Проектирование участка механического цеха по изготовлению детали «Стакан» с годовым выпуском 2000 штук

Пояснительная записка к дипломному проекту Проектирование участка механического цеха по изготовлению детали «Стакан» с годовым выпуском 2000 штук Содержание

• Введение

1. Назначение и конструкция детали

2. Анализ конструкции детали на технологичность

• 3. Определение типа производства
• 4. Выбор заготовки
• 4.1 Заготовка, полученная методом проката
• 4.2 Заготовка — горячая объемная штамповка
• 5. Определение последовательности технологических операций
• 6. Выбор баз и обоснование запроектированной технологии
• 7. Расчет и определение припусков на механическую обработку на две поверхности аналитическим и табличным методом

7.1 Аналитический метод определения припусков

7.2 Табличный метод определения припусков

8. Расчет и назначение режимов резания на 2 поверхности

8.1 Определение режимов резания аналитическим методом

8.2 Расчет режимов резания табличным методом

9. Расчет норм времени на 2 операции

10. Выбор и описание режущего инструмента

11. Пример расчета режущего инструмента

12. Выбор и описание измерительного инструмента

13. Выбор смазывающе-охлаждающей жидкости

14. Выбор и описание технологического оборудования

15. Выбор и описание приспособлений

15.1 Определение типа и размеров установочных элементов

15.2 Выбор базы

15.3 Расчет сил резания на операцию 110

15.4 Расчет силы прижима

15.5 Расчет основных размеров разжимного устройства

15.6 Расчет основных размеров зажимного устройства

15.7 Определение погрешности приспособления и расчет на точность

15.8 Назначение и принцип работы приспособления

16. Экономические расчеты

16.1 Расчет потребного количества оборудования на каждой операции

16.2 Расчет работающих людей на участке

16.3 Расчет площади участка

16.4 Расчет балансовой стоимости оборудования

16.5 Труд и заработная плата

16.6 Расчет стоимости основных материалов

16.7 Расчет постоянных издержек

16.8 Расчет переменных издержек

16.9 Калькуляция себестоимости изделия

16.10 Технико-экономические показатели работы участка

17. Разработка планировки участка механической обработки детали типа «Стакан»

18. Охрана труда и промышленная безопасность

• 18.1 Опасные и вредные производственные факторы
• 18.2 Смазка, охлаждение, отвод стружки
• 18.3 Работа со смазочно-охлаждающей жидкостью
• 18.4 Работа с моечным оборудованием
• 18.5 Станки с ЧПУ
• 18.6 Отопление, вентиляция
• 18.7 Освещение
• 18.8 Микроклимат в производственных помещениях
• 18.9 Требования к применению средств индивидуальной защиты работающих
• 18.10 Режимы труда и отдыха
• 18.11 Пожарная безопасность
• 18.12 Электробезопасность
• Заключение
• Список используемой литературы

Введение

Целью данного дипломного проекта является разработка участка механической обработки детали типа «Корпус». В связи с этим ставятся задачи усовершенствования технологического процесса механической обработки детали, применения современного и более производительного оборудования, в том числе с числовым программным управлением.

В ходе дипломного проекта путем сравнительных расчетов был выбран наиболее целесообразный метод получения заготовки, рассчитаны припуски на обработку. В ходе разработки технологического процесса были использованы режущие и измерительные инструменты, приспособления, повышающие скорость и качество обработки. Было спроектировано фрезерное приспособление для одной из сверлильно-фрезерных операций на станке с ЧПУ, режущий и измерительный инструменты.

Произведены расчеты режимов резания как аналитическим, так и табличным методом, определены нормы времени, затрачиваемые на обработку детали. На основании этих и других данных проведено технико-экономическое обоснование разрабатываемого дипломного проекта и произведено сравнение с базовым вариантом. Рассмотрена охрана труда на проектируемом участке.

В результате проделанной работы удалось существенно снизить затраты на изготовление детали, что, естественно, снизило её себестоимость.

1. Назначение и конструкция детали

Назначение детали типа Корпус неизвестно, поскольку нет данных о том, где эта деталь применяется, с какими деталями соединяется и какую функцию выполняет.

Алюминиевый сплав Д16Т относится к термически упрочняемым алюминиевым сплавам. Это означает, что его можно закалить. Сплав содержит 3,8−4,9% меди и 1,2−1,8% магния.

Деталь типа Корпус изготавливается из Сплава Д16Т, её химический состав приведен в таблице 1.

Таблица 1.1 — Химический состав Стали Д16Т

Применяется для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т. д.; для деталей, работающих при температурах до -230 градусов.

2. Анализ конструкции детали на технологичность

Цель анализа — выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся на чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ один из важнейших этапов технологической обработки.

Конструкцию детали принято называть технологичной, если она позволяет в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий её качество при надлежащем количественном выпуске. Являясь одним из свойств конструкции, технологичность дает возможность снизить трудоемкость изготовления изделия и его себестоимость. Опыт машиностроения показывает, что путем повышения технологичности конструкции машины можно получить дополнительно сокращение трудоемкости её изготовления на 15−25% и снижения себестоимости на 5−6%.

Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени за счет правильного выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоемкость изготовления детали оказывает влияние её конструкция и технические требования на изготовление.

Требования к технологичности конструкции детали и сферы проявления эффекта при их выполнении следующие:

— конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

— детали должны изготовляться из стандартных и унифицированных заготовок или из заготовок, полученных рациональным способом;

— размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;

— физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, её форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления;

— показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

— конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов её изготовления.

При механической обработке детали следует учесть то, что деталь тонкостенная, что влечет назначение соответствующих режимов обработки, применение соответствующей оснастки.

Технологичность конструкции взаимосвязанной детали должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к изделию, в состав которого она входит, и частным требованиям, связанным непосредственно с её технологичностью.

Деталь типа Корпус изготавливается из Стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632–72. Так как допуски на большинство размеров достаточно большие, то размеры детали имеют оптимальные степени точности. Шероховатости, заданные для всех поверхностей, имеют значения, не требующие дополнительной обработки. Это хорошо с точки зрения технологичности обработки. Все поверхности имеют шероховатость Rz 40 которая не является особо точной, однако технологичности будет трудно выполнять вырез на внешнем диаметре детали и отверстие мм т.к. оно очень маленького диаметра. Для определения технологичности детали рассчитываем коэффициент унификации детали. Он рассчитывается по формуле:

где К_у. — коэффициент унификации;

Q_у.э. — число унифицированных элементов детали, шт;

Q_э. — число конструктивных элементов детали, шт.

По формуле (2.1) определяем коэффициент унификации детали:

К_у.=

Следовательно, деталь технологична, так как К_у.>0,6 — деталь технологична, К_у.<0,6 — деталь не технологична.

Данная деталь средней сложности в изготовлении.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что деталь средне технологична.

3. Определение типа производства Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. Единичное производство универсально, т. е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а также стандартного режущего и измерительного инструмента.

Технологический процесс изготовления детали при этом типе производства имеет уплотненный характер, т. е. на одном станке выполняется несколько операций или полная обработка всей детали. Применение специальных приспособлений в единичном производстве экономически нецелесообразно, их используют только в исключительных случаях. Себестоимость выпускаемого изделия при единичном производстве сравнительно высокая.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

При серийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные, агрегатные и другие металлорежущие станки. При выборе технологического оборудования специального или специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчеты затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость, а следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделий.

При массовом производстве, возможно, более широко применять механизацию и автоматизацию производственных процессов, использовать дифференцирование технологического процесса на элементарные операции, применять быстродействующие специальные приспособления, режущий и измерительный инструмент.

(3.1)

где n — количество деталей в партии (шт.);

t — необходимый запас деталей на складе (t=20 дней для средних деталей);

Ф=251 — число рабочих дней в году;

N=2500 шт. — годовая программа выпуска изделий.

Шт.

Принимаем количество деталей в партии n=80 шт.

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операции К_зо. В нашем случае К_зо=20−40.

При среднесерийном производстве используются универсальное оборудование, специализированная высокопроизводительная оснастка, станки с ЧПУ, что позволяет снизить трудоёмкость и себестоимость изготовления изделий.

4. Выбор заготовки

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. На выбор формы, размеров и способа получения заготовки большое значение имеет конструкция и материал детали. Вид заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность её обработки.

При выборе заготовки необходимо учитывать не только эксплуатационные условия работы детали, её размеры и форму, но и экономичность её производства. Если при выборе заготовок возникают затруднения, какой метод изготовления принять для той или другой детали, тогда производят технико-экономический расчет двух или нескольких выбранных вариантов.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для обрабатываемой детали производится по нескольким направлениям: металлоемкости, трудоемкости и себестоимости, учитывая при этом конкретные производственные условия.

При выборе заготовки для данной детали назначен метод ее получения.

Заготовка простой конфигурации дешевле, т.к. не требует при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако требует последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров, расположения поверхностей усложняется и дорожает оснастка заготовительного цеха, возрастает себестоимость заготовки, но при этом уменьшается себестоимость последующей обработки заготовки, увеличивается коэффициент использования материала.

На основании этого предварительно выбираем заготовку — прокат.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для обрабатываемой детали производится по нескольким направлениям: металлоемкости, трудоемкости и себестоимости, учитывая при этом конкретные производственные условия.

Для технико-экономического расчета выбираем два вариантов изготовления заготовки: круглый горячекатаный прокат и штамповка.

4.1 Заготовка, полученная методом проката Выбираем прокат обычной точности. Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой детали определяем по промежуточные припуски по таблицам.

За основу расчета промежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали мм.

Устанавливаем предварительный маршрутный техпроцесс обработки поверхности детали размером мм.

Операция 010 Заготовительная 16 кв.

Операция 040 Токарная (чистовая) 14 кв.

Припуски на обработку поверхностей назначаем по табл. 3.13 ([1] с.41):

— при чистовом токарном точении;

Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно маршрутному технологическому процессу.

Расчетный размер на операцию 040:

Расчетный размер заготовки:

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590–71. Выбираем по табл. 3.14 ([1] с.170):

Диаметр проката записываем следующим образом:

Нормальная длина проката стали обыкновенного качества 2 — 6 метра. Припуск на подрезку торцевых поверхностей заготовки выбираем по табл. 3.12 ([1] с.40). Припуск на обработку двух торцовых поверхностей заготовки равен 2,4 мм.

Общая длина заготовки:

где — номинальная длина детали по рабочему чертежу.

Принимаем длину заготовки (по справочным таблицам):

Общ. длину заготовки округляем до целых единиц. Принимаем длину заготовки 83 мм.

Объем заготовки определяем по плюсовым допускам:

(4.1)

где L_заг — длина заготовки по плюсовым допуском;

D — наружный диаметр заготовки по плюсовым допуском.

Массу заготовки определяем по формуле:

(4.2)

где — плотность Д16Т;

V_заг. — объем заготовки, .

.

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки. Заготовку отрезают на ленточных пилах. Этим методом производят резку проката любого профиля диаметром до 250 мм, шириной реза 0,8−1,3 мм. Точность резки составляет Потери на зажим заготовки принимаем: L_заж=20 мм.

Длину торцового обреза проката определяем из соотношения:

где d — диаметр сечения заготовки, мм.

Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяем по формуле:

(4.3)

где L_пр — длина выбираемого проката;

L_обр — длина торцового обрезка;

L_заж — минимальная длина зажимаемого конца;

L_р — ширина реза.

Из проката длиной 2 метра

Получаем 28 заготовки из данной длины проката.

Из проката длиной 6 метров:

Принимаем 87 заготовок из данной длины проката.

Некратность (остаток длины) в зависимости от принятой длины проката определяем по формуле:

(4.4)

из проката длиною 2 м:

из проката длиною 6 м:

Потери материала на некратность определяем по формуле:

(4.5)

где L_нк — некратность (потери длины).

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиной 6 м для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиной 2 м.

Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составят:

Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составляет:

Общие потери в процентном отношении к длине выбираемого проката:

Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь:

(4.6)

где G_заг.р = г — масса заготовки.

Определяем коэффициент использования материала:

(4.7)

где — вес детали по чертежу, г.

Стоимость заготовки из проката:

(4.8)

где С_м — цена за 1 кг проката Д16Т;

С_отх — цена 1 тонны отходов материала Д16Т;

4.2 Заготовка — горячая объемная штамповка Материал Д16Т ГОСТ

Припуски на номинальные размеры детали назначаем по таблице ([1] с.148). Припуски на обработку заготовок, изготовляемых методом горячей объемной штамповки, зависят от массы, класса точности, группы материала, степени сложности и шероховатости заготовки. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры заготовки:

;

;

;

;

;

Допуски на размеры штампованной заготовки определяем по таблице ([1] с.32):

;; ;

Рисунок 1 — Эскиз заготовки — штамповки Общий объем заготовки (определяем средствами программы SolidWorks):

.

Масса штампованной заготовки:

Принимая неизбежные технологические потери Пш (угар, облой и т. д.) при горячей объемной штамповке равными 10%, определим расход материала на одну деталь:

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку:

Стоимость штампованной заготовки:

Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки.

(4.9)

где — расход материала на деталь при первом методе получения заготовки;

— расход материала на деталь при втором методе получения заготовки;

N — годовой объем выпуска деталей, шт.

Экономический эффект выбранного вида изготовления заготовки:

(4.10)

где — себестоимость детали при первом методе получения заготовки;

— себестоимость деталь при втором методе получения заготовки;

N — годовой объем выпуска деталей, шт.

руб.

Технико-экономический расчет показывает, что заготовка, полученная методом горячей объемной штамповки, наиболее не экономична по себестоимости, а годовая разница себестоимостей этих заготовок составляет 14 650 р. Еще следует учитывать стоимость изготовления штампа — около 8 000 р., а также экономию времени при обработке заготовки штамповки за счет снимания меньшего слоя материала. Следовательно, окончательно выбираем заготовку горячая объемная штамповка.

• 5. Определение последовательности технологических операций
• Определяем последовательность в следующем порядке:
• Таблица 5.1 — последовательности технологических операций

№	Описание операции	Станок
	Заготовительная
	Моечная
	Токарная ЧПУ	Schaublin-180CCN
	Токарная ЧПУ	Schaublin-180CCN
	Фрезерно-сверлильная ЧПУ	HERMLE С800U
	Токарная	SV18RA
	Моечная	S-jet
	Контрольная

• 6. Выбор баз и обоснование запроектированной технологии
• Для правильной работы машины необходимо обеспечить определённое расположение её деталей и узлов. При обработке деталей на станках заготовки тоже должны быть правильно ориентированы относительно стола или узлов станка.
• Погрешность формы и размеров обрабатываемых заготовок определяется отклонением положениями режущих кромок и заготовок от траектории формы образующего движения. Задачи взаимной ориентировки деталей в машинах и заготовок на станках при изготовлении деталей решаются их базированием.
• Базирование — это придание заготовки или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Осуществив базирование, заготовку закрепляют, чтобы она сохраняла неподвижность относительно приспособления.
• Базирование и закрепление — это два разных элемента установки. Они выполняются последовательно, причём базирование достигается наложением на заготовку односторонних связей, а базирование совместно с закреплением — двусторонних, лишающих заготовку подвижности в обе стороны по рассматриваемой оси.
• Для обеспечения неподвижности заготовки или изделия в избранной системе координат на них необходимо наложить шесть двусторонних геометрических связей, для создания которых необходим комплект баз.
• В моем технологическом процессе применяются базы для закрепления детали в неподвижном состоянии, для того что бы можно было обработать деталь с требуемой точностью. В процессе разработки технологического процесса была выбранная наиболее приемлемая последовательность технологических операций которая отображена в маршрутном и маршрутно-операционном технологических процессах, для данной детали типа «корпус» .
• 7. Расчет и определение припусков на механическую обработку на две поверхности аналитическим и табличным методом
• При проектировании технологических процессов механической обработки заготовок надо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей.
• Припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовок в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.
• Припуски могут быть операционными и промежуточными.
• Операционный припуск — это припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.
• Припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода, называется промежуточным.
• Общий припуск определяется разностью размеров исходной заготовки и детали. Установление оптимальных припусков играет важную роль при разработке технологических процессов изготовления деталей. Назначение чрезмерно больших припусков приводит к непроизводительным потерям материала, превращенного в стружку, к увеличению трудоёмкости механической обработки, к увеличению расхода режущего инструмента и электроэнергии, к увеличению потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, уменьшается точность обработки в связи с увеличением упругих отжатий в технологической системе и усложняется применение приспособлений. Назначение недостаточно больших припусков не обеспечивает удаление дефектных слоёв материала и достижение требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также вызывает повышение требований к точности исходных заготовок и приводит к их удорожанию, затрудняет разметку и выверку положения заготовок на станках при обработке по методу пробных ходов и увеличивает опасность появления брака.
• Необоснованное повышение качества поверхности и степени точности увеличивает себестоимость изготовления детали на этой технологической операции.

