Анализ конструкции и разработка технологии изготовления детали вал-гильза

;-минутная подача, мм/мин.;-частота вращения шпинделя, об/мин.Вспомогательное время определяется как сумма затрат времени на вспомогательные приёмы, сопутствующие основной работе. В состав вспомогательного времени входит время на установку-снятие заготовки, управление станком, смену инструмента, измерение детали. Оперативное время:(2.19)Время на обслуживание рабочего места, затрачиваемое на смазывание станка, смену инструмента, удаление стружки, подготовка станка к работе в начале смены и приведение его в порядок после окончания работы (определяется в процентах от оперативного времени):(2.20)Время на отдых и личные потребности (определяется в процентах от оперативного времени):(2.21)Операция 005: Переход 1: Установить и снять. Основного времени нет. Вспомогательное время:

Переход 2: Точить поверхности7, 9, 11предварительно, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 13 однократно.

Основное время:

Вспомогательное время:

Переход 3: Точить поверхность 7 и 11 окончательно. Основное время:

Переход 4: Точить поверхность 14, 15 и 16 однократно.

Основное время:

Переход 5: Нарезать резьбу на поверхности 9Основное время:

Переход 6: Фрезеровать два шпоночных паза поверхности 20 и 21Основное время:

Переход 7: Отрезатьзаготовку. Основное время:

Вспомогательное время:

Нормы времени в целом на операцию:

Суммавспомогательного времени на операцию:

Оперативное время:

Время на обслуживание:

Время на отдых:

Штучное время:

Штучно-калькуляционное время:

Таблица 17 — Нормы времени в целом на операции№ операции.

Основное время на операцию, tо, мин. Вспомогательное время на операцию, tв, мин. Оперативное время, tоп, мин. Время на обслуживание, tобс.

Время на отдых tотд.

л.Штучное время, tшт, мин. Подготовительно-заключительное время на партию, Tпз, мин.

Величина партии, шт. Штучно-калькуляционное время, tшк, мин%мин.%мин.

0058,153,5611,760,740,4712,9 102 013,401011,612,524,161,4540,974,51 102 030,560150,182,22,3860,1440,12,6 212 203,22Сумма tшк = 47,18 мин. 3 конструкторский раздел3.

1 Анализ особенностей конструкции объекта производства.

Вал — гильза посажен на основной вал с натягом. Посадки с натягом предназначены для передачи крутящих моментов и осевых сил, они обеспечивают высокую нагрузочную способность сопряжения. Эта способность резко возрастает с увеличением диаметра сопряжения. Валыгильзы применяют для быстрой замены изношенной детали, для увеличения посадочного диаметра подшипников при больших нагрузках или для предохранения вала от агрессивных сред. В нашем случае нет больших нагрузок, нет агрессивных сред, следовательно, валгильза используется для того, чтобы не менять весь вал при износе посадочных мест под лимб, шестерню, подшипники, или при износе резьбы под гайки. Для меньшего износа и экономической целесообразности применяем хромистую сталь 40Х ГОСТ 4543–2013.

Выбор стали производится по аналогии с материалом шпинделя металлорежущих станков, который также изготавливается из стали 40Х, но еще подвергается термообработке. Расчет установочного зажимного приспособления для фиксации заготовки в процессе обработки.

Заготовка вала-гильзы зажимается в трехкулачковом патроне на всех трех операциях. Рисунок6 — Расчетная схема для определения силы зажима WАнализ расчетной схемы. Рассматриваем вероятность смещения заготовки в процессе резания. Составляющая силы резания Рх при обтачивании смогут сместить заготовку вправо. Ее удерживает сила трения между каждым кулачком и поверхностью заготовки. , но у нас стоит упор. В процессе обработки мог бы произойти выворот заготовки из кулачков относительно точки, А под действием составляющих сил резания и Ру, но у нас справа Вал гильза поджимается центром. Остается поворот заготовки вокруг оси Х (горизонтальная ось симметрии вала) под действием тангенциальной силы Pz.

Уравнение равновесия моментов сил будет иметь вид: где W — сила зажима, f- коэффициент трения; сталь по стали f= 0,16.К — коэффициент запаса, учитывающий надежность закрепления, принимаем К = 2,7. Cамая большая сила резания по расчетам получилась при нарезании резьбы Pz = 1874 Н. Радиус шейки вала, зажимаемой кулачками r = 30 мм; радиус точения резьбы r1 = 28 мм. Сила зажима каждого кулачка будет: Нам подойдет патрон с усилием зажима 36кН с наружным диаметром 250 мм. Расчет комплексного калибра для контроля положения оси шпоночного паза.

