Разработка и расчет контрольного приспособления

Содержание

Введение

1 Общий раздел

1.1 Назначение и конструкция детали

1.2 Материал детали и его свойства

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

1.4 Вывод

2 Технологический раздел

2.1 Определение типа производства

2.2 Выбор метода получения заготовки и технико-экономическое обоснование выбора

2.3 Разработка и обоснование проектируемого технологического процесса

2.4 Разработка маршрута технологического процесса выбранного варианта

2.5 Выбор технологического оборудования участка

2.6 Расчет промежуточных и общих припусков, определение размеров заготовки

2.7 Расчет режимов резания

2.8 Разработка управляющей программы (УП)

2.9 Определение норм времени

2.10 Выбор оборудования для механизации, автоматизации и роботизации

2.11 План расположения оборудования и организация рабочих мест на участке

3 Конструкторский раздел

3.1 Разработка и силовой расчет приспособления

3.2 Разработка и расчет контрольного приспособления или инструмента

3.3 Конструирование и расчет режущего или вспомогательного инструмента

4 Организация производства на участке

4.1 Расчет трудоемкости годовой программы

4.2 Расчет необходимого количества оборудования и его загрузка

4.3 Расчет численности промышленно-производственного персонала (ППП)

4.4 Организация технического контроля

4.5 Организация инструментального хозяйства

4.6 Разработка мероприятий по снижению издержек на

производство продукции

4.7 Расчет загрузки оборудования по потребляемой мощности

5 Экономическая часть

5.1 Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы

5.2 Расчет стоимости основного оборудования

5.3 Расчет фонда оплаты труда ППП

5.4 Составление сметы на производство

5.5 Планирование цены и прибыли от реализации продукции

5.6 Технико-экономические показатели участка

6 Охрана труда и окружающей среды

7 Энерго- и ресурсосбережение

8 Вывод

Список литературы

Приложение Приспособление зажимное

Приложение Калибр симметричности

Приложение План расположения оборудования на участке

Введение

Человеческое общество не может существовать и развиваться без постоянного производства продукции самого разнообразного назначения.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса ее изготовления, соответствием этого процесса и его результатов установленным требованиям. Основными производственными факторами являются качество оборудования и инструмента, физико-химические, механические и другие свойства исходных материалов и заготовок, совершенство разработанного ТП и качество выполнения обработки и контроля.

В машиностроении показатели качества изделий весьма тесно связаны точностью обработки деталей машин. Полученные при обработке размер, форма и расположение элементарных поверхностей определяют фактические зазоры и натяги в соединениях деталей машин, а, следовательно, технические параметры продукции, влияющие на ее качество, надежность и экономические показатели производства и эксплуатации.

Главной задачей машиностроения является повышение темпов развития и увеличения эффективности промышленности Республики Беларусь на базе ускорения научно-технического прогресса и перевооружения всего производства.

Ведущее место в дальнейшем росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время машиностроение располагает мощной производственной базой. На современном уровне развития техники основной формой машиностроительного производства становится автоматизированное производство. Любые новые неавтоматизированные ТП и оборудование должны рассматриваться как частные вынужденные решения, когда в конкретных условиях производства отсутствуют технические и экономические предпосылки для его автоматизации. Увеличение масштабов производства, потребность в изготовлении большого количества одних и тех же машин обусловили появление автоматов и полуавтоматов.

1.1 Назначение и конструкция детали

Деталь “Вал ШНКФ 453478.96/211” один из важнейших элементов гидростанции троллейбуса.

Вал ШНКФ 453478.96/211 является деталью типа тела вращения и имеет ступенчатую форму. Конструкция детали. Деталь «вал» изготавливается из стали 18ХГТ, представляет собой деталь цилиндрической формы с габаритными размерами 32.5 × 81мм.

- По форме геометрической оси – прямой.

Назначение. Вал – деталь машин предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор. Шейка вала имеет закрытые шлицы, при помощи которых и передаётся крутящий момент. По конструкции шлицы прямобочные. Торцы вала имеют фаски.

При работе данной детали наибольшему износу подвергаются шлицы.

1.2 Материал детали, его физико-механические свойства, химический состав.

Вал ШНКФ 453478.96/211 изготавливается из легированной конструкционной стали марки 18ХГТ

Основными заменителями этой стали являются такие стали как: Сталь 30ХГТ, сталь 25ХГТ, сталь 12ХНЗА,видом поставки этой стали является сортовой прокат

Изготовленные из нее детали имеют повышенную износостойкость и прочность, а также обладают пружинными свойствами. Это могут быть следующие детали: разрезные кольца, цанги, фрикционные диски, шестерни, пружинные шайбы, полуоси, коленчатые валы, червяки, т.е. детали, которые могут быть подвергнуты как закалке, так и отпуску; эта сталь отлично заменяет дорогостоящие хромоникелевые стали. В данном случае лигирующим элементом является хром, он широко используется для легирования. Его содержание в конструкционных сталях составляет от 0.7 до 1.1 %.Добавление хрома позволяет обеспечить высокую прочность и твердость стали. После закалки и цементации получается износоустойчивая твердая поверхность с более прочной сердцевиной, нежели у углеродистых сталей. Твердость поверхности и сердцевины после окончательной термообработки может достигать HRC 56-62 и HB 363-415 соответственно. Сталь 18 ХГТ используется для производства деталей работающих при средних давлениях, (для кулачковых муфт, зубчатых колес, поршневых пальцев и т.п.) и больших скоростях скольжения.

Таблица 1.3.1 – Химический состав стали 18ХГТ по ГОСТ 4543-71

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. поэтому технологический анализ – один из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и курсового проектирования.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

Качественный анализ

Исследовав условия работы изделия и учитывая годовую программу выпуска, считаю не целесообразным изменение конструкции детали, т.к. применяемая конструкция детали рациональна.

При изучении чертежа данной детали видно, что все обрабатываемые поверхности доступны для механической обработки, что позволяет применить прогрессивные методы обработки, высокопроизводительное оборудование, современный режущий инструмент, материалы, оснастку и измерительные средства.

Деталь не очень сложна по конфигурации. Поверхность заготовки открыта, что позволяет простоте изготовления и контроля.

При изготовлении детали возможно применение различных способов получения заготовок (сортовой прокат, горячий и холодный клино-поперечный прокат), что обеспечивает максимальную экономичность изготовления детали при различных типах производства.

К нетехнологичным элементам конструкции детали, необходимо отнести наличие наружных шлицев.

Количественный анализ детали

Количественную оценку технологичности детали производим по следующим показателям- коэффициент точности К_т, коэффициент шероховатости К_ш, коэффициент унификации К_у сравнения их с базовыми показателями.

В соответствии с ГОСТ 18831-73 значения базовых коэффициентов следующие:

- коэффициент точности К_т = 0,8

- коэффициент шероховатости К_ш = 0,18

- коэффициент унификации К_у = 0,6

Деталь считается технологичной, если полученные значения коэффициентов не меньше базовых.

Таблица 1.2.1- Сводная таблица

Вид поверхности	Размер, мм	Квалитет точности	Количество поверхностей	Ra	Rz
всего	унифицированных
Цилиндрические	Ø26-0,52				6.3
Ø32.5			-	6.3
Ø25				0.8	3.2
Ø25				6.3
Ø20				6.3
Ø12-0,012				0.4	1.6
Ø12-0,3				1.6	6.3
Ø10.22-0,24			-	6.3
Ø16-0,027				0.2	0.8
Линейные	6.5			-	6.3
			-	6.3
19±0,2				6.3
3±0,3				6.3
3.5±0,3			-	6.3
9±0,3				6.3
			-	6.3
			-	6.3
8				3.2	12.8
Фаски	1,5х45º				6.3
0,8х45º			-	6.3
1х20º				6.3
Итого

Определяем коэффициент точности по формуле

K_точ = (1.3.1)

(1.3.2)

где Т_i – квалитеты

n_i – количество поверхностей

Таблица 1.2.2 – Расчетная таблица

Т_ср = 264 / 21 = 12.5

К_т = 11 / 12,5 = 0,92 > 0,8

Определяем коэффициент шероховатости по формуле

(1.3.3)

(1.3.4)

где Ш_i – класс чистоты поверхности

Таблица 1.2.3 – Расчетная таблица

Ш_ср = 107/21 = 5.09

К_ш = 1/5.09 = 0,19>0,18

Определяем коэффициент унификации по формуле

(1.3.5)

где n_у – количество унифицированных поверхностей

n_всего – количество всех поверхностей

К = 13/22 = 0,59 < 0,6

По результатам расчетов можем считать, что деталь технологична по всем показателям технологичности

1.4 Вывод.

По изучению конструкции детали, ее материала и анализа детали на технологичность можно сделать следующий вывод: конструкция детали «Вал генератора 3232.3771211» достаточна проста, что позволяет применить высокотехнологичное оборудование и оснастку, материал детали обладает хорошей обрабатываемостью и выбран по условиям ее эксплуатации, в данной детали нет необходимости изменять что-либо в конструкции, что при небольших затратах упрощает ее изготовление.

2 Технологический раздел

2.1 Определение типа производства и его характеристика

Заданная программа выпуска - 8135 деталей

Проведем расчет типа производства (согласно литературе /4/, стр.19).

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций (К_З.О), который показывает отношение всех технологических операций, выполняемых в течение месяца, к числу рабочих мест.

На основании проведенных расчетов составляем сводную таблицу и определяем тип производства.

Таблица 2.1.1 – Данные и результаты расчетов.