7.1 Аналитический метод определения припусков

Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки. Припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности детали, которые остались на предшествующем переходе.

Минимальный промежуточный припуск на выполняемом переходе для диаметральных размеров:

(7.1)

где — высота микронеровностей поверхности, получаемая на предшествующем переходе, мкм;

— глубина дефектного слоя от предшествующего перехода, мкм;

— суммарные погрешности отклонения расположения поверхностей от номинального на предшествующем переходе, мкм;

— погрешность базирования и установки заготовки на выполняемом переходе.

Номинальный припуск на обработку поверхностей для диаметральных размеров:

(7.2)

где T_i-1 — допуск на размер на предшествующем переходе, мм.

Определяем аналитическим методом припуска, допуска и операционные размеры на размер

Исходная заготовка — прокат.

Устанавливаем предварительный маршрутный техпроцесс обработки элемента детали размером

010 Заготовительная 16 квалитет

020 Токарная (точение чистовое) 14 квалитет.

Таблица 7.1 — Расчет припусков, допусков и промежуточных размеров на р-р

Операция

Точность

Допуски на размер, мм

Элементы припуска, мкм

Промежуточные размеры, мм

Промежуточные припуска, мм

Операционный размер, мм

Rz

h

dmin

dmax

2zmin

2zmax

1.09

;

65,1

;

;

0.74

64,26

0.69

1.09

Определяем операционные припуски.

Операция 020 токарная (точение черновое).

Минимальный припуск на чистовую обработку ищем по формуле:

(7.3)

Номинальный припуск на чистовую обработку ищем по формуле:

(7.4)

Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям определяем по формулам:

; (7.5)

; (7.6)

Операционный размер на операции 020:

Определяем максимальный припуск по формуле:

(7.7)

Определяем аналитическим методом припуска, допуска и операционные размеры на размер .

Устанавливаем предварительный маршрутный техпроцесс обработки элемента детали размером :

040 Токарная (сверление) 14 квалитет

050 Токарная расточная (чистовое) 14 квалитет.

Таблица 7.2 — Расчет припусков, допусков и промежуточных размеров на р-р

Oперация

Точность

Допуски на размер, мм

Элементы припуска, мкм

Промежуточные размеры, мм

Промежуточные припуска, мм

Операционный размер, мм

Rz

h

Dmin

Dmax

2zmin

2zmax

0.43

54,25

54,58

;

;

0.74

;

55.74

0.39

0.43

Определяем операционные припуски.

Операция 050 токарная растачивание (точение черновое).

Минимальный припуск на чистовую обработку ищем по формуле:

(7.8)

.

Номинальный припуск на чистовую обработку ищем по формуле:

(7.9)

Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям определяем по формулам:

; (7.10)

; (7.11)

Операционный размер на операции 050:

Определяем максимальный припуск по формуле:

(7.12)

7.2 Табличный метод определения припусков

При табличном методе определения промежуточных припусков на обработку поверхностей пользуются таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических справочников.

Табличный метод определения промежуточных припусков сравнительно прост, однако практическое применение его вызывает некоторое затруднение, которое объясняется тем, что таблицы находятся в разных справочниках изданиях, стандартах отраслей и предприятий, различных по содержанию и по системе их построения.

Каждая отрасль машиностроения, разрабатывая стандарты и руководящие технические материалы, учитывает свою специфику производства и производственную оснащенность.

Промежуточные припуски и допуски для каждой операции определяет, начиная от финишной операции к начальной, т. е. в направлении, обратном ходу технологического процесса обработки заготовки. Справочник металлиста

Наименьшие значения рекомендуемых припусков выбираются из справочников.

Таблица 7.3 — Расчет припусков, допусков и промежуточных размеров табличным методом

Технол. операции	Наим. значения припуска 2zmin, мм	Расчетный размер, мм	Допуск? мм (квалитет)	Промежуточные размеры, мм	Наиб. значение припуска 2zmax, мм
				наиб.	наим.
Наружный размер
Размер заготовки	;		1.0			;
Точение чистовое	2.0		0.74 (14)		64.26	2.74
Наружный размер
Размер заготовки	;	62.5	1.0			;
Точение чистовое	2.5		0.74 (14)		59.26	3.24
Наружный размер
Размер заготовки	;	41.36	1.0	41.36	40.36	;
Точение чистовое	1.36		0.62(14)		39.38	1.98
Наружный размер
Размер заготовки	;	31.2	1.0	31.2	30.2	;
Чистовое значение	3.2		0.52(14)		27.48	3.72
Внутренний размер
Размер заготовки	;	38.7	1.0	39.7	38.7	;
Растачивание чистовое	1.1		1.6 (14)	37.6		2,7
Внутренний размер
Размер заготовки	;	20.4	1.0	20.4	19.4	;
Растачивание чистовое	0,9		0.52(14)	19,52		1.4
Внутренний размер
Размер заготовки	;	16.03	1.0	16.03	15.03	;
Растачивание чистовое	0.6		0.43 (14)	15.43		1.03

Расчет припусков для линейных размеров Размерный анализ технологического процесса изготовления деталей машин, называют специальные способы выявления и фиксации связей размерных параметров детали при ее изготовлении, а также методы расчета этих параметров путем решения размерных цепей.

Размерный анализ позволяет уточнить намеченный вариант технологического процесса и решить следующие задачи:

— установить потребные размеры заготовки с минимально необходимыми припусками, что обеспечивает сокращение расхода материала;

— спроектировать технологический процесс с минимально необходимым количеством операций и переходов, что снижает трудоемкость изготовления изделий;

— спроектировать технологический процесс, гарантирующий изготовление качественных деталей и отсутствие брака при их производстве.

ГОСТ 16 319–70, определяет размерные цепи как совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующий в решении поставленной задачи.

ГОСТ 16 320–70 устанавливает методы решения прямой и обратной задачи. Прямая задача — определение размеров и предельных отклонений всех составляющих звеньев размерной цепи по известному размеру и отклонением замыкающего звена.

Обратная задача — определение размеров и отклонений замыкающего звена по известным размерам и отклонениям составляющих звеньев.

Обычно обработка заготовки производится в несколько операций, и поэтому на каждой из них предусматривается промежуточный операционный припуск.

В большинстве случаев технологические операции имеют целью не удаление припуска, а обеспечение размеров поверхностей, и их формы и взаимного расположения. При проектировании же технологических процессов вначале определяется минимально необходимый припуск, а затем операционные размеры.

Последовательность работы при этом следующая.

В соответствии с требованиями чертежа, определяем технологический маршрут изготовления детали, т. е. набор и последовательность технологических операций обработки деталей.

Затем по размерам каждой из поверхностей готовой детали определяем размеры на последних операциях и после выбора необходимой величины минимального припуска, определяем размеры, которые следует задать на предшествующих операциях. Таким образом, определяем размеры на всех операциях и размеры заготовки с минимально необходимыми припусками.

Для выполнения этих работ необходимо правильно выбрать величину припуска — в том случае могут либо оставаться необработанные участки на поверхности детали, либо припуски окажутся слишком большими, а это удорожает процесс и ведет к перерасходу металла.

Проверка возможности изготовления детали с заданной точностью.

При проектировании технологического процесса очень часто проставленный в чертеже размер и технические требования непосредственно не выполняются. В размерной схеме это звено всегда является замыкающимся звеном. Так как замыкающее звено и его точность определяется точностью изготовления составляющих звеньев, то необходимо проверить по точности выполнения составляющих звеньев, обеспечены ли предписанные чертежом и технические требования.

Проверка ведется следующим образом. Суммируются все операционные допуски T_{аоп· i} размеров, входимых в контур и сравниваются с чертежным допуском.

Если условие соблюдено, то считаем, что предлагаемый вариант технологического процесса может быть принят, так как он полностью обеспечивает изготовление деталей в соответствии с требованиями чертежа.

Если же указанные условия не выдерживается, то ведем корректировку технологического процесса по следующим направлениям:

— уменьшение колебаний составляющих звеньев;

— введение дополнительных операций, обеспечивающих большую точность выполнение размеров;

— введением операций, превращающих замыкающее звено в составляющее.

После корректировки вновь проверяем выполнение условий на чертеже, и если они соблюдены, то технологический процесс принимается за рабочий.

• 8. Расчет и назначение режимов резания на 2 поверхности

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, т. е. при назначении и расчете режима обработки учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип оборудования и его состояние.

Следует помнить, что элементы режимов резания находятся во взаимной функциональной зависимости, установленной эмпирическими формулами.

Параметры режимов резания выбирают таким образом, чтобы достичь наибольшей производительности труда при наименьшей себестоимости данной технологической операции.

Эти условия удается выполнить при работе инструментом рациональной конструкции с максимальным использованием всех возможностей станка.

8.1 Определение режимов резания аналитическим методом Производим аналитический расчет режимов резания для токарной операции 020 — точение диаметра до мм на станке PRIMUS-3T.

C учетом оставления припуска на чистовую обработку 2,24 мм устанавливаем глубину резания на черновую обработку t = 2,24 мм.

Параметры проходного упорного отогнутого резца 16 X 16 ВК8 ГОСТ 18 879–73:

В = 16 мм — ширина державки резца;

Н = 16 мм — высота державки резца;

ц = 90? — главный угол в плане;

ц₁ = 10? — вспомогательный угол в плане;

R = 0,2 мм — радиус при вершине резца;

c = 4 мм — толщина твердосплавной пластинки.

Определяем подачу.

Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами:, ,, создающими сложное напряженно-деформированное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе .

Подачу, допустимую прочностью державки резца, определяем по формуле:

(8.1)

где — допустимое напряжение изгиба (кг/мм²);

l — вылет резца (мм);

— поправочные коэффициенты.

1) мм/об.

Подачу, допустимую жесткостью державки резца, определяем по формуле:

(8.2)

где f — прогиб резца при работе (мм — при черновой; мм — при чистовой);

Е — модуль упругости (кН/мм²).

1) мм/об.

Подачу, допустимую прочностью твердосплавной пластинки, определяем по формуле:

. (8.3)

1) мм/об.

При черновой обработке подачу, допустимую шероховатостью поверхности, определяем по формуле:

(8.4)

Где С_Н=0,008; у=1,4; u=0,7; х=0,3; z=0,35 — эмпирические коэффициенты.

1) мм/об.