Контроль шпоночных соединений в серийном производстве осуществляют специальными предельными калибрами: ширина пазов вала и втулки b проверяется пластинами, имеющими проходную и непроходную сторону. Размер (d + t2 — у отверстия) — пробками со ступенчатой шпонкой; глубина паза вала (t1) — кольцевыми калибрами, имеющими стержень с проходной и непроходной ступенью. Допуски этих типов калибров принимаются равным допускам гладких калибров, имеются в виду зависимые допуски расположения. Рисунок 7 — Калибры для контроля: а — ширины пазов вала и втулки; б — размера d + t2 у отверстия; в — глубины паза (t1); г — симметричности пазов относительно осевой плоскости у отверстия втулки; д — симметричности пазов у вала: 1 -шпонка; 2 — калибр-пробка; 3 — стержень контрольный; 4 — калибр-призма.

Симметричность пазов относительно осевой плоскости проверяют комплексными калибрами: у отверстия — пробкой со шпонкой: у вала — накладной призмой с контрольным стержнем. Расчет калибров производится с учетом максимальных размеров сопрягаемых деталей. С — величина, определяющая глубину вхождения шпоночного калибра-призмы в шпоночный паз вала; bк — номинальная толщина контрольной шпонки калибра-пробки и калибра-призмы. Допуск размера шпоночного паза на валу Ø60k6 мм Вала гильзы: b = 18N9(-0,074) мм. Размеры калибров-призм определяем по формулам по ГОСТ 24 109–80.Рисунок 8 — Поле допуска калибра-призмы размера bкПо ГОСТ 24 109–80: Zb= 7,5 мкм; Hb = 5 мкм; yb = 15 мкм. Рисунок 9 — Поле допуска калибра-призмы размера dкРазмер bкдля нового калибра: По ГОСТ 24 853–81 — допуск на изготовление калибров для размера 18 мм с допуском N9 Н = 3 мкм. Предельный размер bкизношенного калибра: где d — номинальный внутренний диаметр втулки и вала.

— глубина паза втулки;, для низких шпонок + 0,2 мм ГОСТ 29 175–91.r — максимальное значение радиуса закругления шпоночного паза вала, r= 0,4 мм; для низких шпонок применяются фаски s = 0,4…0,6 мм. Допуск симметричности шпоночных калибров призм TS = 0,008 мм. Под погрешностью измерения следует понимать разность между показаниями контрольного приспособления и действительным значением проверяемой им величины. Погрешность измерения должна иметь по возможности небольшое значение.

По опыту передовых заводов машиностроения погрешность измерения может составлять 20…35% от поля допуска на измеряемую величину, т. егде — допускаемая погрешность контрольного приспособления;k — коэффициент, зависящий от точности обработки и равный 0,25 для IT8… IT9;Т — технологический допуск на измеряемую (контролируемую) величину. Погрешность контрольного приспособления определяют путем последовательного вычисления погрешностей, составляющую общую погрешность ∆изм, и сравниваем ее с допустимым значением [∆изм]: ∆изм≤[∆изм]Общую погрешность целесообразно определять, считая первичные погрешности как векторные величины:

где: ε-погрешность положения детали в контрольном приспособлении;∆рпогрешность передаточных устройств приспособления;∆эпогрешность изготовления эталонных деталей;∆ппогрешность измерительного прибора. В расчет погрешности положения детали в контрольном приспособлении, входят погрешность базирования εб для принятой схемы установки, погрешность закрепления εз и погрешность изготовления приспособления εпр.Погрешность базирования будет зависеть от максимального зазорамежду шпонкой и корпусом. Размер шпонки; размер паза для шпонки в корпусе: 17,948+0,011 мм. Максимальный зазор будет равен: Smax = 17,959 — 17,937 = 0,022 мм. Но есть техническое условие: позиционный допуск относительно оси равен Ts = 0,008 мм. Т. е. погрешность базирования εб = Smax = 0,008 мм. Погрешность закрепления εз = 0 -закрепления у нас нет. Погрешность изготовления εпр = 0. У базирующей призмы отклонение углов 45°±10', но это никак не влияет на процесс контроля шпоночного паза, высота шпонки строго не регламентируется.

Передаточных устройств у нас нет: ∆р = 0. Погрешность изготовления эталонных деталей∆э = 0, таких деталей у нас нет. ∆п = 0, измерительного прибора у нас нет. Получается, погрешность измерения будет равна:. Для размера 18N9(-0,043).

0,008 мм≤ 0,011 мм. Условие выполняется. 4 Проектный раздел4.

1 Проектирование участка механической обработки4.

1.1 Расчет потребности в оборудовании.

Потребность в оборудовании рассчитывается по следующей формуле: (4.1)где tшт.к. штучно-калькуляционное время операции, мин;N — годовая программа выпуска детали-представителя, шт;60 перевод минут в часы;Fд действительный фонд времени работы оборудования, ч (при 1-сменной 2007 ч, при 2-сменной работе 4015 ч);kв коэффициент выполнения норм времени (принимается по данным предприятия);kзкоэффициент загрузки оборудования (принимается по данным предприятия, и составляет kз = 0,7- 0,8).Принятое количество технологического оборудования, qпр, определяется путем округления полученного расчетного количества до ближайшего целого числа. Если оборудование универсальное, то необходимо определить коэффициент занятости оборудования выполнением данной деталеоперации:(4.2)Если оборудование специальное, то принимают µ =1.Под специальным оборудованием понимается то, которое спроектировано специально для обработки конкретной детали. В нашем проекте нет специальных станков;

принимаем 1 станок.; принимаем 1 станок. ;принимаем 1 станок. Таблица 18 — Потребность в оборудовании (по операциям)№ опера-ции.

Наименование операции.

Модель оборудования.

Штучно-калькуляционное время, tшт. к, мин. Годовая программа выпуска деталей, N, шт. Действительный фонд времени работы оборудования, Fд, чКоэффициент выполнения норм времени, kв Коэффициент загрузки оборудования, kзПотребность в оборудовании, qКоэффициент занятости оборудования, µРасчётная.

Принятая005ТокарнаяF.O.R.T. Д-50 013,4100020071,00,80,1410,14 010.

ТокарнаяF.O.R.T. модели ВНС-180 030,56100020071,00,80,3210,32 015.

ШлифовальнаяF.O.R.T. модели КС3260Ф33,22 100 020 071,00,80,3 410,034Таблица 19 — Потребность в оборудовании (по моделям) Технологическое оборудование (станок)Годовая программа выпуска деталей, N, шт. Действительный фонд времени работы оборудования, Fд, чКоэффициент выполнения норм времени, kвКоэффициент загрузки оборудования, kзПотребность в оборудовании, qКоэффициент занятости оборудования (средний), µср

ТипМодель.

Выполняемые операции.

Суммарное штучно-кальку-ляционное время, tшт. к, мин.Расчётная.

ПринятаяТокарныйF.O.R.T. Д 50 000 513,4100020071,00,80,1410,14ТокарныйF.O.R.T. модели ВНС-180 001 030,56100020071,00,80,3210,32Шлифовальный F.O.R.T. модели КС3260Ф30 153,22100020071,00,80,3 410,0344.

1.2 Расчет численности рабочих.

Численность рабочих рассчитывается по всем категориям: производственные рабочие (станочники, операторы), наладчики, электронщики, транспортные рабочие, контролеры. Численность станочников (операторов) рассчитывается по следующей формуле:(4.3)где Фр годовой фонд времени одного рабочего, ч (принимается по данным предприятия);Численность наладчиков, электронщиков рассчитывается по следующей формуле:(4.4)где n число смен работы оборудования;

Нон (Э) число станков (станков с ЧПУ), обслуживаемых одним наладчиком (электронщиком), ед.(принимается по данным предприятия).Численность контролеров и транспортных рабочих рассчитывается в процентах от числа производственных рабочих (станочников, операторов). Численность контролеров — 3−5%, численность транспортных рабочих — 3−5%.Общая численность рабочих составит:(4.5).Таблица 20- Общая численность рабочих№ операции.

Штучно-калькуляционное время, tшт. к, мин. Годовая программа выпуска деталей, N, шт. Годовой фонд времени одного рабочего, чЧисленность станочников.

Расчётная потребность в оборудовании, qрЧисло смен работы оборудования, nНормы обслуживания станков.

Численность наладчиков, чел.

Численность электронщиков, чел. Числен-ность контроле-ров, чел. Числен-ность транспорт-ных рабочих, чел. Общая численность рабочих, чел.

наладчикамиэлектронщиками%чел%чел513,4100017900,130,141 530,0280,4 730,00440,520,214101030,56 100 017 900,30,321 530,0640,1130,940,0120,4 950 153,22100017900,030,341 530,0070,1 230,000940,120,0511.

Итого:

0,460,0990,1690,1 380,01840,764.

1.3 Расчет производственной площади участка.

Производственной площадь включаетплощадь, занятую основным оборудованием, местами для размещения рабочих у станков, площади для складирования заготовок и полуфабрикатов у оборудования, средствами межоперационного транспортирования и цеховыми проездами, образующимися рядами станков. Производственную площадь цеха определяют по показанию Sуд.пр. площади, приходящейся на 1 основной станок: Sпр = Sуд. пр · С. пр, где С. пр — принятое число станков участка. Спр1 = 1; Спр2 = 1. Спр3 = 1;ЗначениеSуд.пр зависит от характера продукции, выпускаемой цехом и вида машиностроения. Требуемая площадь для установки по паспорту станка: Площадь станков в плане: F.O.R.T. Д 500- S1 = 3,5 ∙ 1,6 = 5,6 м²; F.O.R.T. модели ВНС-1800- S2 = 3,6 ∙ 2,245 = 8,1 м²; F.O.R.T. модели КС3260Ф3- S3 = 3,5 ∙ 3,26 = 11,4 м². Sуд1 = 5,6 · 5,5 ≈31 м2. Sуд 2 = 7,6 · 5,5 ≈42 м2.

Sуд 3 = 8,1 · 5,5 ≈44 м2. Участок механообработки детали Вал гильза (прибавляем площадь проезда и место складирования заготовок и готовых деталей): Sпр.мех. = 31 + 42 + 44 + 3 · 6 = 135 м². Принимаем: 12×12 = 144 м².

Заключение

.

В результате проделанной работы я провел анализ сборочного чертежа редуктора и на его основе разработал рабочий чертеж детали вал гильза. Обосновал выбор заготовки — труба. Заготовкой детали Вал гильза является труба стальная прецизионная холоднодеформируемая с наружным диаметром Ø73 мм и толщиной стенки 17 мм. Рассмотрел два технологических процесса изготовления детали вал-гильза на традиционном оборудовании и на современных станках с чпу токарном обрабатывающем центре и шлифовальных. В результате сравнительного анализа технологического процесса пришел к выводу, что токарный обрабатывающий центра с двумя револьверными приводными головками и противошпинделем F.O.R.T. модели Д500 является наиболее эффективным, потому что это дало нам возможность исключить фрезерный станок, так как фрезерование шпоночных пазов делаем на токарном центре, и можно исключить операцию рассверливание, так как растачивание черновое и чистовое вполне заменит эту операцию. Тем более, что базирование при растачивании будет по тем базам, которые были обработаны с одной установки.

Рассчитал необходимое усилие зажима для фиксации детали вал гильза в трехкулачковом патроне. Спроектировал и рассчитал контрольное приспособление для шпоночного паза на детали вал гильза, для условий его изготовления в крупносерийном производстве. Провел оценку потребности оборудования для изготовления детали вал гильза в условиях среднесерийного производства. Рассчитал потребность в рабочих и площадь проектируемого участка.

Список использованных источников

.

Анухин В.И. «Допуски и посадки». Учебное пособие. 4-е издание — СПб.: Питер, 2017.-207 с. Безъязычный, В. Основы технологии машиностроения: Учебник / В. Безъязычный.

— М.: Машиностроение, 2013. — 568 c. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т1 / Под ред. А. Г. Косиловой, А. Г. Суслова, А. М. Дальского, Р. К. Мещерякова — 5-е изд., перераб.

и доп. — М.: Машиностроение, 2001. — 912 с., ил. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2 / Под ред.

А.Г. Косиловой, А. Г. Суслова, А. М. Дальского, Р. К. Мещерякова — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2001. — 944 с., ил. Горбацевич, А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред. — М.: Альянс, 2015. ;

256 c. Звонцов И. Ф., Серебреницкий П. П., Схиртладзе А. Г. Технологии сверления глубоких отверстий: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2013. — 496 с.: ил. Кирсанов С. В., Гречишников В. А., Григорьев С. Н., Схиртладзе А. Г. Обработка глубоких отверстий в машиностроении: справочник / под общ. ред. С. В. Кирсанова.

М: Машиностроение, 2010. 344 с.: ил. Папенова, К. В. Основы технологии машиностроения (для бакалавров) / К. В. Папенова. — М.: Кно.

Рус, 2013. — 288 c. Технология механической обработки тел вращения: учебно-методическое пособие/ М. Г. Галкин, В. Н. Ашихмин, А. С. Гаврилюк. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 161 с. Харламов Г. А., Тарапанов А. С. Припуски на механическую обработку: Справочник. — М.: Машиностроение, 2006. — 256 с. ГОСТ 1050–2013.

Металлопродукция из нелигированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. Москва, Стандартинформ, 2014, 35 с. ГОСТ 16 085–80.

Калибры контроля расположения поверхностей. Допуски. — Москва: Изд-во стандартов, 1980, 21 с. ГОСТ 24 114–80. Калибры-призмы шпоночные для валов. Конструкция и размеры.

— Москва: Изд-во стандартов, 1980, 9 с. ГОСТ 24 109–80. Калибры шпоночных соединений. Допуски. — Москва: Изд-во стандартов, 1980, 13 с. ГОСТ 24 643–81.

Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. Москва: Изд-во стандартов, 1981, 10 с.