Нахожу количество станков по формуле

(2.1.1)

где N- годовая программа выпуска, шт.;

F_д –фонд времени, стр.22;

-нормативный коэффициент загрузки оборудования, 0,75.

m_p010 = 8135·22.57 / (60·4029·0,8) = 0.94;

m_p015 = 8135·11.68 / (60·4029·0,8) = 0.49;

m_p020 = 8135·5.88 / (60·4029·0,8) = 0.24;

m_p025 = 8135·5.67 / (60·4029·0,8) = 0.23;

m_p027 = 8135·1.68 / (60·4029·0,8) = 0.07;

m_p030 = 8135.68 / (60·4029·0,8) = 0.15;

m_p050 = 8135·12.69 / (60·4029·0,8) = 0.53;

m_p090 = 8135·0.24 / (60·4029·0,8) = 0.01;

m_p095 = 8135·5.88 / (60·4029·0,8) = 0.24;

m_p100 = 8135·4.41 / (60·4029·0,8) = 0.18;

m_p102 = 8135·2.1 / (60·4029·0,8) = 0.08;

m_p110 = 8135·1,3 / (60·4029·0,8) = 0.05;

m_p130 = 8135·13.65 / (60·4029·0,8) = 0.57.

Нахожу число рабочих мест Р, приближенно округляя m_p к ближайшему большему количество станков. Результат сношу в таблицу 2.1.1.

Нахожу фактическую загрузку оборудования по формуле

, (2.1.2)

η_зф010 = 0.94 / 1 = 0.94;

η_зф015 = 0.49 / 1 = 0.49;

η_зф020 = 0,24 / 1 = 0,24;

η_зф025 = 0.23 / 1 = 0,23;

η_зф027 = 0,07 / 1 = 0,07;

η_зф030 = 0,15 / 1 = 0,15;

η_зф050 = 0.53 / 1 = 0,53;

η_зф090 = 0,01 / 1 = 0,01;

η_зф095 = 0,24 / 1 = 0,24;

η_зф100 = 0.18 / 1 = 0,18;

η_зф102 = 0.08 / 1 = 0,08;

η_зф110 = 0.05 / 1 = 0,05;

η_зф130 = 0.57 / 1 = 0,57.

Нахожу количество операций, выполненных на одном рабочем месте по формуле

(2.1.3)

О₀₁₀ = 0,8 / 0,94 = 0.98;

О₀₁₅ = 0,8 / 0,49 = 1.9;

О₀₂₀ = 0,8 / 0,24 = 3.8;

О₀₂₅ = 0,8 / 0,23 = 4;

О₀₂₇ = 0,8 / 0,07 = 13.3;

О₀₃₀ = 0,8 / 0,15 = 6.1;

О₀₅₀ = 0,8 / 0,53 = 1.7;

О₀₉₀ = 0,8 / 0,01 = 100;

О₉₅ = 0,8 / 0,24 = 3.8;

О₁₀₀= 0,8 / 0,18 = 5.3;

О₁₀₂= 0,8 / 0,08 = 11.4.

О₁₁₀ = 0,8 / 0,05 = 20;

О₁₃₀ = 0,8 / 0,57 = 1.6;

Нахожу коэффициент закрепления операций по формуле

(2.1.4)

где - общее количество операций, выполненных на рабочем месте;

- общее число рабочих мест.

К_зо = 143 / 13 = 11

Производство будет Среднесерийным, так как К_зо = 11 находится в пределах от 10 до 20

Нахожу заданный выпуск изделий по формуле

(2.1.5)

(2.1.6)

(2.1.7)

2.2 Выбор метода получения заготовки и технико-экономическое обоснование выбора

Базовый вариант.

Данная заготовка получена методом клино-поперечного проката Ø84-h11 ГОСТ 7417-75. Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом формообразовании.

Область применения: гладкие и ступенчатые валы с небольшим перепадом диаметров ступеней; стаканы диаметром до 50 мм; втулки с наружным диаметром до 25 мм.

Рекомендуется для механической обработки на токарных автоматах и револьверных станках.

Заготовку для изготовления детали “ Вал ШНКФ 453478.926/211” возможно изготовить разными способами, например – продольной прокаткой, либо холодным или горячим клино-поперечным, прокатом.

На основе анализа конструкции детали и возможных способов получения заготовок с учетом полученного типа производства и имеющегося на предприятии оборудования я предлагаю для получения заготовки использовать способ горячекатанного проката, который позволит получить заготовку максимально приближенную по форме к готовой детали, что позволит в дальнейшем упростить технологию механической обработки.

Детали, полученные прокаткой, приобретают более высокие механические свойства, повышаются их прочность и износостойкость.

Высокая точность прокатанных деталей позволяет в ряде случаев полностью исключить токарную обработку.

Наряду с перечисленными преимуществами достоинством процесса является возможность обработки данным методом практически всех конструкционных сталей, ряда инструментальных сталей, а также цветных и жаропрочных материалов. Исключение составляют малопластичные сплавы, которые с трудом поддаются обработке давлением.

Внедрение нового метода получения заготовок позволяет увеличить коэффициент использования металла до 80-98%, повысить производительность труда до 10 раз, что в свою очередь создает условия для высвобождения рабочих. Кроме того, дает возможность снизить затраты на эксплуатацию и ремонт оборудования, на инструмент уменьшить производственные площади и улучшить условия труда.

Технико-экономическое обоснование метода получения заготовки.

Стоимость заготовки полученной методом горячекатанного проката рассчитываю по формуле

S_заг = М + ∑С_о.з.

где М – затраты на материал заготовки;

∑С_о.з – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков и разрезки их на штучные заготовки;

М = Q * S – (Q – q) S_отх/1000 * К_i

М = 0.59 * 0.171 – (0.59 – 0.15)28.1/1000 * 14500 = 1284 р,

где Q – масса заготовки;

S – цена 1 кг. материала заготовки;

q – масса готовой детали, кг;

S_отх – цена 1 т. отходов;

К_i – инфляционный коэффициент равный 14500.

∑С_о.з = 883 * 1.2 / 60 * 100 = 1766 р.

.

S_заг = 1284 + 1766 = 3050 р.

Стоимость заготовки полученной методом поперечно-клиновой прокатки рассчитываю по формуле

, (2.2.1)

где C_i – базовая стоимость 1 т. заготовок = 373 руб

Q – масса заготовки = 0.59

К_i – коэффициент инфляции для материалов = 14500 тыс.

k_T – коэффициент зависящий от класса точности = 1

k_c – коэффициент зависящий от группы сложности = 1

k_B – коэффициент зависящий от массы поковок = 1.6 (с.33, т.4)

k_M – коэффициент зависящий от марки материала = 1.21 (с.34, т.4)

k_п – коэффициент зависящий от объема производства = 1

q – масса готовой детали = 0,15 кг

S_отх – цена 1 т. отходов = 28.1 руб. за тону (таб.2,7, с.32, т.4).

S_пкп = (373/1000·0,59*1*1.21*1*1.6) – (0,59 – 0,15)28.1/1000·14500 = 5999 р.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, определяю по формуле

Э_з = (S_{заг1 –} S_заг2) N

Э_з = (5999 – 3050) 8135 = 23990115 руб.

Поскольку второй вариант получения заготовки оказался дороже, то выбираю первый вариант горячекатанный прокат.

2.3 Разработка и технико-экономическое обоснование проектируемого технологического процесса

Современные способы механической обработки металлов и большое разнообразие станков, а также новые методы обработки – все это позволяет создавать разные варианты технологии, обеспечивающие изготовление изделий, полностью отвечающих всем требованиям чертежа.

Сравним два варианта механической обработки детали «вал» по технологической себестоимости.

В заводском варианте шлифование торцев и цилиндрических поверхностях производится на разных станках и станках с ЧПУ.

В проектируемом варианте шлифование торцов и поверхностей будет производится на одном Торцекруглошлифовальном станке с ЧПУ GA3570CNC Paragon

Таблица 2.4.1 – Таблица сравнения

Определим коэффициент концентрации операций

К_к.о. = ∑ О_пр. / ∑ О_б

Где ∑ О_пр – сумма операций по предлагаемому технологическому процессу

∑ О_б – сумма операций по базовому технологическому процессу

К_к.о = 11 / 13 = 0.84

В качестве себестоимости рассматриваем технологическую себестоимость, которая включает изменяющиеся по вариантам статьи затрат. Произвожу расчет технологической себестоимости отличающихся операций по вариантам.

Заводской вариант.

Токарный 6-ти шпиндельный автомат 1Б240-6

Найдем часовые приведенные затраты по формуле

(2.3.1)

где С_з – основная и дополнительная зарплата с начислениями

С_чз – часовые затраты по эксплуатации рабочего места

Е_н – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений = 0,15

К_с – К_з – удельные часовые капитальные вложения в станок и здание

(2.3.2)

где ε – коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату, начисления а социальные страхования и приработок к основной зарплате = 1,53 (с.39, т.1)

С_тф – часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда = 56,6 коп/ч. (с.4,, таб.2,14, т.1)

к – коэффициент, учитывающий зарплату наладчика =1,1 (с.40, т.1)

у- коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживания = 0,65 (с.40, т.1)

К_и –коэффициент инфляции для зарплаты = 1500, для зданий и материалов =2000.

С_з = 1,53·56,6·1,1·0,65 = 61,9·1500 = 92850 коп/час

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места рассчитываются по формуле

(2.3.3)

где С^бп_чз =44,6 коп/ч (с.40,т.1)- часовые затраты на базовом рабочем месте

К_м = – коэффициент, показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы базового станка

К_и =2000.

(2.3.4)

где Ц – балансовая стоимость станка = 29700р.

N_у –установленная мощность двигателей =15 кВт.

Р_м – категория ремонтной сложности механической части станка = 2/3=69·2/3=46

Р_э – категория ремонтной сложности электрической части станка =1/3=69·1/3=23

И- часовые затраты на возмещение износа металлорежущего инструмента =4,9 коп.(с.41,таб.2,15,т.1)

Км = (3·29700/1000 + 0,6·15 + 0,73·46 + 0,4·23 + 4,9·6)1/21,8 = 6,7

С_ч.з. = 44,6·6,7·2000 = 598000 коп/час

Найдем капитальные вложения в станок по формуле

, (2.3.5)

где Ц- балансовая цена станка.

F_д – действительный годовой фонд времени работы станка = 4029 ч.

ή_з – коэффициент загрузки станка = 0,9

К_и =2000.

К_с = 29700·100/(4029·0,9)·2000 = 1638000 коп/час

Найдем капитальные вложения в здание по формуле

, (2.3.6)

F= , (2.3.7)

где F - производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м²

f – площадь станка в плане, м²

k_f- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь проходов, проездов, м² =2 (c.43,т.1)

К_з = 10,5·2·78,4·100/(4029·0,9)·2000 = 90800 коп/час

Найдем часовые приведенные затраты

С_пз = 92850 +2(598000 + 0,15(1638000 + 90800) = 1807490 коп/час

Найдем технологическую себестоимость операции механической обработки по формуле

, (2.3.8)

где Т_шт –время штучное = 2,6мин.

к_в – коэффициент выполнения норм = 1,3 (с.43, т.1)

С_о1 = 1807490·1,3/(60·1,3) = 301р.

Результаты определения технологических себестоимостей по отличающимся операциям сопоставляемых вариантов технологического процесса представляем в виде сводной таблицы.

Таблица 2.3.1 – Варианты технологического маршрута

Найдем приведенную годовую экономию (экономический эффект на программу) по формуле:

, (2.3.9)

Э_г = (1351 – 706)·260000 = 167700000 р.

Так как предлагаемый мной технологический процесс предусматривает получение прибыли в размере 167700000 р. в год, то я предлагаю принять этот технологический процесс в качестве основного при изготовлении детали “Вал генератора 3232.3771211”.

2.4 Разработка маршрута технологического процесса выбранного варианта.

На основании принятых решений привожу подробную разработку принятого варианта ТП механической обработки детали «Вал ШНКФ 453478.926/211», сведенную в таблицу 2.4.1

Таблица 2.4.1 – Сводная таблица данных.

2.5 Выбор технологического оборудования участка.

Исходя из габаритов обрабатываемой детали, принятого маршрута обработки, полученного типа производства и предъявляемых к ней точностных параметров выбираю следующее технологическое оборудование, для оснащения им операций технологического процесса изготовления детали “ Вал генератора 3232.3771211”.

Операция 010 Фрезерно-центровальная

Оборудование: фрезерно-центровальный п/автомат МР-71М

Техническая характеристика:

Диаметр обрабатываемой заготовки, мм……………25 – 125

Длина обрабатываемой заготовки, мм………………200 – 500

Число скоростей шпинделя фрезы…………………..6

Частота вращения шпинделя фрезы, мин^-1………….125; 179; 497; 712

Наибольший ход головки фрезы, мм………………...220

Рабочая подача фрезы, мм/мин………………………20 – 400

Число скоростей сверлильного шпинделя…………..6

Конец фрезерного шпинделя по ГОСТ 836-72..…….50

Ход сверлильной головки, мм………………………..75

Рабочая подача сверлильной головки, мм/мин……...20 – 300

Продолжительность холостых ходов, мин…………..0,3

Мощность всех электродвигателей, кВт……………..13

Габариты станка, мм…………………………………..3140х1630

Категория ремонтной сложности……………………..7

Фрезерно-центровальный п/автомат МР-71М последовательного действия предназначен для двустороннего фрезерования и зацентровки валов, обеспечивается параллельность торцов и перпендикулярность их к оси детали, что дает возможность в дальнейшем их не обрабатывать. Обеспечивается мерная зацентровка, что обуславливает получение стабильных допусков по линейным размерам при последующей обработке на токарных полуавтоматах. Мощность привода и жесткость станка дает возможность вести обработку фрезами, оснащенными пластинками твердого сплава на скоростных режимах.

Класс точности полуавтоматов Н. параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 20.

Станок имеет одни зажимные тиски. Комплектуется губками подвижными и неподвижными разными для зажимных тисков, оправками для торцовых фрез, втулками для центровых сверл, фрезами торцовыми правыми и левыми.

Операция 015, 020 Токарно-копировальная

Оборудование: токарно-копировальный многорезцовый полуавтомат 1Н713

Техническая характеристика:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:

-над станиной………………………………………………………400

-над суппортом……………………………………………………..250

Диаметр прутка, проходящего через шпиндель, мм……………..60

Наибольшая длина обработки заготовки, мм…………………….500

Частота вращения шпинделя, мин^-1……………………………….50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000

Число ступеней подач суппортов:

-продольного (копировального)……………………………………13

-поперечного (подрезного)…………………………………………12

Подача суппортов, мм/мин:

-продольного………………………………………………………...25 – 400

-поперечного…………………………………………………………25 – 315

Наибольший продольный рабочий ход копир. суппорта мм.….....385

Наибольшее поперечное перемещение суппорта, мм:

-копировального: установочное…………………………………….90

рабочее…………………………………………..30

-поперечного: установочное и рабочее…………………………….200

Наибольшее сечение резцов, мм……………………………………25х32

Мощность электродвигателя, кВт………………………………….17

Габариты станка, мм………………………………………………...2435х1250

Категория ремонтной сложности…………………………………..31

Станок предназначен для черновой и чистовой обработки по механическому копиру деталей типа тел вращения – валов, колец, фланцев, шестерен – в центрах, патроне и на оправке в условиях серийного, крупносерийного и массового производства. Станок может оснащаться однокоординатной гидрокопировальной следящей системой для обработки конусных и фасонных поверхностей. может встраиваться в автоматические линии, оснащен взаимозаменяемым, настраиваемым вне станка режущим инструментом, системой кинематического дробления стружки.

Операция 025; 060; 065 Бесцентровое шлифование

Оборудование: полуавтомат бесцентровый круглошлифовальный 3Е183А

Техническая характеристика

Диаметр обрабатываемой заготовки, мм

- наибольший………………………………………………………..63

- наименьший при обработке напроход…………………………...1,2

- наименьший при обработке врезанием…………………………..2

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм

-при обработке на проход без применения специальных приспособлений……………………………………………………………140

- при обработке на проход с применением специальных приспособлений……………………………………………………………1000

При обработке врезанием

- с номинальной высотой кругов…………………………………...95

- с наибольшой высотой кругов…………………………………....155

Расстояние от основания П/А до оси заготовки…………………..1060

Круг шлифовальный:

Наружний диаметр

- наибольший………………………………………………………..400

- наименьший……………………………………………………….290

Номинальная высота………………………………………………..100

Наибольшая высота…………………………………………………160

Диаметр отверстия………………………………………………….203

Частота вращения, мин^-1…………………………………………...2866 и 1672

Круг ведущий:

Наружний диаметр

- наибольший………………………………………………………..300

- наименьший……………………………………………………….230

Номинальная высота………………………………………………..100

Наибольшая высота…………………………………………………160

Диаметр отверстия………………………………………………….127

Частота вращения, мин^-1…………………………………………...15-150

- при работе…………………………………...бесступенчатое регулирование

- при правке…………………………………………………………300

Мощность электродвигателя, кВт:

-шлифовального круга……………………………………………….7,5

-ведущего круга……………………………………………………….1,2

Габариты станка………………………………………………2940х2150х2120

Предназначен для шлифования гладких, ступенчатых, конических и фасонных поверхностей. На бесцентрово-шлифовальных станках можно шлифовать наружные поверхности цилиндрических деталей, не имеющих центровых отверстий.

Продольная подача сообщается шлифуемой заготовке ведущим кругом в результате установки его под некоторым углом к оси или при наклоне опорной призмы на угол

Для обеспечения цилиндричности ось шлифуемой заготовки должна быть выше центров шлифовального и ведущего кругов примерно на 0,15 – 0,25 диаметра детали, но не более чем на 10 – 12 мм (во избежание вибраций).

Операция 030, 035, 050 Накатная

Оборудование: профиленакатной полуавтомат модели UPW – 31.5

Наибольший диаметр накатываемого изделия, мм……………………60

Наименьший диаметр накатываемого изделия, мм……………………3

Наибольшая длина резьбы, накатываемой методом врезания, мм …..2000

Наибольшее межосевое расстояние шпинделей, мм…………………..240

Наименьшее межосевое расстояние шпинделей, мм…………………..130

Высота шпинделей над станиной, мм…………………………………..160

Наибольший диаметр накатных роликов, мм…………………………..195

Усилие при накатке, кг……………………………………………..500-12500

Скорость накатных шпинделей, мин ^-1…………………………………20-90

Мощность привода накатных шпинделей, кВт…………………………8,5

Мощность привода шестеренчатого насоса, кВт……………………….1.5

Мощность насоса охлаждающей жидкости, кВт……………………….0.13

Занимаемая площадь, мм……………………………………………1350 х 1080

2.6 Расчет промежуточных и общих припусков, определение размеров заготовки

Расчет буду вести на поверхность Ø25 по данным /4/.

.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки нахожу по формуле

(2.6.1)

где =1,3 – удельное коробление штамповок.

L- длина детали, 84 мм.

мкм

Нахожу остаточное пространственное отклонение после точения и после шлифования по формуле, с.73 т.1

, (2.6.2)

где к_у – коэффициент уточнения формы.

ρ_ток.пр. = 109·0,06 = 6.5 мкм

ρ_{ток.чист..} = 109·0,04 = 4.4 мкм

ρ_{шл.пред} = 109·0,02 = 2.2 мкм

ρ_шл.тон. = 109·0,005 = 0.5 мкм

Нахожу погрешность установки при точении по формуле

ε_у = ε_{б +} ε_з (2.6.3)

где ε_з – погрешность закрепления 370 мкм./т.4,10 т. 1/

ε_у = 370 мкм.

При точении в трехкулачковом патроне, погрешность базирования отсутствует.

Произвожу расчет минимальных значений межоперационных припусков по формуле

, (2.6.4)

где R_z – показатель шероховатости;

T – дефектный слой.

Минимальный припуск под точение, черновое шлифование, чистовое и тонкое:

мкм

мкм

мкм

мкм

Расчётный размер d_р определяю путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

d_р3 = 25.002 + 0.0644 = 25.0664 мм

d_р2 = 25.0664 + 0.1288 = 25.1952 мм

d_р1 =25.1952 + 0.246 = 25.4412 мм

d_рзаг. = 25.4412 + 1.572 = 27.0132 мм

Наибольшие предельные размеры вычисляю прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

d_max4 = 25.002 + 0.015 = 25.017 мм

d_max3 = 25.0664 + 0.033 = 25.0994 мм

d_max2. = 25.1952 + 0.13 = 25.3252 мм

d_max1 = 25.4412 + 0.21 = 25.6512 мм

d_max.заг.= 25.0132 + 0.6 = 27.6132 мм

Минимальные предельные значения припусков Z^пр_min равны разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов, а максимальные значения Z^пр_max – разности наибольших предельных размеров:

Z^пр_max4 = 25,0994 – 25,017 = 0,0824 мм = 82.4 мкм

Z^пр_max3 = 25,3252 – 25,0994 = 0.2258 мм = 225.8 мкм

Z^пр_max2 = 25,6512 – 25,3252 = 0,326 мм = 326 мкм

Z^пр_max1 = 27.6132 – 25,6512 = 1.962 мм = 1962 мкм

Z^пр_min4 = 25,0664 – 25,002 = 0.0644 мм = 64.4 мкм

Z^пр_min3 = 25,1952 – 25,0664 = 0.1288 мм = 128.8 мкм

Z^пр_min2 = 25,4412 - 25.1952 = 0.246 мм = 246 мкм

Z^пр_min1 = 27,0132 – 25,4412 = 1.572 мм =1572 мкм

Найду общие припуски:

2Z_0max = 1962 + 326 + 225.8 + 82.4 = 2509 мкм

2Z_0min = 1572 + 245 + 128.8 + 64.4 = 2011.2 мкм

Найду номинальный припуск с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки

, (2.6.5)

Где Нз – нижнее отклонение заготовки по ГОСТ 7505 – 74; Нз = 500 мкм

Н_д – нижний допуск на детали = 2 мкм

Z_0ном = 2011.2 + 500 – 2 = 2509.2 мкм

d_зном = d_min + Z_0ном

Где d_min – минимальный диаметр заготовки

d_зном = 25.002 + 2.5092 = 27.5 мм

Произведу проверку

(2.6.6)

Результат проверки сошелся.

Таблица 2.6.1 –Расчет припусков по технологическим переходам на обработку вала Ø25

Рисунок 2.6.1 – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку вала Ø25

2.7 Расчет режимов резания

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Оборудование: Токарный станок с ЧПУ 16А20Ф3

Расчет режимов резания аналитическим методом будем производить по данным справочника /5/.

Инструмент: резец ГОСТ 20872 с пластиной твердого сплава Т5К10

Стойкость Т = 45 мин.

Глубина резания: t = 1.5 мм.

Подача при черновом точении с учетом коэффициента на материал S = 0,45 мм/об,стр.266

Скорость резания определяется по формуле, стр. 265

(2.7.1)

где С_v – коэффициент на обработку конструкционной углеродистой стали проходными резцами С_v = 350

x, y, m – показатели степеней соответственно равны 0,1; 0,35; 0,2

K_v – коэффициент определяется по формуле

K_v = K_mv · K_пv · K_иv (2.7.2)

(2.7.3)

где K_пv = 0,8 – коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки

K_мv – коэффициент на качество обрабатываемого материала, с.261

K_иv = 1 – коэффициент на инструментальный материал, таб. 6, с.263

K_г = 1 – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости.

n_v =1 – таб.2, с.262

К_мv = 750/1000 = 0.75

K_v = 0.75 * 0.8 *1* 1 = 0.6

V = 350/(45^0,2·1.5^0,1·0,45^0,35)·0.6 = 121.87 м/мин

Найдем число оборотов шпинделя по формуле:

n = 1000·V/(π·D) (2.7.4)

n = 1000·121.87/(3,14·34) = 1141.5 мин^-1

Корректируем по паспорту станка n_д = 1000 мин^-1

Следовательно, действительная скорость резания находится по формуле:

V_д = π·D·n/1000 (2.7.5)

V_д =3,14·34·1000/1000 = 106 м/мин

Найдем основное технологическое время по формуле:

(2.7.6)

где L- длина рабочего хода

L = L_p + l₁ + l₂ (2.7.7)

где L_p = 52 – длина резания мм.

l₁ = 0,5 – недорез мм.

l₂ = 1 – перебег мм.

L = 52 + 0,5 + 1 = 53.5мм.

Т_о = 53.5/(0,45·1000) = 0,11 мин

Для определения мощности резания необходимо определить Pz – главную составляющую силы резания по формуле.

P_z = 10C_p · t^x · S^y · Vⁿ · К_р (2.7.8)

где K_p – поправочный коэффициент.

K_p = K_mp · K_φp · K_gp · K_λp (2.7.9)

Где K_mp – коэф., учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, определяется по формуле (2.7.11);

K_φp – коэф., учитывающий влияние гл. угла резца в плане;

K_gp – коэф., учитывающий влияние гл. угла резца в сек. плоскости;

K_λp - коэф., учитывающий влияние угла наклона гл. реж. кромки резца.

Значения коэф. Ср и показатели степени формулы определим из табл. 22, стр. 273.

Ср = 300; x = 0,9; y = 0,6; n = -0,15.

K_mp определим из справ. на стр. 269

K_mp = ( /750)ⁿ, (2.7.10)

K_mp = (1000/750)^0,75 = 0,95

P_z = 10 · 300 · 1.5¹ · 0,45^0,75 · 106^-0,15 · 0,95 = 1131 H.

Мощность резания

N = P_z · V/(1020 · 60), (2.7.11)

где P_z – гл. составляющая силы резания;

V – скорость резания допускаемая режущими свойствами резца.

N = 1131 · 109/(1020 ·60) ≈ 2.01 кВт.

Расчет режимов резания табличным методом будем производить по данным справочника 9

Исходные данные: Деталь вал. Материал 118ХГТ

Оборудование: токарный станок с ЧПУ 16А20Ф3

Заготовка – прокат

Базирование – в 3-х кулачковом патроне

Для черновой стадии обработки рекомендуемая глубина резания 1.5 мм

Выбор инструмента: Для черновой стадии – Т5К10. Форма пластины – квадратная. Сечение державки 25×25. Толщина пластины 6.4 мм. Способ крепления пластины – клин-прихватом

Углы в плане φ = 45° φ = 10° γ = 10° λ= 0° α = 8°

Нормативный период стойкости резца Т = 30 мин.

Выбор подачи: Для черновой стадии обработки с глубиной резания t = 1.5 мм., рекомендуется подача S_о = 0.45мм/об.

Черновая стадия обработки определяется по формуле:

S = S_{o *} K_su * K_sp * K_sg * K_sh * K_sl* K_sn* K_sф* K_sj* K_sm (2.7.12)

Где K_su = 1.15; K_sp = 1; K_sg = 1; K_sh=1.05 K_sl = 1 K_sn =1.2 K_sф = 1.4 K_sj = 1 K_sm = 1

S = 0.45 *1.15* 1 * 1* 1.05 * 1* 1.2* 1* 1.4* 1 = 0.91 мм/об

Определяю осевую и радиальную силу резания по таблице

Р_xт = 980 Н; Р_ут = 390 Н.

Рассчитанную подачу для черновой стадии обработки проверяются по осевой Р_х и радиальной Р_у составляющим силам резания

Рассчитанные силы меньше чем допускаемые механической подачей станка Рх = 8000 Н; Ру = 3600 Н

Выбор скорости резания

Vт = 140 м / мин

Корректируем скорость резания учитывая коэффициенты

V = V_т *K_vc *K_vo*K_vj*K_vm*K_vф*K_vт*K_vж (2.7.13)

V = 140 * 1 * 1 * 0.75 * 0.8 * 1.4 * 1 * 1 = 117.6 м / мин.

Определение частоты вращения шпинделя

N = 1000V / 3.14D (2.7.14)

n = 1000 * 117.6 / 3.14 * 34 = 1101.53 об. / мин.

Принимаю n_ф = 1000 об. / мин

Корректирую скорость резания с учетом принятой частоты вращения

Vф = πDn_ф / 1000 (2.7.15)

Vф = 3.14 * 34 * 1000 / 1000 = 106.76 м. / мин.

Определяю мощность резания N, кВт

Nт = 11кВт

N = Nт * V_ф / V_т * K_N (2.7.16)

N = 11 * 106.76 / 140 * 1.05 = 8.8 кВт

Где - K_N = 1.05

V_ф – фактическая скорость резания

V_т – табличная скорость резания

Расчёт режимов резания по остальным операциям произвожу аналогично, результаты сношу в таблицу

Таблица 2.7.1 - Сводная таблица режимов резания.