Из всех подач выбираем минимальную: мм/об. — для обработки Для черновой обработки размера устанавливаем:

t = 2,24 мм

мм/об

V = 70 м/мин

n = 823 об/мин

8.2 Расчет режимов резания табличным методом При определении режимов резания табличным методом используют нормативные таблицы в зависимости от выбранного типа производства и установленного вида обработки заготовки.

Таблица 8.1 — Определение режимов резания

Инструмент	Обрабатыв. поверхность	Глубина резания t, мм	Подача S, мм/об	Скорость резания Vрез, м/мин	Частота вращения шпинделя n, об/мин	Мощность резания N, кВт
Операция 030
Резец проходной		2,0	0,45			1,4
Резец расточной		0,9	0,14			1,0
		1,1	0,2			1,6
		0,6	0, 2			1,55
Операция 040
Сверло спиральное 2,8 мм			0,03			0,05
Сверло спиральное 7 мм			0,09	9,8		0,19
Фреза концевая 5 мм		1,5	0,25			0,15

9. Расчет норм времени на 2 операции Техническая норма времени на обработку заготовки является одним из основных параметров для расчета стоимости изготовляемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства.

Общая норма времени на механическую обработку одной заготовки:

(9.1)

где Т_осн — основное время, мин;

Т_всп — вспомогательное время, мин;

Т_то — время на обслуживание рабочего места, мин;

Т_оп — время отдыха, мин.

(9.2)

где L — расчетная длина в направлении подачи, мм;

n — частота вращения шпинделя, об/мин;

i — число рабочих ходов режущего инструмента;

S — подача, мм/об.

Операция 020 — Токарная ЧПУ Переход 2. Точить поверхность (3)

Расчетная длина рабочего хода инструмента:

(9.3)

где l = 33,15 мм — длина обрабатываемой поверхности;

l₁ = 0 мм — величина врезания инструмента;

l₂ = 0 — величина перебега.

Вспомогательное время выбираем по машиностроительным нормативам Т_всп = 0,02 мин.

Оперативное время определяем как Время на обслуживание рабочего места Время на отдых и естественные надобности Таким образом, штучное время на второй переход операции 050:

Переход 10. Расточить поверхность (4) окончательно

Расчетная длина рабочего хода инструмента:

(9.4)

где l = 35 мм — длина обрабатываемой поверхности;

l₁ = 0 мм — величина врезания инструмента;

l₂ = 0 — величина перебега.

Вспомогательное время выбираем по машиностроительным нормативам Т_всп = 0,2 мин.

Оперативное время определяем как Время на обслуживание рабочего места Время на отдых и естественные надобности Таким образом, штучное время на переход операции 050:

10. Выбор и описание режущего инструмента Одновременно с выбором станка и приспособлений для операции выбирается необходимый режущий инструмент, обеспечивающий достижение наибольшей производительности, требуемой точности и шероховатости поверхности. Тип и размеры режущего инструмента для выполнения заданной операции зависят от способов обработки материала, размеров обрабатываемых поверхностей, а также от требований, предъявляемых к точности и шероховатости поверхности, вида производства. Выбор материала режущей части имеет большое значение для повышения производительности и уменьшения себестоимости обработки.

Резцы:

1) Резец проходной упорный отогнутый (черновой) 12 X 12 ВК8 ГОСТ 18 879–73;

2) Резец расточной (чистовой) 12 X 12 ВК8 ГОСТ 18 883–73;

3) Резец резьбовой 12 Х 12 ВК10Х0М ГОСТ 18 876–73;

Фрезы:

1) Фреза концевая 24 мм ВК8 ГОСТ 17 025–71;

Сверла:

1) Сверло спиральное 15 ВК8 ГОСТ 22 735–77;

2) Сверло спиральное 7 ВК8 ГОСТ 22 735–77;

3) Сверло спиральное 2,8 ВК8 ГОСТ 22 735–77

4) Сверло центровочное ГОСТ 14 952–75.

Метчики:

1) Метчик машинный М3; ГОСТ 3266–81;

Зенкера:

2) Зенкер 7,3; Е2323.0054

11. Пример расчета режущего инструмента

Произведем расчет для операции 070. На данной операции используем токарный станок с ЧПУ Shaublin 180-CCN. Точится канавка.

Глубину резания устанавливаем максимальной, равной припуску на обработку: мм.

Определим силу резания.

Для токарной обработки силу резания рассчитывают по формуле:

• , (11.1)
• где С_р — постоянная резания;
• V — скорость резания, м/мин;
• t — глубина резания, мм;
• S — подача, мм/об;
• К_р — общий поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий условия резания;
• x_р, y_р, n_р — показатели степени.
• Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение коэффициентов учитывающих изменение против табличных условий резания.
• кгс
• Определим диаметр державки:
• При круглом сечении
• (11.2)
• мм
• Принимаем ближайшую по ГОСТу 10 043−62 больший диаметр державки D = 10 мм.
• Определим максимальную нагрузку, допускаемую прочностью резца прямоугольного сечения:

(11.3)

Определим максимальную нагрузку, допускаемую жесткостью резца:

(11.4)

где f — допускаемая стрела прогиба резца:

при чистовом точении — f = 0,05 мм;

E — модуль упругости материала резца, Е = 2 10⁵ МПа;

J — момент инерции сечения державки.

Момент инерции сечения державки для прямоугольного сечения:

(11.5)

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

;

;

Геометрические параметры резца и его режущей части:

Общая длина — L = 68 мм;

Диаметр державки — D = 10 мм;

Ширина режущей кромки — а = 1,58_-0,03 мм;

Вылет резца — l = 28 мм;

Длина до опасного сечения — l₁ = 18 мм;

Передний угол — ;

Задний угол — ;

Вспомогательный задний угол — ;

Угол заострения — ;

Угол наклона главной режущей кромки — ;

Определяем подачу.

Подачу, допустимую прочностью державки резца, определяем по формуле:

(11.6)

где []_u — допустимое напряжение изгиба, []_u=20 кг/мм²;

l — вылет резца, мм;

— поправочные коэффициенты.

мм/об.

Подачу, допустимую жесткостью державки резца, определяем по формуле:

(11.7)

где f — прогиб резца при работе, мм;

Е — модуль упругости, кгc/м².

мм/об.

Подачу, допустимую прочностью твердосплавной пластинки, определяем по формуле:

. (11.8)

мм/об.

Подачу, допустимую шероховатостью поверхности, определяем по формуле:

(11.9)

где — эмпирические коэффициенты.

мм/об.

Из всех подач выбираем минимальную: мм/об.

Определяем скорость резания по эмпирической формуле с учетом жесткости технологической системы по формуле:

(11.10)

где — эмпирические коэффициенты;

Н — поверхность канавки, мм;

Т — стойкость инструмента, мин;

t — глубина резания, мм;

S — подача, мм/об.

V=65 мм/мин.

Находим число оборотов шпинделя по формуле:

(11.11)

об/мин.

Рисунок 2- Углы зуба зенкера.

12. Выбор и описание измерительного инструмента

При проектировании технологического контроля механической обработки заготовок для межоперационного и окончательного контроля размеров обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда это целесообразно, следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент.

В серийном производстве применяется универсальный измерительный инструмент (штангенциркули, штангенглубиномеры, микрометры, индикаторы, угломеры и т. д.).

Для проверки некоторых размеров, изготовленных по допускам, применяются предельные калибры. Калибры для проверки валов — скобы, а для проверки отверстий — пробки.

Проверку фасонных поверхностей производят шаблонами. Чем точнее обработана фасонная поверхность, тем меньше просвет между нею и приложенным к ней шаблоном. Просвет проверяется щупами.

Для контроля размеров детали используем измерительный инструмент:

1) Штангенциркуль ШЦЦ-125−0,01 электронный ГОСТ 166–89;

2) Штангенциркуль ШЦЦ-125−0,05 электронный ГОСТ 166–80;

3) Мобильная координатно-измерительная машина FARO GAGE Plus;

4) Калибр пробка гладкая для контроля размера ГОСТ 14 810–69

5) Калибр пробка гладкая для контроля размера ГОСТ 14 810–69;

6) Калибр пробка гладкая для контроля размера ГОСТ 14 810–69;

7) Калибр пробка гладкая для контроля размера ГОСТ 14 810–69;

8) Шаблон на фаску 0.5×45 ГОСТ 15 482–73;

9) Шаблон на фаску 1×45 ГОСТ 15 482–73;

10) Шаблон на фаску 2×45 ГОСТ 15 482–73;

11) Кольцо резьбовое (левое) М60×1,5 ГОСТ 14 810–69;

Повышение качества продукции приборостроительного производства зависит от правильной организации технического контроля.

Контроль может быть сплошным или выборочным. Сплошной контроль исключает возможность попадания дефектной продукции потребителю, однако, этот метод очень трудоёмкий и при выпуске большого объёма деталей является экономически нецелесообразным. Более рациональным в данном случае является выборочный контроль, при котором контролируется одна деталь из определённой партии деталей.

Обработанная деталь всегда отличается от абсолютной детали формой, размерами. Чем меньше отличия, тем точнее деталь. Отклонения реальной поверхности детали от геометрически правильной ограничивается допуском на размер. Размеры обрабатываемых заготовок измеряют различными инструментами.

Для проверки размеров деталей, изготовленных по допускам, применяют предельные калибры. Для проверки валов — калибры-скобы, для проверки отверстий — калибры-пробки.

Резьбу можно проверить резьбовыми калибрами. Резьба считается годной, если проходная пробка «ПР» ввинчивается в резьбу свободно без заеданий, а непроходная пробка «НЕ» не ввинчивается, или ввинчивается до полутора оборотов.

Штангенинструменты относятся к универсальным средствам измерения Выпускают следующие штангенинструменты: штангенциркули с пределами измерений 0−125, 0−150, 0-; штангенглубиномеры с верхними пределами измерений 200 и 500 мм. Погрешность показаний штангенинструмента нормируется в пределах величины отсчёта.

Для измерения углов и косинусов существует специальные средства измерений. Для измерения углов с точностью до 2 и грубее применяют угломеры с нониусом и ценой деления 2 и 5. Для повышения производительности угловых измерений применяют индикаторные угломеры.

Проблемы повышения качества продукции машиностроения наряду с повышением требований к взаимозаменяемости деталей машин при сборке, из года в год приобретают все большее значение. Видное место в разрешении этих проблем занимают стандарты, распространяющиеся на допуски и посадки размеров гладких элементов деталей, на их посадки, образуемые при соединении этих деталей, и на калибры, обеспечивающие надежный контроль и взаимозаменяемость деталей, узлов и машин.

Рассчитаем калибр на расположение отверстий 5,2^+0,30 и зависимом 8^+0,36 на зависимом размере 9,5 относительно базового размера 25^+0,52, изготовленном ранее.

Расчет размеров производим по ОСТ 95.1081−72 «Калибры комплексные для контроля собираемости составных частей изделий» .

Выбираем 5,2^+0,30 на который задан зависимый допуск соосности относительно

25^+0,52, изготовленного ранее, в выражении R 0,3мм — базовым.

Определим по ОСТ 95.1081−72 для базы:

_{к. базы}=0,003 — допуск на изготовление базы;

_{и. базы}=0,007 мм — допуск на износ базы;

2_к = 0,010 мм — гарантируемый зазор по базе.

Определим по ОСТ 95.1081−72:

_{к. базы}=0,003 — допуск на изготовление базы;

_{и. базы}=0,007 мм — допуск на износ базы;

_б = 0,005 мм — погрешность базы относительно нормального расположения;

_{к. пв.} = 0,006 — допуск на изготовление переходного отверстия;

_{и. пв.} = 0,004 — допуск на износ переходного отверстия;

2_к = 0,010 мм — гарантируемый зазор по базе;

_{к. вт.} = 0,005 — допуск соосности калибра-штыря базового;

_{и. вт.} = 0,005 — допуск на изготовление калибра-штыря базового;

_{к. ш.} = 0,003 — допуск соосности калибра-штыря;

_{и. ш.} = 0,004 — допуск на изготовление калибраштыря;

_{и. ш.} = 0,003 — допуск на износ калибраштыря;

Основным условием обеспечения собираемости составных частей изделия:

F₁? F, (12.1)

где F₁ — расчетное отклонение измерительных элементов калибра

F₁ = _б + _{к. базы} +_{и. базы} +2_к +_{к. пв}+_{и. пв}+_{к. Вт}+_{и. вт.}+ _{к. ш.}+ _{и. ш}+_{и. ш.}

F₁= 0,003 + 0,007+0,005 + 0,006 + 0,004+0,010+0,005+0,005+0,003+0,004+0,003 = 0,067

0,067? 0,300.

Делим пропорционально F₁ между калибрами: втулкой и штырем: 0,04 и 0,027.

Рассчитываем диаметр калибра-штыря для гарантированного зазора по переходной поверхности25^+0,52:

D_в= D-_{к. с.} + F₁

D_в=25−0,1+0,04=24,94

D_в=24,94_-0,04

D_изн.= D-_{к. с.} +F₁ —_д

D_изн. =25−0,1+0,04−0,015=24,925

Рассчитываем диаметр калибра-штыря для гарантированного зазора по переходной поверхности 8^+0,36:

d_ш= d-_{к. с.} + F₁

d_ш= 8−0,1+0,027=7,927

d_ш=7,927_-0,04

d_изн.= d+_{к. с.} + F₁-_д

d_изн. =8−0,1+0,027+0,007=7,920

Рассчитываем диаметр калибра-штыря для гарантированного зазора по переходной поверхности 5,2^+0,30:

d_ш= d-_{к. с.} + F₁

d_ш= 5,2−0,1+0,027=5,127

d_ш=5,127_-0,04

d_изн.= d+_{к. с.} + F₁-_д

d_изн. =5−0,1+0,027+0,007=5,120

Рассчитываем диаметр отверстия для калибра-штыря гарантированного зазора по поверхности отверстия во втулке:

D_в.ш.=5,127^+0,010

D_изн.= D +_д

D_изн. =5,127+0,015=5,142

Остальные размеры принимаем конструктивно в зависимости от размера детали и калибра.

Калибрыи зготавливаются из стали У10А с твердостью HRC 55−60.

Базовая деталь — переходная втулка — корпус.

Нерабочие поверхности с покрытием Хим.Окс.прм.

Для удобства в работе на часть наружных поверхностейнанесено рифление сетчатое по ГОСТ 21 474–75. На рабочие поверхности калибра при хранении наносится специальная смазка, предохраняющая калибр.

13. Выбор смазывающе-охлаждающей жидкости Для уменьшения трения, охлаждения инструмента и обрабатываемой детали применяют смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Под смазочно-охлаждающими жидкостями подразумеваются водные и масляные жидкости, применяемые при обработке металлов резанием.

Такими жидкостями могут служить: эмульсии, компаундированные масла, сульфофрезолы, минеральные и растительные масла, растворы соды в воде, скипидар и керосин.

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей является одним из наиболее дешевых средств для достижения высокой производительности процесса резания и надлежащего качества поверхности. Их применение позволяет уменьшить износ инструмента и дорогостоящего станочного оборудования, а также трение инструмента о заготовку.

При контакте смазочно-охлаждающей жидкости с деталью, стружкой и инструментом она растекается по поверхности, нагревается и частично испаряется. Охлаждающее действие заключается в отводе тепла за счет теплоотдачи и поглощения его жидкостью при испарении.

Помимо охлаждающей способности применяемая при резании жидкость должна обладать высокой смазывающей способностью, хорошо проникать между трущимися поверхностями.

В данной работе на операциях в качестве СОЖ применяем FUCHS RATAK 6210.

СОЖ для станков FUCHS RATAK 6210 R — это биостабильная водосмешиваемая смазочно-охлаждающая жидкость с высоким содержанием масла, образующая при cмешивании с водой стабильную полупрозрачную эмульсию.

Она обеспечивает эффективную межоперационную защиту обрабатываемых деталей и агрегатов металлорежущего оборудования от коррозии, а также снижает износ режущего инструмента.

Применение

FUCHS RATAK 6210 R применяется на операциях лезвийной обработки, точения, фрезерования, сверления и нарезания резьбы. Продукт является универсальным и подходит для обработки углеродистых и легированных сталей, а также цветных металлов и сплавов.

Для разбавления продукта подходит водопроводная вода.

Для максимально длительной эксплуатации RATAK 6210 R рекомендуется применять в комплексе с очистителем системы RENOCLEAN SMC.

14. Выбор и описание технологического оборудования

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производительных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия.