заготовки:

Частоту вращения круга принимаем: nприн=1900(об/мин), после чего вычисляем действительную окружную скорость круга:

14. Проверяем посчитанную эффективную мощность на достаточность мощности станка:

(6.18)

Условие выполняется.

Проверяем энергетические режимы шлифования на условие бесприжоговости:

Условие бесприжоговости выполняется.

6.1.2.2 Шлифовать поверхность 2

1.Для шлифования поверхности 2 выбираем такой же шлифовальный круг как и для поверхности 5

2. Окружную скорость заготовки можно определить как:

3. Частоту вращения заготовки определяем по формуле:

4. Окружную скорость абразивного круга принимаем: Vк=30(м/с);

5. Продольную подачу вычисляем в долях высоты круга:

где кв=0,3…0,7, выбираем кв=0,3, тогда

6. Минутную продольную подачу вычисляем по формуле:

7. Определяем длину рабочих ходов стола, она равна длине шлифуемой поверхности Lрх=28мм.

8. Определяем число одинарных и двойных ходов стола в минуту:

9. Рассчитываем поперечную подачу (глубину шлифования) на один ход стола:

10. Вычисляем основное время обработки в соответствии с полным циклом

11. Определяем эффективную мощность шлифования.

12. Согласно с паспортными данными станка принимаем:

Скорость заготовки V3=25(м/мин), тогда частота вращения заготовки:

14. Проверяем посчитанную эффективную мощность на достаточность мощности станка:

Условие выполняется.

Проверяем энергетические режимы шлифования на условие бесприжоговости:

Условие бесприжоговости выполняется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были произведены конструкторско-технологические расчеты маршрутно-операционного технологического процесса изготовления вала.

В первом приближении с помощью эмпирических формул было вычислено количество ступеней формообразующих операций. На базе этих расчётов был сформирован первоначальный план технологического процесса изготовления вала.

Был выполнен расчет припусков на обработку поверхностей вала нормативным и расчетно-аналитическим методами. После разработки, расчета и анализа размерной схемы формообразования плоских торцевых поверхностей вала, были построены и расчитаны конструкторско-технологические размерные цепи. Целью этих действий являлось повышение экономичности и производительности обработки, исключение появления брака на этапе проектирования технологического процесса.

Было выполнено проектирование механической обработки, а именно токарная обработка и круглошлифовальная и произведены расчеты режима резания.

Вышеперечисленные действия позволили сформировать окончательный план технологического процесса изготовления вала.

Вышеперечисленные мероприятия позволили составить окончательный план технологического процесса изготовления вала. В результате его оптимизации и корректировки была исключена возможность получения брака на этапе проектирования. Расчет конструкторско-технологических размерных цепей позволил повысить экономичность использования материала за счет рационально выбранных припусков, повысилась производительность труда.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 .“Справочник технолога-машиностроителя” под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, т.1, Москва, “Машиностроение”, 1986 г.-656с.

2.“Справочник технолога-машиностроителя” под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, т.2, Москва, “Машиностроение”, 1986 г.-642с.

7. М. И. Евстигнеев, А.В. Подзей, А.М. Сулима. Технология производства двигателей летательных аппаратов: Учебник для авиационных вузов. – М.: Машиностроение, 1982. – 260с.

1. портфельне інвестуванн
2. науковий інститут права економіки та соціології Кафедра конституційного і міжнародного права
3. Нарушение обмена нуклеопротеидов Мочекислый диатез и подагра
4. Реферат- Конец советского социализма и распад СССР
5. Двухуровневая банковская система
6. Мичико ты привела Уилла с нетерпением спросил Грель.html
7. и услугопроводящей системы сети предприятий в принимающих странах
8. ті роки ХІХ ст стосовно до грошового обігу в Північній америці переповненого паперовими знаками які випуск
9. ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт менеджмента и бизнеса
10. Задание 1 Перечислите признаки банкротства юридического лица установленные Федеральным законом от 26
11. вариантам 1 вариант Модель с жесткой номинальной заработной платой и гибкими ценами товаров
12. медленный норадреналиновый отечный развивающийся медленнее с более выраженной церебральной симптомат
13. Стратегия экономического развития России и поиск инвестиционных проектов После распада СССР народное х
14. Авива СУРАСКИ Ихилов В сотрудничестве с факультетом медицины Саклера Муниципалитет ТельЯффо Ул
15. Эволюция районов и анклавов Российской СКС
16. тема ~ часть опорнодвигательного аппарата то благодаря чему скелет двигается
17. Лабораторная работа- Идентификация и моделирование технологических объектов
18. тема аграрного права1
19. Тема. Покривні та механічні тканини 1.
20. Лабораторная работа 2 Минск 2012 УДК 537

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе