Проектирование детали «Втулка»

• Содержание
• 1. Анализ служебного назначения детали
• 1.1 Краткое описание изделия: назначение, условия работы и требования предъявляемые к нему
• 1.2 Описание детали: назначение, материал, анализ технологичности, технические условия, предъявляемые к ней
• 2. Анализ технических требований, предъявляемых к детали
• 3. Определение типа производства, такта выпуска и партии запуска
• 4. Анализ технологичности конструкции детали
• 5. Анализ существующего технологического процесса. Формирование задания на проектирование
• 6. Выбор метода получения заготовки
• 7. Выбор варианта технологического маршрута
• 7.1 Выбор и обоснование способов обработки поверхностей заготовки
• 7.2 Выбор и обоснование схем базирования и закрепления
• 7.3 Обоснование выбора металлорежущих станков, обоснование выбора станочных приспособлений и другой техоснастки
• 7.4 Обоснование выбора режущих и мерительных инструментов
• 7.5 Краткое описание предлагаемого маршрутного технологического процесса по операциям
• 7.6 Расчет припусков на механическую обработку поверхностей
• 7.7 Определение и обоснование режимов резания
• 7.8 Нормирование технологических процессов
• 8. Проектирование станочного приспособления
• 9. Научно-исследовательская часть

1. Анализ служебного назначения детали

1.1 Краткое описание изделия: назначение, условия работы и требования предъявляемые к нему.

Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц3−16С/85-1,5 представляет собой блочно-контейнерный агрегат с газотурбинным конвертированным судовым двигателем ДГ90Л2 мощностью 16МВт, предназначен для транспортирования природного газа по магистральным газопроводам и для помпирования газа на компрессорных станциях различного технологического назначения. Агрегат изготавливается в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 1 ГОСТ 15 150–69, что обеспечивает нормальную работоспособность при температуре окружающего воздуха от 218К до 318К и относительной влажности 100% а также при наличии осадков. Основным механизмом ГПА является компрессор. Компрессор центробежный двухступенчатый с вертикальным разъемом корпуса предназначен для сжатия газа, поступающего по всасывающему трубопроводу, до необходимого давления и подачи его в нагнетательный трубопровод. Основные технические характеристики агрегата приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 — Основные технические характеристики агрегата

1.2 Описание детали: назначение, материал, анализ технологичности, технические условия, предъявляемые к ней

Назначение.

Деталь 177.7200.011 «Втулка» входит сборочной единицей в компрессор ГПА, она является элементом думмисного уплотнения нагнетательной полости второй ступени. На рисунке 1.1 показаны поверхности детали: А — основные базовые, Бисполнительные, Всвободные.

Рисунок 1.1 — Поверхности детали

Основными базовыми поверхностями являются А₁ и А₂, которыми деталь базируется и устанавливается в изделии. Поверхность А₁— установочная база, А₂— двойная опорная; таким образом деталь лишается пяти степеней свободы, а для ориентации в угловом направлении используется поверхность Г.

Поверхности Б₁ и Б₂ являются исполнительными: на Б₁ находятся торцовые лунки, на Б₂ — кольцевые фасонные канавки.

Поверхности В₁ и В₂ — свободные — они не выполняют никаких функций в изделии.

Размещение детали в узле думмисного уплотнения показано на рисунке 1.2 Втулка устанавливается в деталь «Улитка», базируясь поверхностью 500h6 (А₂) по внутренней цилиндрической поверхности Ф500H7 и малым торцем бурта (А₁) по ее торцу. Для крепления используются четыре болта М12. Для выпрессовки втулки предусмотрены три резьбовых отверстия М12−7Н. Уплотнение газового потока осуществляется лабиринтным методом: торцовые лунки останавливают вращательное движение газового потока и он устремляется в зазор 0,4.0,42 мм между втулкой и думмисом, напрессованным на ротор, геометрия кольцевых канавок обеспечивает завихрение и остановку газового потока.

Рисунок 1.2 — Сечение узла думмисного уплотнения: 1- улитка; 2-болт крепежный; 3- втулка; 4- думмис; 5- ротор.

Материал.

Для изготовления детали 177.7200.011 «Втулка» используется алюминиевый деформируемый сплав АК6, что объясняется условием работынедопустимость возникновения искры при вращении ротора и стремлением максимально облегчить деталь.

Алюминиевый деформируемый сплав АК6 обладает высокой обрабатываемостью резанием в отожженном состоянии, высокой свариваемостью, удовлетворительной обрабатываемостью давлением в отожженном состоянии, температурный интервал деформаций 380.470С.

Обрабатываемость резанием при обработке быстрорежущим инструментом удовлетворительная, при обработке твердосплавным инструментом хорошая и дает шероховатость Ra= 1,6.6,3 мкм, что вполне приемлемо для проектируемой технологии механической обработки детали. Материаламизаменителями могут быть алюминиевые деформируемые сплавы АК4, АК8, АЛ4 обладающие сходными механическими свойствами. Химический состав, механические свойства и предпочтительные режимы термообработки приведены в таблицах 1.2 .1.4.

Таблица 1.2 — Химический состав алюминиевого сплава АК6

Таблица 1.3 — Механические свойства алюминиевого сплава АК6

Таблица 1.4 — Режимы термообработки алюминиевого сплава АК6

2. Анализ технических требований, предъявляемых к детали

Точность размеров: анализ точности диаметральных размеров приведен в таблице 1.5, линейных размеровтаблица 1.6, угловых размеров — таблица 1.7. Стандартные допуски выбираем по. Обозначение поверхностейпо чертежу детали.

Таблица 1.5 — Анализ точности диаметральных размеров

Таблица 1.6 — Анализ точности линейных размеров

Таблица 1.7 — Анализ точности угловых размеров

Точность форм и взаимного расположения поверхностей: анализ точности форм и взаимного расположения поверхностей приведен в таблице 1.8.

Таблица 1.8 — Анализ точности форм и взаимного расположения поверхностей

Для поверхностей, на которые не оговариваются погрешности форм, принимаем предельные значения погрешностей:

для поверхностей тел вращения 0,3б;

для плоскостей 0,6б.

Степень шероховатости: анализ степени шероховатости приведен в таблице 1.9

Таблица 1.9 — Анализ степени шероховатости обрабатываемых поверхностей

Для остальных поверхностей принимаем значение шероховатости Ra=6,3.

Рабочий чертеж 177.7200.011 «Втулка» дает полное представление о детали. В результате анализа допусков размеров, форм, взаимного расположения поверхностей, шероховатостей были выявлены и исправлены нарушения действующих стандартов.

К рабочим поверхностям и основным базам предъявлены достаточно жесткие требования по точности размеров, взаимного расположения,

3. Определение типа производства, такта выпуска и партии запуска

Производим расчет на ЭВМ, программа «tip.exe «Определение типа и формы организации производства», авторы: Руденко А. Б., Клюев В. А., Трушкова Л. Л., 13.09.1994. Для мелкосерийного производства характерна групповая форма организации, в связи с чем запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью. Описание выбранного типа производства. Приводим описание мелкосерийного типа производства по.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым. При серийном производстве изделия изготавливаются партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого типа производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей так и в сборке. В серийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными станками. Станки применяются разнообразных видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные.

Станочный парк должен быть специализирован в такой мере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин к производству другой, несколько отличающейся от первой в конструктивном отношении.

При использовании универсальных станков должны широко применяться специализированные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанных деталей. Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции.

Мелкосерийному типу производства соответствует переменнопоточная форма организации производства. Станки располагают в последовательности технологических операций для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки, в той же последовательности образуется и движение деталей. Производство идет партиями, причем детали каждой партии могут несколько отличаться одна от другой размерами или конструкцией, допускающими обработку на одном и том же оборудовании. Производственный процесс ведется таким образом, что время выполнения операции на одном станке согласовано с временем работы на следующем станке; детали данной партии перемещают со станка на станок в последовательности технологических операций, создавая непрерывность движения. Переналадка станков, приспособлений и инструментов, а также перестройка производственного процесса при переходе на обработку других разновидностей сходных деталей обеспечиваются предварительной технологической подготовкой.

4 Анализ технологичности конструкции детали

Качественный анализ технологичности.

Деталь относится к классу втулок, по своей конфигурации сравнительно проста и представляет собой втулку с буртом. Все обрабатываемые поверхности легкодоступны. Базовые поверхности, обрабатываются с высокой точностью — по 6,7 квалитету.

Деталь «Втулка» имеет ряд нетехнологичных элементов:

а) кольцевая канавка под резиновое уплотнение (рисунок 2.1) — для ее изготовления потребуется специальный канавочный резец;

Рисунок 2.1 — Эскиз кольцевой канавки б) кольцевые фасонные канавки (рисунок 4.2): для их изготовления потребуется специальный канавочный резец, при нарезании необходимо применять комбинированную подачу, под углом к оси вращения;

Рисунок 4.2 — Эскиз кольцевых фасонных канавок

в) крепежные пазы и торцовые лунки (рисунок 4.3): так как они являются закрытыми, то это приводит к обработке малопроизводительным инструментом — пальцевой фрезой;

Рисунок 4.3 — Эскиз крепежных пазов и торцовых лунок г) отверстия 14 и М12−7Н (рисунок 4.4): так как к точности расположения отверстий 14 предъявляется позиционный допуск 0,1 мм, а отверстия М12−7Н расположены не под прямым угломпотребуется точная разметка или обработка по кондуктору. При переводе обработки отверстий на станок с ЧПУ точность достигается точностью позиционирования инструмента;

Рисунок 4.4 — Эскиз нетехнологичных отверстий

д) понижения 498 (рисунок 4.5): так как их нельзя обработать без изменения траектории движения режущего инструмента. При обработке на станке с ЧПУ точность достигается точностью позиционирования инструмента;

Рисунок 4.5 — Эскиз понижений Из качественного анализа технологичности конструкции детали можно сделать вывод: «Втулка» в целом является недостаточно технологичной, но внести изменения в эти нетехнологичные элементы нельзя, так как при этом ухудшатся эксплуатационные свойства детали. Для обработки детали потребуется изготовление специальных режущих инструментов, что приведет к увеличению ее себестоимости.

Количественный анализ технологичности.

1) уровень технологичности по точности обработки поверхностей:

К_т.о. =1- 1/Т_ср;(4.1)

Т_ср = (Т_i*n_i)/n_i;(4.2)

Т_ср = (14*12+7*2+6*1)/15 = 12,53;

Кт.о. =1−1/12,53 = 0,92 — технологична;

2) уровень технологичности по шероховатости поверхностей:

К _ш.=1- 1/Ш_ср;(4.3)

Ш_ср = Ш_i*n_iш/n_iш;(4.4)

Ш_ср = (12,5*2+6,3*7+1,6*5)/15= 5,5;

Кш. = 1−1/5,5= 0,82 — технологична:

3) коэффициент использования материала:

Ким = 0,22 — нетехнологична.

Из количественной оценки технологичности детали можно сделать вывод: деталь «Втулка» является высокотехнологичной, однако текущая заготовка ведет к большим отходам материала.

В проектируемом технологическом процессе необходимо разработать заготовку, максимально приближенную по конфигурации к готовой детали для повышения Ким.

5. Анализ существующего технологического процесса. Формирование задания на проектирование

Заводской маршрутный технологический процесс изготовления детали 177.7200.011 «Втулка» приведен в таблице 5.1, операционный ТП документально отсутствует.

Таблица 5.1 — Маршрутный ТП изготовления детали 177.7200.011 «Втулка»

Заготовкой для механической обработки является поковка кованная на свободных молотах с большими припусками (до 15 мм) и напусками (до 40 мм). Установка детали на токарных операциях производится на планшайбу. При закреплении заготовки на черновых токарных операциях радиальное биение выверяется по рейсмусу, при этом до 15% поковок бракуется из-за большого отклонения от концентричности диаметральных поверхностей. Если брак исправимый — заготовка идет на перековку, иначе — отходы.

Для проектируемого технологического процесса обработки втулки в мелкосерийном производстве данная заготовка нетехнологична, следовательно, выбираем более приемлемый способ получения заготовки (раздел 6).

Все операции механической обработки выполняются на универсальном оборудовании. Обработку проведем на станках с ЧПУ. Сверлильную и фрезерную операции объединим и проведем на фрезерном станке с ЧПУ. Нарезание резьбы М12−7Н вынесем на слесарную операцию.

Внедрение оборудования с ЧПУ позволит отказаться от разметочной операции, что приведет к уменьшению времени изготовления детали, снижению себестоимости.

Схемы базирования при обработке в заводском варианте технологического процесса не указываются, они выбираются рабочими непосредственно на рабочих местах. Назначим на каждую операцию схему базирования.

Операции механической обработки ведутся с использованием универсальной техоснастки. При токарной обработке деталь после тщательной выверки по индикатору закрепляется в планшайбе (четыре независимых кулачка). Для уменьшения времени закрепления, повышения точности базирования применим самоцентрирующие приспособления.

Применяется режущий инструмент с креплением пластин пайкой. В проектируемом технологическом процессе применим максимум унифицированного режущего инструмента с механическим креплением сменных пластин, что снизит себестоимость изготовления детали.

Контроль геометрических параметров детали производится универсальным мерительным инструментом: линейные размеры — штангенциркулями, диаметральные — микрометрами. Контроль радиального и торцевого биения поверхностей проводится на станке: на направляющие станины устанавливается стойка с закрепленным на ней индикатором часового типа. В проектируемом варианте технологического процесса разработаем КИП для измерения радиального и торцевого биения, которые позволят провести измерения с высокой точностью и скоростью.

деталь втулка заготовка резание

6. Выбор метода получения заготовки

Метод получения заготовки оказывает большое влияние на технико-экономические показатели технологического процесса изготовления детали, поэтому при правильном выборе можно снизить трудоёмкость механической обработки, повысить коэффициент использования материала, снизить материалоёмкость конструкции. К заготовкам для станков с ЧПУ предъявляются следующие требования:

1) минимальные, но достаточные припуски;

2) жесткие допуски;

3) базовые поверхности, которые используются на первом установе в качестве установочной базы, должны быть ровными, гладкими, без заусенцев;

4) заготовки должны иметь форму, позволяющую вести обработку на станках с ПУ с использованием минимального количества режущего инструмента;

5) стандартные элементы должны быть унифицированными.

Заводской вариант заготовки — поковка кованная на паровоздушных молотах не является технологичной из-за больших отходов материала (Ким = 0,22).

Заготовку для изготовления втулки можно получить литьём или штамповкой. В условиях серийного производства лучше использовать литьё, т. к. снижается трудоёмкость последующей механической обработки, а коэффициент использования материала намного больше, чем при прокате или штамповке. Также следует учитывать высокую стоимость штампов и штамповочного оборудования, которые оправдывают себя при производстве больших партий деталей в массовом и крупносерийном производстве.

Из всей номенклатуры способов литья в серийном производстве для данной детали целесообразно применить литье в постоянные формы, которое обеспечивает более высокие точностные параметры заготовки и высокое качество поверхности. Также преимуществом литья в постоянные формы является возможность их многократного использования. Исходя из вышеперечисленных соображений и конфигурации детали, методом получения заготовки выбираем центробежное литье с горизонтальной осью вращения формы. Расчет допусков и припусков заготовки, получаемой литьем Устанавливаем способ литья [3]:

а) распределение отливок по массе детали — группа 6 [таблица 1, с.8];

б) группа серийности отливок — 4 (серийное производство);

в) группа сложности — 2 [таблица 5, с.10];

г) область применения — крупные отливки несложной наружной и внутренней конфигурации с внутренними полостями [таблица 10, с.14];

д) способ получения отливки — центробежное литье в металлические формы с горизонтальной осью вращения [таблица 10, с.13];

Устанавливаем базы первой операции механической обработки — рисунок 6.1

Рисунок 6.1

Определяем точностные характеристики отливки:

а) устанавливаем класс размерной точности [4, таблица9] - класс 9 т;

б) определяем степень коробления элементов [таблица 10] - степень 2.

в) устанавливаем степень точности поверхностей — степень 8.

г) определяем шероховатость поверхностей — Ra = 10,0 мкм.

д) устанавливаем класс точности масс [таблица 13] - класс 9.

е) устанавливаем допуск смещения отливки по плоскости разъема отливки согласно разделу 2.7, которое равно допуску размерной точности наиболее точной стенки отливки, выходящей на разъем — 2,4 мм [таблица 1].

ж) определяем ряд припусков: при этом для внутренних поверхностей отливки выбираем ряд припусков на 1.3 единицы больше, чем для наружных и боковых поверхностей отливки (так как на внутренней поверхности отливки припуск должен быть больше вследствие всплытия с металлом вредных примесей и шлаков, ухудшающих прочность этих элементов отливки); ряд припусков: для внутренней поверхности отливки — 5, для всех остальных — 2. Обозначаем обрабатываемые поверхности деталирисунок 6.2

Рисунок 6.2 Обрабатываемые поверхности

Результаты выбора данных и расчетов сводим в таблицу 6.1

Таблица 6.1 — Определение размеров литой заготовки

Более точно размеры заготовки будут определены далее расчетноаналитическим методом.

Условное обозначение точности отливки в технических требованиях в соответствии с выбранными данными проставляется следующим образом:

9т-2−8-9 см. 2,4 ГОСТ 26 645–85.

9 т — класс размерной точности;

2 — степень коробления;

8 — степень точности поверхности;

9 — класс точности массы;

см. 2.4 — допуск смещения отливки по плоскости разъема.

После получения отливку следует подвергнуть термообработки — отжигу для снятия внутренних напряжений и исправления неоднородности структуры, полученных в результате неравномерного охлаждения и застывания металла.

Проведем сравнение методов заводского и предлагаемого методов получения заготовок.

Определим массу спроектированной заготовки по формуле:

Q = V*p, кг (6.1)

где Vобъем заготовки;

р — плотность материала заготовки, для алюминиевого сплава АК6 р =2,75 г/см³;

объем определим по формуле:

V=V₁+V₂-V₃=Pi (R₁²*h₁ + R₂²*h₂ — R₃²*h₃), см³(6.2)

V=3,14 * (25,3² * 8,14 + 27,64² * 3,3 + 22,78² * 11,44) =

= 5272,7 см³;

в результате получаем

Q = 5272,7 * 2,75 = 14 499 г = 14,5 кг.

Определим стоимость заготовок, получаемой ковкой и центробежным литьем по формуле:

Sзаг = Q*Cзаг — (Q — q)*Сотх,(6.3)

гдеQ — масса заготовки;

Сзаг — стоимость 1 кг заготовок, Cзаг = 1,76 грн;

q — масса готовой детали, q = 10,7 кг;

Сотх — цена 1 кг отходов, Сотх = 0,18 грн.

для поковки

Q = 40,2 кг;

Sзаг = 40,2*1,76-(40,2−10,7)*0,18 = 65,44 грн;

для отливки

Q = 14,5 кг;

Sзаг = 11,5*1,76-(11,5−10,7)*0,18 = 20,10 грн;

Экономический эффект определим по формуле

Эз = (S_заг1 — S _заг2) * N,(6.4)

где S_заг1, S _заг2 — стоимость сопоставляемых вариантов заготовок, грн;

N — годовая программа выпуска деталей.

Эз = (65,44 — 20,10) * 1500 = 68 010 грн

В результате выбора нового метода получения заготовки мы получим годовую экономию на материале 68 010 грн.

7. Выбор варианта технологического маршрута

7.1 Выбор и обоснование способов обработки поверхностей заготовки

В процессе обработки к детали предъявляется ряд технических требований по точности, чистоте обработки, взаимному расположению поверхностей, механическим свойствам материала.

Предлагаемые варианты обеспечения требований (по [ ], стр. 8−16):

а) по шероховатости — таблица 7.1;

Таблица 7.1

б) по точности — таблица 7.2;

Таблица 7.2

в) по точности формы и расположения элементов деталитаблица 7.3;

Таблица 7.3

г) механические свойства материала:

_в 300Мпа, _т 200Мпа, 8% - обеспечиваются применением выбранного материала и проведением его термической обработки: отжиг, закалка, старение, стабилизация.

Так как материал детали — алюминиевый сплав АК-6, то из-за высокой вязкости материала получение высокой чистоты поверхностей возможно только точением резцами, а не шлифованием, как, например для сталей.

7.2 Выбор и обоснование схем базирования и закрепления Выберем для каждой операции оптимальную схему базирования и механизм закрепления:

Токарная черновая — для обработки всех поверхностей произведем операцию за два установа:

1) базирование для установа Арисунок 7.1, подготавливаем базовые поверхности для установа Б;

Рисунок 7.1

2) базирование для установа Брисунок 7.2, подготавливаем базовые поверхности для последующей обработки;

Рисунок 7.2

Токарная получистовая — производим операцию за два установа базирование для установа Арисунок 7.3, подготавливаем базовые поверхности для установа Б;

Рисунок 7.3

2) базирование для установа Брисунок 7.4, подготавливаем базовые поверхности для последующей обработки;

Рисунок 7.4

Фрезерная — базирование производим в соответствии с рисунком 7.5, т.к. при этом совмещается конструкторская и технологическая базы для крепежных отверстий.

Рисунок 7.5

Токарная чистовая — базирование производим в соответствии с рисунком 7.6.

Рисунок 7.6

Добиваемся обработки с одной установки наружной и внутренней цилиндрических поверхностей, а т.ж. малого торца бурта, что приведет к минимальному их относительному биению и позволит выдержать следующие требования:

1) радиальное биение Ф500h6 не более 0.03 мм к базовой поверхности Г;

2) торцевое биение малого торца бурта не более 0.02 мм к базовой поверхности Г.

Базовая поверхность Г — внутренняя цилиндрическая (Б₂ на рисунке 1.1)

При токарной обработке применяем принцип взаимозаменяемости баз: обрабатываемая поверхность служит базой для последующей отработки.

Для токарных операций применим универсальное зажимное приспособление — трехкулачковый самоцентрирующий патрон. Для фрезерной — специальное станочное приспособление, которое разработаем.

7.3 Обоснование выбора металлорежущих станков, обоснование выбора станочных приспособлений и другой техоснастки

Для токарной обработки выбираем токарновинторезный станок с ЧПУ 16К30Ф305. Выбор обусловлен тем, что станок имеет наиболее оптимальные параметры технической характеристики по сравнению с другим оборудованием этого же класса. Для токарной чистовой обработки выбираем станок 1М63БФ101, позволяющий устанавливать в револьверную головку 6 (8) инструментов. Основные технические характеристики станка приведены в таблице 7.4

Таблица 7.4

Для сверлильно-фрезерной обработки применим станок типа 654РФ3, который позволит с одного установа осуществить необходимую обработку: сверление, фрезерование. Основные технические характеристики станка приведены в таблице 7.5.

Таблица 7.5

7.4 Обоснование выбора режущих и мерительных инструментов

Токарные операции: обработку будем проводить резцами с пластинами с механическим креплением. Размеры и вылет державок определяются параметрами станков. Материал пластинтвердый сплав ВК, рекомендуемый справочниками [ ], [ ].

Сверление, фрезерование будем проводить стандартным инструментомсверла цилиндрические, фрезы пальцевые. Материал режущей частибыстрорежущая сталь Р6М5 (сверла), ВК6 (фрезы).

Параметры режущих инструментов приведены в таблице 7.6

Таблица 7.6 — Параметры режущих инструментов.

Обозначаем выбранный Р.И. в последовательности работы в соответствии со стандартами [ ]:

Операция токарная черновая:

Резцы по ISO: точение, подрезание торца — PDINR2525M15H2, ВК-6

растачивание — K.01.5036.000−02 ТУ 2−035−861−82.

Операция токарная получистовая:

Резцы по ISO: точение, подрезание торца — PCLBR2525M12H2

Операция фрезерная:

Сверла: свреление Ф14- 035−3201−1033 ОСТ 2И20−2-80

сверление Ф10.2- 035−3201−1018 ОСТ 2И20−2-80

Фрезы:паз R16- 035−2223−1143 ТУ 2−035−812−81

паз R10- 035−2223−1141 ТУ 2−035−812−81

Операция токарная чистовая:

Резцы по ISO: точение контурное — PDINR2525M15,

растачивание — PCLBR2525M12H2,

точение тонкое — PDINR2525M15.

Канавочный специальный ТМ 980 751−19−0001СБ Канавочный специальный ТМ 980 751−19−0000СБ Мерительный инструмент:

а) после черновой и получистовой обработки полученные размеры контролируем штангенциркулем ШЦ-I-1000−0.1 ГОСТ 166–89,

ШЦ-I-125−0.1 ГОСТ 166–89;

б) контроль выполнения канавок будем производить специальными канавочными шаблонами ТМКП98 701 810 (канавки R10, 90 шт.), ТМКП98 701 810 (кольцевые канавки).

в) окончательный прием поводим на столе ОТК с применением специальных контрольноизмерительных приспособлений для контроля радиального биения Ф500h6 и торцевого биения малого торца бурта.

7.5 Краткое описание предлагаемого маршрутного технологического процесса по операциям

005Заготовительная.

Оборудование: установка центробежного литья, термопечь.

Выполнить заготовку 177.7200.011

Произвести отжиг заготовки с образцами.

010 Токарная с ЧПУ.

Оборудование: станок токарно-винторезный с ЧПУ мод. 16К30Ф305

УЧПУ «2Р-22» .

Техоснастка:патрон 3-х кулачковый ПЗК-У-630Ф8−95.

Р.И., М.И.: резец PDINR2525M15H2, ВК-6;

резец K.01.5036.000−02 ТУ 2−035−861−82, ВК6;

штангенциркуль ШЦ-I-1000−0.1 ГОСТ 166–89.

штангенциркуль ШЦ-I-125−0.1 ГОСТ 166–89.

Установ А Подрезать торец, расточить отверстие.

Установ Б Подрезать торцы, точить наружные поверхности.

Рисунок 7.7

015Технический контроль (промежуточный)

020Термическая.

Оборудование: термопечь.

Произвести закалку, старение с образцами.

Произвести стабилизацию с образцами.

025Токарная с ЧПУ.

Оборудование: станок токарно-винторезный с ЧПУ мод. 16К30Ф305

УЧПУ «2Р-22» .

Техоснастка:патрон 3-х кулачковый ПЗК-У-630Ф8−95.

Р.И., М.И.: резец PCLBR2525M12H2, ВК4;

штангенциркуль ШЦ-I-630−0.1 ГОСТ 166–89.

штангенциркуль ШЦ-I-125−0.1 ГОСТ 166–89.

Установ, А Подрезать торец, точить наружную поверхность.

Установ Б Подрезать торец, точить наружную поверхность.

Рисунок 7.8

030Технический контроль (промежуточный)

035Термическая (стабилизирующий отжиг)

040Фрезерная с ЧПУ Оборудование: станок вертикально-фрезерный с ЧПУ 654РФ3,

УЧПУ" Н-33″ .

Техоснастка:патрон 3-х кулачковый ПЗК-У-630Ф8−95.

Р.И., М.И.:сверло 035−2301−1033 ОСТ 2И20−2-80, Р6М5;

сверло 035−2301−1018 ОСТ 2И20−2-80, Р6М5;

фреза 035−2223−1143 ТУ 2−035−812−81, ВК3;

фреза 035−2223−1141 ТУ 2−035−812−81, ВК3;

оправка 191 432 145 ТУ 035−763−80;

оправка 191 432 158 ТУ 035−763−80;

оправка 19 432 077 ТУ 035−990−85;

оправка 19 432 085 ТУ 035−990−85;

штангенциркуль ШЦ-I-630−0.1 ГОСТ 166–89;

шаблон канавочный R10 специальный ТМКП9 801 803;

Сверлить 4 отверстия ф14, сверлить 3 отверстия ф10,2, фрезеровать 4 паза R16, фрезеровать 90 лунок R10.

Рисунок 7.9

045 Технический контроль (промежуточный)

050Токарная ЧПУ.

Оборудование: станок токарно-винторезный с ЧПУ мод. 1М63БФ101

УЧПУ «2Р-22» .

Техоснастка:патрон 3-х кулачковый ПЗК-У-630Ф8−95.

Р.И., М.И.: резец PCLBR2525M12H2, ВК3М;

резец канавочный специальный ТМКП98 701 807;

резец К.01.5036.000−07 ТУ 2−035−861−82, ВК3М;

резец канавочный специальный ТМКП98 701 808;

резец PDINR2525M15 ТУ 2−035−892−82, ВК3М;

резец PDINR2525M15 ТУ 2−035−892−82, ВК3М;

штангенциркуль ШЦ-I-630−0.1 ГОСТ 166–89,

штангенциркуль ШЦ-I-125−0.1 ГОСТ 166–89,

шаблон канавочный специальный ТМКП98 018 010;

Расточить отверстие с припуском 0,6 мм, нарезать кольцевые канавки, расточить отверстие с припуском 0,2 мм, расточить отверстие в размер. Точить канавку, точить наружную поверхность и торец с припуском 0,2 мм, понижения — в размер, точить торец и наружную поверхность в размер.

Рисунок 7.10

055 Технический контроль (промежуточный)

060 Слесарная Р. И.: метчик М12 ГОСТ 3266–81.

Нарезать резьбу М12−7Н, 3 отверстия.

065Контрольная ОТК Оборудование: стол ОТК.

Техоснастка, М.И.: КИП для контроля радиального биения d500h6

ТМКП987 018 010СБ;

штангенциркуль ШЦ-I-630−0.1 ГОСТ 166–89;

штангенциркуль ШЦ-I-125−0.1 ГОСТ 166–89;

шаблон канавочный специальный ТМКП9 801 808;

Контролировать соответствие детали размерам и ТТ чертежа.

7.6 Расчет припусков на механическую обработку поверхностей

Произведем расчет припусков на диаметральный размер d 500h6.

Маршрут обработки поверхности приведен в таблице 8.1.

Таблица 8.1 — Маршрут обработки поверхности Ф500h6

Выбираем элементы припусков по переходам:

а) высота микронеровностей Rz и глубина дефектного слоя Т для заготовки и по переходам приведены в таблице 8.2;

Таблица 8.2

б) значение пространственных отклонений формы для заготовкиотливки Рзаг=Ркор=К*550;()

Рзаг=0.0007*550= 0,385.

в) погрешность установки:

— для заготовки Еу= 0,5;

— по переходам: точение получистовое Еу= 0,2;

точение чистовое Еу= 0,2;

точение тонкое Еу=0.

Выполняем расчет на ЭВМ. Распечатка результатов прилагается.

Выполняем схему расположения полей допусков и припусков для d500h6 — рисунок 8.1.

Рисунок 8.1 — Схема расположения полей допусков и припусков для d500h6

7.7 Определение и обоснование режимов резания. Нормирование технологических процессов

Аналитический расчет Операция 050 Токарная с ЧПУ (переходтонкое точение). Рекомендации для отделочной обработки приведены в таблице 19, с.271: для обрабатываемого материала — алюминиевых сплавов, материала рабочей части РИ рекомендуются режимы резания:

глубина t=0.1 — 0.15 мм, принимаем t= 0.14 мм;

подача S=0.04 — 0.1 мм/об, принимаем S= 0.1 мм/об;

стойкость РИ Т=60 мин;

скорость резания определяем по формуле:

Выбираем значения коэффициентов и показателей степеней:

Cv= 485, x= 0.12, y= 0.25, m= 0.28;

Kv=Kmv*Kпv*Киv=1.0*1.0*1.0=1.0.

Частоту вращения шпинделя определим по формуле

= 1000*298,6/3,14/500= 190,19 мин^-1;

принимаем частоту вращения n_пр= 190 мин^-1, тогда

= 3,14*500*190/1000= 298,3 м/мин;

Силу резания определяем по формуле:

Выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 22, с.274:

Cp= 40, x= 1.0, y= 0.75, n= 0;

Kp= Kмp= 2.

Pz= 10*40*0.15^1.0*0.1^0.75*298,3⁰*2= 21,34 Н Мощность резания определяем по формуле:

N=(Pz*V)/(1020*60)

N= (21,34*298,3)/(1020*60)= 0,10 кВт.

Паспортная мощность станка -22 кВт, следовательно обработка возможна.

Операция 040 Фрезерная с ЧПУ (переход сверление отверстий ф14).

Режимы резания:

глубина t= 7 мм подача S= 0.5 мм/об скорость резания V= (Cv*D^q*Kv)/(T^ms^y)

выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 28, с.278:

Cv= 40.7, q= 0.25, y= 0.40, m= 0.125;

Kv= Kмv*K = 1.2*1.0= 1.2

V= (40.7*14^0.25*1.2)/(60^0.125*0.5^0.40)= 35 м/мин крутящий момент Мкр=10Cм*D^q*s^y*Kp

выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 22, с.274:

Cм= 0.005, q= 2.0, y= 0.8

Kp= Kмр= 2.0

Мкр= 10*0.005*14²*0.5^0.8*2= 11.26 Н*м осевая сила

Po= 10Cp*D^q*s^y*Kp

выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 22, с.274:

Cр=9.8, q= 1.0, y= 0.7;

Kp= Kмр= 2.0

Ро= 10*9.8*14¹*0.5^0.7*2= 1689Н мощность резания

N= (Mкр*n)/9750

n=(1000*V)/(Pi*D)=(1000*75)/(3.14*14)=1706 об/мин.

N=(11.26*1706)/9750= 1,97 кВт Паспортная мощность станка- 22 кВт, следовательно, обработка возможна.

Операция 040 Фрезерная с ЧПУ (переход фрезерование паза R16).

Режимы резания:

глубина t= 16 мм подача S= 0.6 мм/об стойкость фрезы Т=180 мин скорость резания

V= ((Cv*D^q)/(T^ms^yBⁿ))*Kv

выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 39, с.289:

Cv= 185.5, b= 0.45, x=0.3, y= 0.2, u= 0.1, p= 0.1, m= 0.33;

Kv= Kмv*Kпv*Киv= 1.2*1.0*1.0= 1.2

V= ((185.5*32^0.45)/(180^0,33*0,6^0,2*32^0,1))*1,2 = 70 м/мин Частоту вращения шпинделя определим по формуле

= 1000*70/3,14/14= 1592,35 мин^-1;

принимаем частоту вращения n_пр= 1500 мин^-1, тогда

= 3,14*14*1500/1000= 65,94 м/мин;

Силу резания определяем по формуле:

Выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 22, с.274:

Cp= 82, x= 0,75, y= 0.6, u= 1.0, q= 0.86, w=0;

Kp= Kмp= 1.18;

Pz= (10*82*16⁰.75*0.6⁰.6*32¹.0*8)/(32⁰.86*697⁰)= 1530Н

Мощность резания определим по формуле

N= (Pz*V)/(1020*60)

N= (1530*65,94)/(1020*60)= 1,64 кВт Паспортная мощность станка- 22 кВт, следовательно, обработка возможна.

7.8 Нормирование по таблицам нормативов Проведем подробное нормирование двух операций механической обработки на ЧПУ, на остальные операции в виде таблицы.

Методику нормирования и данные берем по нормативам режимов резания и времени [5,6].

Операция 010 Токарная с ЧПУ, установ Б Исходные данные: Точность обработки поверхностей-1,2,3 — IT12.

Шероховатость поверхностей- 1, 2, 3 — Ra 12,5.

Припуск на обработку поверхностей- 1 — 3,08 мм;

2 — 5,4 мм;

3 — 3,92 мм;

4 — 3,08 мм.

Рисунок 8.2 — Нормируемые поверхности

Выбор глубины резания Черновое точение будем проводить за 1 проход, поэтому принимаем глубину резания равной половине припуска на черновую обработку:

t1 = 1.54 мм, t2 = 2.7 мм, t3 = 1.96 мм, t4 = 1,54 мм;

Выбор подачи Для черновой стадии обработки подачу выбираем по карте 3. Для поверхности 1 при точении детали с диаметром до 500 мм и глубиной резания t = 2 мм рекомендуется подача S^о_т= 1,6 мм/об (поз.19, инд. г). Для поверхностей 2, 3 и 4 соответственно рекомендуется подача S^о_т= 1,4 мм/об (поз.19, инд. г), S^о_т= 1,6 мм/об (поз.19 инд. г) и S^о_т= 1,6 мм/об (поз.19 инд. г). По карте 3 определяем поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от инструментального материала и способа крепления пластины K_Sp = 1,0. По карте 5 определяем поправочные коэффициенты на подачу для измененных условий обработки в зависимости от:

сечения державки резца K_Sд = 0,9;

прочности режущей части K_Sh = 0,9;

механических свойств обрабатываемого материала K_Sм = 1,1;

схемы установки заготовки K_Sу = 1,0;

состояния поверхности заготовки K_Sп = 0,85;

геометрических параметров резца K_Sф = 0,95;

жесткости станка K_Sj =1,1.

Окончательно подачу черновой стадии обработки определяют по формуле

S_O = S_Oт*К_Sи*К_Sр*К_Sд*К_Sh*К_Sl*К_Sп*К_Sф*К_Sj*К_Sм;

для поверхности 1

S_O = 1,6*0,9*0,9*1,1*1,0*0,85*0,95*1,1= 1,26 мм/об;

для поверхности 2

S_O = 1,4*0,9*0,9*1,1*1,0*0,85*0,95*1,1 = 1,1 мм/об;

для поверхности 3

S_O = 1,6*0,9*0,9*1,1*1,0*0,85*0,95*1,1 = 1,26 мм/об;

для поверхности 4

S_O = 1,6*0,9*0,9*1,1*1,0*0,85*0,95*1,1 = 1,26 мм/об;

Рассчитанные подачи проверяем по осевой P_X и радиальной P_Y составляющим силам резания, допустимым прочностью механизма подач станка. По карте 32 определяем табличные значения составляющих сил резания:

при обработке поверхностей 1,3,4 с глубиной резания t = 2 мм и подачей S_O = 1,26 мм P_Хт = 1000 Н (поз.1, инд. п), P_Yт = 410Н (поз.2, инд. п);