Разработка технологического процесса механической обработки детали Валик 8ТС. 
200. 195

Устойчивое наступательное развитие народного хозяйства во многом определяется техническим прогрессом машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Развитие новых прогрессивных технологических процессов обработки способствует конструированию более современных машин и снижению их себестоимости. В машиностроение внедряется производственное оборудование, оснащенное системами ЧПУ и микропроцессорной техникой.

Отечественная станкоинструментальная промышленность создала высокопроизводительные станки различного технического назначения и прогрессивные конструкции режущего инструмента, обеспечивающие высокую эффективность и точность обработки. В машиностроении точность имеет особо важное значение для повышения эксплуатационного качества машин. Обеспечение заданной точностиотечественная задача конструкторов.

Очевидно, что круг задач эффективной эксплуатации производственных систем весьма широк, эти задачи сложны и многообразны и решение их требует от технолога широкого кругозора и глубоких знаний различных дисциплин.

Чтобы увеличить выпуск различной продукции, необходимо повысить производительность изготовления, а это возможно при улучшенных технологических процессах, применении высокопроизводительного оборудования, в том числе агрегатных станков, станков с ЧПУ типа «Модуль» и «обрабатывающий центр» с гибкой системой переналадки, возможно шире применять прогрессивный режущий инструмент, оснащенный твердым сплавом.

Принятое в проекте решение по технологии производства предусматривает оптимальное использование производительности технологического оборудования, производственных площадей и обеспечение снижения трудоемкости, повышение производительности труда, снижение удельного веса рабочих занятых научным трудом, снижение себестоимости изделий.

1. Общий раздел

1.1 Описание консультации и служебного назначения детали

Деталь «Валик 8ТС. 200.195 служит соединительным звеном в тележке электровоза между тяговым двигателем и рамой тележки через кронштейн, установленный на раме тележки.

Валик имеет габаритный размер Ш 85Ч120мм. На поверхности валика Ш58 расположены два резьбовых отверстия М20−7Н и два отверстия Ш24h14. На поверхности Ш120 расположены две лыски, выполненные в размер 95±1.

На расстоянии l = 74_-1 с левого торца валика расположены две радиусные канавки шириной l= 5±0,5 мм. Сопряжение поверхности радиусами R=1,6 мм. Острые кромки фасками 2ммЧ45є.

1.2 Технологический анализ детали.

Посадочное отверстие валика Ш 85 обрабатывается по 7 квалитету точности с полем допуска h и получением шероховатости Ra= 1,25 мкм. Два отверстия Ш 24 Н 14 обрабатываются по 14 квалитету точности полем допуска Н и получением шероховатости поверхности Ra= 25 мкм. Два резьбовых отверстия М20 обрабатываются по 7 квалитету точности с полем допуска Н и получением шероховатости поверхности R_a= 6,3 мкм.

Поверхность диаметра Ш 120 не обрабатывается. Остальные поверхности валика обрабатываются с получением шероховатости R_a=12,5- 25 мкм.

Деталь не требует сложной формы заготовки, проста по конструкции. Все поверхности легкодоступны для инструмента. Деталь не вызывает трудностей при механической обработке, установке, снятии, не требует применения специального оборудования, специальных приспособлений, специального режущего инструмента, по этому считаем, что деталь технологична.

Деталь изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050–88.

Химический состав и механические свойства Стали 45 ГОСТ 1050–88 приведены в таблице 1.1 и 1.2

Таблица 1.1- Химический состав стали 45 ГОСТ 1050–88

Таблица 1.2.-Механическме свойства Стали 45 ГОСТ 1050–88

2. Технологический раздел

2.1 Определение и обоснование типа производства

Тип производства определяется величиной производственной программы, трудоемкостью обрабатываемого изделия и массой детали.

При годовой программе N = 4800 шт. и массе детали m_g = 12,6 кг., тип производства — серийный.

Для серийного типа производства определяется размер партии одновременно обрабатываемых деталей по формуле:

где N = 4800шт —- годовая программа детали одного наименования;

t = 10 —- дней число дней в году, в течении которых храниться запас деталей на складе;

Ф = 254 дня —- число рабочих дней в году.

Принимаем n кратное годовой программе n = 200 шт.

Определяем число запусков в году:

2.2 Выбор вида и метода получения заготовки

В заводских условиях заготовку на деталь «Валик 8ТС.200.195» получают из проката Ш 120×295. Масса заводской заготовки m₃ = 26.2 кг.

Определяется коэффициент использования металла заводской заготовки:

Определяется стоимость заводской заготовки:

где Ц₁ = 6030 руб. — цена одной тонны заводской заготовки.

Предлагается в проектируемом технологическом процессе для серийного типа производства получить заготовку из горячей штамповки.

Припуски и допуски на поковку определяется по ГОСТ 7505- 89.

Масса поковки (расчетная)

Класс точности — Т3

Группа стали — М2

Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр) Диаметр —;

Длина —;

Масса описывающей фигуры, кг Т. к отношение, то степень сложности С1

Исходный индекс — 12

Таблица 2.1- Расчет размеров проектируемой заготовки

Определяем массу проектируемой заготовки:

m₃= Р V 10^-6 кг.,

где Р = 7,85 кг/дм³— плотность материала;

V —- объем заготовки;

Определяем коэффициент использования металла проектируемой заготовки по формуле:

Определяем стоимость проектируемой заготовки:

где Ц₁=9540 руб. — стоимость одной тонны проектируемой заготовки.

Полученные результаты сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2- Сравнение вариантов получения заготовки

Из таблицы видно, что заготовка, полученная горячей штамповкой экономически более выгодна, т.к. коэффициент использования металла выше, а стоимость ниже и годовой экономический эффект составляет:

Э_г = (С₁ — С₂) N= (158 — 147) 4800= 52 800 рублей.

2.3 Разработка маршрута механической обработки детали

2.3.1 Анализ заводского технологического процесса механической обработки типа «Валик 8ТС. 200. 195»

Заводской технологический процесс механической обработки детали в условиях завода, обеспечивает точность и качество обработки, но для проектируемого технологического процесса, для серийного типа производства имеет ряд недостатков:

По заводскому технологическому процессу обработка торцов и сверление центровых отверстий производится на токарно-винторезном станке с переустановкой. Я предлагаю обрезку торцов и сверление центровых отверстий производить на фрезерно-центровальном станке с двух сторон одновременно.

По заводскому технологическому процессу токарная обработка вала производится на токарном станке устаревшей конструкции и завышенной мощности. Я предлагаю производить токарную обработку на токарном станке с ЧПУ.

По заводскому технологическому процессу сверление отверстий производится на сверлильном станке с одной шпиндельной головкой. Я предлагаю использовать станок многошпиндельной головкой, а так же, исключая разметочную операцию, кондукторную втулку.

По заводскому технологическому процессу контроль обрабатываемых поверхностей производится универсальным мерительным инструментом. Предлагается применить специальный мерительный инструмент (калибры, шаблоны).

2.3.2 Разработка технологического процесса механической обработки деталей

При разработке технологического процесса механической обработки деталей за основу принимается заводской технологический процесс, но с учетом вышеперечисленных недостатков.

Технологический процесс составлен и оформлен комплектом технологических документов и приведен в приложении А.

2.3.3 Выбор технологического оборудования

При выборе оборудования учитываются следующие основные факторы: объем выпуска деталей по заданию, тип производства, размер детали, размеры и расположение обрабатываемых поверхностей и экономичности обработки, необходимость наиболее полного использования станков по мощности и по загрузке (времени работы), простоту их обслуживания, степень использования, стоимость станков и ориентация на применение станков отечественного производства.

Техническая характеристикатокарный станок с ЧПУ модель 16Б16Ф3

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

Над станиной-320;

Над суппортом-125;

Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя-36;

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки-750;

Шаг наружной резьбы:

Метрической-0,05−40,95;

Частота вращения шпинделя-40−2000 об/мин;

Число скоростей шпинделя-18;

Наибольшее перемещение суппорта:

Продольное-700;

Поперечное-210;

Подача суппорта, мм/об/мин/мин:

Продольная-2−1200;

Поперечная-1−1200;

Число ступеней подачбесступенчатое регулирование;

Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

Продольного-6000;

Поперечного-5000;

Мощность электродвигателя главного привода, кВт-6,3;

КПД станка — 0.75

Габаритные размеры (без ЧПУ):

Длина-3100;

Ширина-1390;

Высота-1870;

Масса-2350 кг.

Техническая характеристикавертикальносверлильный станок модели 2Н135

Наибольший условный диаметр сверления в станине-35;

Рабочая поверхность стол 450×500;

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола- 750;

Вылет шпинделя-300;

Наибольший ход шпинделя-250;

Наибольшее вертикальное перемещение :

сверлильной головки (револьверной) — 170;

стола-300;

Конус Морзе отверстие шпинделя-4;

Число скоростей шпинделя-12;

Частота вращения шпинделя-31−1400 об/мин.;

Число подач шпинделя (револьверной головки)-9;

Подача шпинделя (револьверной головки) — 0,1−1,6 мм/об.;

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт-4,0;

Габаритные размеры:

Длина-1030:

Ширина-825;

Высота-2535;

Масса- 1200 кг.

Техническая характеристикагоризонтально-фрезерный станок модель 6Р83

Размеры рабочей поверхности стола- 400×1600;

Наибольшее перемещение стола:

Продольное-1000;

Поперечное-320;

Вертикальное-350;

Наибольший угол поворота стола ± 45⁰;

Число скоростей шпинделя:

Горизонтального — 18;

Частота вращения шпинделя:

Горизонтального -31,5 — 1600;

Число рабочих подач стола-18;

Подача стола, мм/мин.:

Продольная- 25−1250;

Поперечная- 25−1250;

Вертикальная- 8,3−416,6;

Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин:

Продольного- 3000;

Поперечного- 3000;

Вертикального- 1000;

Мощность электродвигателя, Квт-11;

Габаритные размеры:

Длина- 2560;

Ширина- 2260;

Высота- 1740;

Масса- 3800 кг.

Техническая характеристикастанок фрезерноцентровальный модель 2982

Размеры обрабатываемой детали:

Диаметр-25−80;

Длина- 2500−1010;

Мощность- 26,81 Квт;

Габаритные размеры- 4000×4150

Масса- 8600 кг.

2.3.4 Выбор и обоснование технологических баз

При выборе технологических баз используется правило шести точек, принцип постоянства и принцип совмещения установочных баз с конструкторскими и измерительными.

В первой фрезерно-центрированной операции производится фрезерование торцов и сверление центровых отверстий, т. е. подготовка технологической базы для дальнейшей механической обработки. Заготовка устанавливается в призмы станочного приспособления и технологической базой является наружная поверхность Ш 88.6 и торец заготовки.

В токарной и круглошлифовальной операциях технологическими базами будут являться центровые отверстия и торец заготовки.

Во фрезерной и сверлильной операциях заготовку устанавливают на призмы станочного приспособления и технологической базой будет являться наружная поверхность и торец.

Выбранные базы совпадают с конструкторскими и измерительными, и тем самым обеспечивают наименьшие поверхности установки детали, т.к. соблюдается принцип единства и постоянства баз.

Базовые поверхности обеспечивают наибольшую жесткость деталей в направлении действия зажимных усилий и си резания в процессе обработки, способствуют получению простых и надежных конструкций приспособлений с удобной установкой, креплением и снятием обрабатываемой детали.

2.4 Определение операционных припусков и размеров

Операционные припуски и размеры расчетно-аналитическим методом определяются по методике В. М. Кована на поверхности Ш85h7, заготовка Ш88.6^+1.3_-0.7 Величина минимального припуска на данном технологическом переходе определяется по формуле:

где —- величина микронеровностей, получаемых на предшествующем переходе;

—- величина (глубина) дефектного слоя, полученная на предшествующем переходе;

—- величина пространственных отклонений, полученная на предшествующем переходе;

—- погрешность установки на данном технологическом переходе.

Значения и определяем по таблицам 2 и 8, [9]

заготовка = 240 мкм., = 250 мкм.,

точение черновое =50 мкм., =50 мкм.,

точение чистовое =25 мкм., =25 мкм.,

шлифование =5 мкм., =15 мкм.

При обработке в центровальном:

где Р_кор = 0.8 —- величина пространственных отклонений в виде коробления [ 9, стр. 12];

Р_ц — погрешность при зацентровке, Р_ц = 0,25 д_заг., мм;

где д_заг = 2 мм —- допуск на диаметр заготовки;

При последующей обработке значение Р принимаем по формуле:

где К_у —- коэффициент уточнения К_у = 0,06 [9, табл. 9]

0,06

После чистовой обработки значением Р пренебрегаем, в виду его малости.

При обработке в центрах = 0.

Определяем минимальный припуск на:

черновое точение:

чистовое точение:

шлифование:

Значение максимального припуска определяем по формуле:

где —- допуск на размер на предыдущем переходе;

—- допуск на размер на выполненном переходе.

Определяем максимальный припуск на:

черновое точение:

чистовое точение:

Определяем максимальный припуск на шлифование:

Наибольший и наименьший размер диаметра заготовки определяем по формулам:

Определяем максимальный и минимальный диаметр детали на:

чистовое точение:

черновое точение:

заготовку:

Данные расчетов сводим в таблицу 2.3

Таблица 2.3 —- Значения операционных припусков и размеров по технологическим переходам.

2.5 Расчет режимов резания и основного времени

Операция 010 Фрезерно-центровальная Переход 1.

Фрезеровать торцы в размер 290_-1

Выбираем фрезу торцовую со вставными ножами.

Принимаем фрезу D_ф= 160 мм; число зубьев: z= 10;

Геометрические параметры фрезы: Ј= 12°; г= 0°; м= 45°.

Материал режущей части —- Т15К6.

Стойкость инструмента Т= 180 мин.

1. Определяем глубину резания где l= 293 мм — длина заготовки;

l₁= 290 мм —- длина детали.

2. Определяем подачу на зуб:

S_z (0.12.. .0.15) мм/зуб;

принимаем S_z= 0.13 мм/зуб.

3. Определяем скорость главного движения резания:

где С_v=332 — коэффициент, величина которого зависит от материала заготовки, режущей части инструмента и вида обработки [10, с286];

x=0.1; y=0.4; m=0.2; g=0.2; u=0.2; p=0 —- показатели степени;

— общий поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров инструмента.

где —- поправочный коэффициент, учитывающий материал заготовки;

—- поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, [ 10, с.263];

—- поправочный коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента, = 1 [ 10, с.262];

Найденные значения коэффициентов подставляем в формулу и получаем:

Полученное числовое значение коэффициента подставляем в формулу и определяем скорость главного движения резания:

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем по паспортным данным станка — n_д = 500 мин^-1

5. Определяем действительную скорость главного движения резания:

6. Определяем скорость движения подачи S_м:

7. Определяем главную составляющую силы резания:

где C_p = 825;

x_p = 1.0;

y_p = 0.75;

u_p = 1.1;

q = 1.3;

щ = 0.2.

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

следовательно, N_рез = 5.7 кВт? N_шп = 20.1 кВт — обработка возможна.

9. Определяется основное время:

Переход 2. Сверлить два центровых отверстия:

[20, с 129].

Операция 015 Токарная с ЧПУ Переход 1. Точить поверхность с Ш90.6 до Ш86.6 на длину 206 мм Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы.

Принимаем резец с механическим креплением с твердосплавной не перетачиваемой трехгранной пластиной из твердого сплава Т15К6. Сечение державки 16Ч25 мм.

Назначаем режимы резания.

1. Глубина резания:

t = 2 мм

2. Определяем подачу:

S= 0.55…0,65 мм/об [ 20, с.40];

S _cр= 0.6 мм/об

Корректируем подачу по паспорту станка S_g =0. мм/об

3. Скорость главного движения резания:

V= 138 м/мин [ 20, с.64];

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

корректируем по паспорту станка n_g= 500 об/ мин.

5. Определяем действительную скорость главного движения резания:

6. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_pез=3.4 кВт [ 20, с.49];

где N_д —- мощность двигателя, N_д= 10 кВт з —- КПД станка, з= 0.75;

так как мощность резания меньше мощности шпинделя станка,

N_p= 3.4 кВт? N_шп= 7.5 кВт —- обработка возможна.

7.Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 4 мм:

Переход 2. Точить поверхность Ш90.6 до Ш86.6 на l = 74 мм.

Режимы резания и инструмент берем по переходу 1.

Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 4 мм:

Операция 025 Токарная с ЧПУ Переход 1. Точить поверхность Ш86.6 до Ш85.5 на l = 206 мм.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы.

Принимаем резец с механическим креплением с твердосплавной не перетачиваемой трехгранной пластиной из твердого сплава Т15К6. Сечение державки 16Ч25 мм.

Геометрические параметры резца l= 93° Ј=8⁰, г=10⁰, л=0⁰, ц=0.5 мм

[ 20, стр.188−190]

Назначаем режимы резания.

1.Глубина резания:

2.Подача:

S= 0.3…0,35 мм/об;

S _cр= 0,325 мм/об [ 20, стр.39];

Корректируем по паспорту данного станка S_д= 0.3 мм/об;

3.Период стойкости резца:

Т= 60 мин [ 20, стр.31];

4.Определяем скорость главного движения резания:

C_v = 420; x_v=0.15; y_v=0.2; m =0.2 [24,с 43];

K_1v= 0.8; K_?v= 1 [21,с 7];

K_nv=1;K_uv=1 [21,с7];

5. Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем по паспортным данным станка:

n_д= 800 мин ^-1

6. Определяем действительную скорость главного движения резания:

7. Определяем главную составляющую силы резания:

Поправочный коэффициент

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

следовательно N_pез=0.7 кВт? N_шп=4,41 кВт —- обработка возможна.

10. Определяем основное время:

где l₁-величина врезания и перебега;

l₁= 3 мм:

Д= 1…3, принимаем Д= 2 мм;

L= 206 мм;

Переход 2. Точить две фаски 2Ч45° мм.

Режущий инструмент и режимы резания принимаем по переходу 1.

Определяем основное время:

Переход 3 — Точить канавку шириной В= 5⁺⁵.

Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы.

Принимаем токарный канавочный резец с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Геометрические элементы: Ј=8⁰, г= 5⁰, л=0⁰, ц=90⁰ [ 20, с.188−190];

Назначаем режимы резания.

2. Глубина резания:

t = B = 5 мм

2. Определяем подачу:

S= 0.13…0,16 мм/об [ 20, с.40];

S _cр= 0,145 мм/об

Корректируем подачу по паспорту станка S_g =0.125 мм/об

3. Скорость главного движения резания:

V= 136 м/мин [ 20, с.64];

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

корректируем по паспорту станка n_g= 500 об/ мин.

5. Определяем действительную скорость главного движения резания:

6. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_pез=4.1 кВт [ 20, с.49]

где N_д — мощность двигателя, N_д= 7.1 кВт з —- КПД станка, з= 0.8;

так как мощность резания меньше мощности шпинделя станка,

N_p= 4.1 кВт? N_шп= 5.68 кВт —- обработка возможна.

7.Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 3 мм:

Операция 030 Токарная с ЧПУ Режимы резания и инструмент для всех переходов берём из операции 025 Переход 1. Точить поверхность Ш86.6 до Ш85.5 на l = 71^-1 мм.

Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 4 мм:

Переход 2. Точить две фаски 2Ч45° мм Определяем основное время:

Переход 3. Точить канавку шириной В= 5⁺⁵ мм Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 3 мм:

Операция 035 Вертикально — сверлильная Переход 1. Сверлить два отверстие Ш24Н14.

Сверло D = 24 мм с рабочей частью из быстрорежущей стали Р18.

1. Определяем подачу:

S₀ = 0.39 —- 0.47 мм/об [ 20, с.103];

S_ср = 0.43 мм/об;

корректируем подачу по паспорту станка:

S_д= 0.4 мм/об

2. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания:

по паспортным данным станка

P_max = 15 000Н;

Т.к P₀ = 7269Н < P_max = 15 000Н, то назначенная подача S₀= 0.4 об/мин —- допустима.

3. Период стойкость сверла:

Т = 50 мин [ 20, с.153];

4. Определяем скорость главного движения резания:

5. Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка n_д= 355 мин^-1

6.Определяем действительную скорость движения резания.

7. Определяем крутящий момент от сил сопротивления резания при сверлении:

C_m= 0.0345; g_m = 2;

y_m = 0.8; K_p= K_mp = 8.06 кГс

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

9. Проверяем, достаточна ли мощность станка:

N_рез = 2.93 кВт < N_шп= 3.6 кВт, т. е. — обработка возможна.

10. Определяем основное время Переход 2. Сверлить 2 отверстия Ш17.35^+0.53

1. Определяем глубину сверления:

2. Определяем подачу:

S = 0.18 — 0.22 мм/об [ 20, с.103];

S_д= 0.2 мм/об

3. Определяем скорость главного движения резания:

V = 27.5 м/мин [ 20, с.105];

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

Корректируем подачу по паспорту станка n_д= 500 мин^-1

5. Определяем скорость главного движения резания:

6. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

N_рез = 1.1 кВт;

N_шп = 4.50.8 = 3.6 кВт

7. Определяем основное время:

Переход 3 — Зенковать две фаски 2Ч45°

Определяем основное время:

Т₀ = 0.0352 = 0.07 мин Переход 4. Нарезать резьбу М20- 7Н Выбираем метчик и устанавливаем его геометрические элементы:

принимаем машинный метчик М20Ч2.5 из быстрорежущей стали Р18.

Геометрические элементы:

Ј=8⁰, г= 8⁰, л=0⁰, ц=20⁰ [ 20, с.129]

1. Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами метчика.

Для стали и диаметра резьбы 20 мм:

V_табл = 12 м/мин Поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания для заданных условий и обработки равны 1.

V_д = V_табл = 12 м/мин? 0.2 м/с

2. Частота вращения шпинделя станка, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по данным станка и устанавливаем действительную частоту:

n_д = 180 мин^-1

3. Действительная скорость главного движения резания:

4. Мощность, затрачиваемая на резание для стали и диаметра резьбы Ш20 мм, N_табл = 1.40 кВт. Поправочные коэффициенты на мощность для заданных условий равны 1, тогда N_рез= _табл = 1.40 кВт.

Проверяем, достаточна ли мощность станка:

N_рез= 1.40 кВт? N_шп= 3.6 кВт, т. е. —- обработка возможна.

5. Определяем основное время [20, c.375]:

Частота вращения метчика при обратном ходе:

По данным станка n = 250 мин^-1

Операция 040 Горизонтально-фрезерная Переход 1. Фрезеровать две лыски в размер 96±1 по Ш120

1. Глубина резания:

t = 12 мм

2. Определяем подачу:

S= 0.09…0,11 мм/зуб [ 1, с.309];

S _cр= 0.1 мм/зуб;

корректируем подачу по паспорту станка S_g =0.1 мм/зуб.

3. Скорость главного движения резания:

V= 138 м/мин [ 1, с.310];

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

корректируем по паспорту станка n_g= .

5. Определяем действительную скорость главного движения резания:

6. Скорость движения подачи:

7. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_pез= 1.1 кВт [ 1, с.312];

При работе двух фрез мощность резания удваивается:

N_pез-д= 2.2 кВт где N_д —- мощность двигателя, N_д= 7.5 кВт з —- КПД станка, з= 0.8;

так как мощность резания меньше мощности шпинделя станка,

N_p= 3.4 кВт? N_шп= 7.5 кВт —- обработка возможна.

8.Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 4 мм:

Переход 2. Фрезеровать шпоночный паз шириной, глубиной на длину

1. Глубина и ширина резания:

t = 7.5 мм

d = 20 мм

2. Определяем подачу на оборот фрезы:

S= 0.06…0,08 мм/об [ 1, с.309];

S _cр= 0.07 мм/об;

корректируем подачу по паспорту станка S_g =0.07 мм/об.

3. Скорость главного движения резания:

V_д= 26.5 м/мин [ 1, с.295].

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

корректируем по паспорту станка n_g= .

5. Определяем действительную скорость главного движения резания:

6. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_pез= 1.5 кВт [ 1, с.312];

где N_д —- мощность двигателя, N_д= 7.5 кВт з —- КПД станка, з= 0.8;

так как мощность резания меньше мощности шпинделя станка,

N_p= 1.5 кВт? N_шп= 6 кВт —- обработка возможна.

7. Определяем основное время:

где —- длина обрабатываемой поверхности;

₁ —- величина врезания и перебега.

Принимаем ₁ = 4 мм:

Операция 045 Круглошлифовальная Переход 1. Шлифовать поверхности Ш85h7

1. Определяем скорость главного движения резания.

Рекомендуемый диапазон:

v= 30…35 м/с

2. Скорость движения окружной подачи:

3. Частота вращения заготовки, в соответствии с принятой скоростью движения окружной подачи:

4. Первичная подача круга S_x, мм/ход :

S_x= 0.005…0.015 мм/ход;

S_x= 0.1 мм/ход.

5. Определяем продольную подачу:

6. Определяем скорость движения продольной подачи по формуле:

7. Определяем мощность резания:

где = 2.65;

r = 0.5;

x = 0.5;

y = 0.55;

a = 0;

Проверяем, достаточна ли мощность движения шлифовальной бабки:

8. Основное время:

где L —- длина хода стола, L = 200 мм;

h —- припуск на сторону, h = 0.2 мм;

Данные о режимах резания для всех операций сводим в таблицу 2.4

2.6 Расчет нормы времени

деталь производство сверление резание

Операция 010 Фрезерно-центровальная

Определяем норму штучного времени:

где T₀ —- основное время, определяется по формуле:

T_в= 0.62 мин — вспомогательное время на операцию [ 20, с.184];

Кtв = 1.32 — поправочный коэффициент на вспомогательное время [ 21, с.31];

б_обсл = 3.5% - время на обслуживание рабочего места;

б_отд = 4% - время на отдых и личные надобности;

Определяем штучно-калькуляционное время:

где T_пз= 15 мин — подготовительно-заключительное время;

Операция 015 Токарная с ЧПУ

1. Определяем основное время автоматической работы станка на операцию:

2. Определяется время автоматической вспомогательной работы:

где t₁ — время на ускоренные перемещения рабочих органов станка

t₁ = 0.03 мин [ 20, с.129];

t₂ — время на установочные перемещения, t₂ = 0.08 мин [ 10, с.605];

t₃ — время на поворот револьверной головки на одну позицию,

t₃ = 0.072 = 0.14 мин [ 20, с.128];

3. Определяем время автоматической работы станка:

4. Определяем время вспомогательной ручной работы:

где t_уст — время на установку и снятие детали, t_уст= 0.4 мин;

t_п — время перехода, t_п= 0.02;

t_к — время на контроль, t_к= 0, т.к. станок с ЧПУ.

5. Определяем время на обслуживание, отдых и личные надобности:

б_обсл = 9%

б_отд = 4%

6. Определяем штучное время:

7. Определяем штучно-калькуляционное время:

где Т_пз —- подготовительно-заключительное время:

n=200 —- число деталей в партии;

Операция 025 Токарная с ЧПУ

1. Определяем основное время автоматической работы станка на операцию:

2. Определяется время автоматической вспомогательной работы:

где t₁ — время на ускоренные перемещения рабочих органов станка,

t₁ = 0.03 мин [ 10, с.605];

t₂ — время на установочные перемещения,

t₂ = 0.29 мин [ 10, с.605];

2. Определяем время автоматической работы станка по формуле:

4. Определяем время вспомогательной ручной работы:

где t_уст — время на установку и снятие детали,

t_уст= 0.4 мин;

t_п — время перехода, t_п= 0.02;

t_к — время на контроль, t_к= 0, т.к. станок с ЧПУ;

5. Определяем время на обслуживание, отдых и личные надобности:

б_обсл = 9%;

б_отд = 4%.

6. Определяем штучное время:

7. Определяем штучно-калькуляционное время:

где Т_пз —- подготовительно-заключительное время:

n=200 —- число деталей в партии;

Операция 030 Токарная с ЧПУ

1. Определяем основное время автоматической работы станка на операцию:

2. Определяется время автоматической вспомогательной работы:

где t₁ — время на ускоренные перемещения рабочих органов станка,

t₁ = 0.03 мин [ 10, с.605];

t₂ — время на установочные перемещения,

t₂ = 0.29 мин [ 10, с.605];

3. Определяем время автоматической работы станка по формуле:

4. Определяем время вспомогательной ручной работы:

где t_уст — время на установку и снятие детали,

t_уст= 0.4 мин;

t_п — время перехода, t_п= 0.02;

t_к — время на контроль, t_к= 0, т.к. станок с ЧПУ;

5. Определяем время на обслуживание, отдых и личные надобности:

б_обсл = 9%;

б_отд = 4%.

6. Определяем штучное время:

7. Определяем штучно-калькуляционное время:

где Т_пз —- подготовительно-заключительное время:

n=200 —- число деталей в партии;

Операция 035 Вертикально-сверлильная

1. Определяем норму штучного времени по формуле:

где Т_о —- основное время на операцию, определяется по формуле:

t_в —- вспомогательное время:

где t_усm= 0,25 —- время на установку и снятие деталей [ 21, с. 95];

t_n —- время связанное с переходом [ 21, с. 98]:

t_k —- время на контроль [ 20, с. 185]:

К_tв= 1,32 — поправочный коэффициент на вспомогательное время;

б_обсл = 4% время на обслуживание рабочего места [ 21, с.110];

б_отд = 4% время на отдых и личные надобности [ 21, с.203];

2. Определяем норму штучно-калькуляционного времени:

где —- подготовительно-заключительное время [ 21, стр.100]:

n=200 —- число деталей в партии;

Операция 040 Горизонтально-фрезерная

1. Определяем норму штучного времени по формуле:

где Т_о —- основное время на операцию, определяется по формуле:

t_в —- вспомогательное время:

где t_усm= 1.7 —- время на установку и снятие деталей [ 21, с. 95];

t_n —- время связанное с переходом [ 21, с. 98];

t_n = 0.3 мин.,

t_k —- время на контроль [ 20, с. 185];

t_k = 0.09 мин.,

К_tв= 1,32 — поправочный коэффициент на вспомогательное время;

б_обсл = 3.5% время на обслуживание рабочего места [ 21, с.110];

б_отд = 4% время на отдых и личные надобности [ 21, с.203];

2. Определяем норму штучно-калькуляционного времени:

где = 16 мин. —- подготовительно-заключительное время [ 21, с.100];

n= 200 —- число деталей в партии;

Операция 045 Круглошлифовальная

1. Определяем основное время автоматической работы станка на операцию:

2. Определяется время вспомогательной работы:

где t_уст — время на установку и снятие детали;

t_п = 0.65 — время на переход [ 21, с. 98];

t_к = 0.29 мин —- время на контроль [ 10, с.605];

3. Определяем время на обслуживание, отдых и личные надобности:

б_обсл = 9%;

б_отд = 4%

4. Определяем штучное время:

7. Определяем штучно-калькуляционное время:

где Т_пз = 10 —- подготовительно-заключительное время;

n=200 —- число деталей в партии;

2.7 Технико-экономическое сравнение вариантов обработки деталей на операциях

Сравнению подлежит операция 035 Вертикально-сверлильная.

По заводскому технологическому процессу сверление отверстия Ш24Н14 и двух отверстий под резьбу М20−7Н производится по разметке, а по проектируемому — по кондуктору.

Определяются затраты по всем статьям технологической себестоимости обработки заготовки на операцию. Определяются по формуле:

где З — зарплата рабочего за выполнение операции, руб.;

где Т_шт —- штучное время на операцию, мин;

Т_з —- тарифная ставка на один час работы соответственно разряда, руб.;

К = 1 —- коэффициент инфляции;

Э —- затраты на силовую электроэнергию, руб.

где N_ст= 4,5 кВт — мощность электродвигателя станка, кВт;

=0,8 —- коэффициент загрузки электродвигателя станка;

=0,96 —- коэффициент, учитывающий потери в сети;

= 0,8- коэффициент полезного действия электродвигателя ;

— основное (технологическое) время на данную операцию, мин;

=4.02 —- цена одного кВт/час электроэнергии;

K —- коэффициент инфляции;

U —- затраты на эксплуатацию режущего инструмента, руб.,

где U' —- стоимость инструмента за одну минуту работы [3,42, с.203];

П —- затраты на эксплуатацию приспособления, руб.,

П —- стоимость приспособления за одну минуту работы, руб. [3,43 с.102];

А —- затраты на эксплуатационные отчисления;

где —- стоимость оборудования, руб.,

—- процент амортизации;

—- штучное время, мин.,

—- действительный годовой фонд времени работы оборудования, час;

—- коэффициент загрузки оборудования;

р —- затраты на ремонт оборудования, руб.,

Расчет ведется по двум вариантам на ЭВМ

I вариант —- действующий на заводе технологический процесс на обработку поверхностей; из заводского технологического процесса выбирается Т_о— основное время; N_ст— мощность электродвигателя станка, кВт; С_о1— стоимость оборудования и т. д.

II вариант —- проектируемый технологический процесс на обработку этих же поверхностей. Из проектируемого технологического производства выбирается Т₀₂, Т_шт-2, стоимость оборудования С_02; мощность электродвигателя станка, кВт N_ст-2.

Таблица 2.4 —- Сравнение операций 035 Вертикально-сверлильной обработки

2.8 Расчет и конструирование режущего инструмента

Часто в машиностроении, при обработке лысок с 2-х сторон, для повышения производительности, применяют набор дисковых 3-х сторонних фрез цельных и со вставными ножами.

Диаметр дисковой фрезы первоначально рассчитывается конструктивно из расчета, чтобы оправка при фрезеровании не цеплялась за поверхность обрабатываемой детали.

D = 200 мм —- диаметр фрезы;

Z = 20 —- число зубьев;

Геометрические параметры фрезы;

? = 15°; г = 20°; ц = 60°; в = 30 мм

1. Определяем глубину резания:

t = h = 12 мм

2. Определяем подачу на зуб:

S_z = 0.06 — 0.1 мм/об

S_z-cp = 0.08 мм/об;

3. Определяем стойкость фрезы:

Т = 150 мин

4. Определяем главную составляющую силы резания [24, Т.39]:

=68,2; x_p=0,86; g_р= 0.72;

u_P=0.86; y_p=0,86; _P= 0;

1.1 [24, т. 22];

Так как одновременно работает на оправке 2 фрезы, необходимо Р_z рассчитанную силу резания умножить на 2:

5. Определяется суммарный момент, действующий на оправку.

где l —- длина посадочного участка центровой фрезерной оправки,

l = 400 мм;

равнодействующая сила находится по формуле:

6.Определяется диаметр посадочного отверстия фрезы.

где = 25 кГс/мм³ —- допустимое напряжение на изгиб материала оправки;

7. Принимаем ближайший диаметр отверстия фрезы и шпоночного паза по ГОСТ 9472–83:

d = 50H7 мм;

а = 12C11 мм;

с1 = 53.5 ^+0.3 мм;

R = 1 мм.

8. Определяем шаг зубьев фрезы:

Технические требования на трёхстороннюю фрезу со вставными ножами из быстрорежущей стали принимаются по ГОСТ 1671–77.

2.9 Расчет мерительного инструмента

Для контроля поверхности вала Ш 85h7 применяется калибр — скоба.

1. Определяем отклонение проверяемого вала и его предельные размеры по стандарту СТ СЭВ 144−75 с.19

es = 0 мкм;

ei = 35 мкм = 0.035 мкм;

Предельные размеры будут:

2. Определяем отклонение на рабочие калибры по стандарту СТ СЭВ 157−75 с.7

Z₁= 5 мкм;

y₁= 4 мкм;

Н₁=6 мкм;

Н_р= 2,5 мкм.

3. Строим схему полей допусков и производим необходимые расчеты Отклонение проходных калибров для валов отсчитывается от наибольшего предельного размера вала, а отклонение непроходных калибров от наименьшего предельного размера вала.

Определяем предельные и исполнительные размеры рабочих калибров.

Р-Пр

Наибольший предельный размер калибра:

Наименьший предельный размер калибра:

Предельные размеры износа:

За исполнительный размер принимают наименьший предельный размер с положительным отношением допуска:

D_исп = 84.992^+0.006

Р-НЕ Наибольший предельный размер калибра:

Наименьший предельный размер калибра:

Исполнительный размер:

D_исп= 84.962 ^+0.004

Предельные отклонения, допуски и схемы расположений полей допусков калибров указаны в СТ СЭВ 144−75, СТ СЭВ 157−75.

Отклонение проходимых калибров для валов отсчитываются от наибольшего предельного размера вала, а отклонения непроходных калибров от наименьшего предельного размера вала.

Исполнительный размер калибра должен иметь допуск в виде одного отклонения, направленного в металл, поэтому верхнее отклонение для пробки =0, а нижнее отрицательно.

Для скобы ВО —- положительное, а НО= 0.

3. Конструкторская часть

3.1 Расчёт и конструирование приспособления

Приспособление спроектировано для операции 040 горизонтально-фрезерной при фрезеровании лысок.

Приспособление является универсальным, переналаживаемым, что важно для серийного производства. Применение данного приспособления обеспечит быструю и точную установку всех обрабатываемых деталей в данном приспособлении.

Деталь наружной цилиндрической поверхностью устанавливается на установочной призме, торцом вал упирается в упор.

Зажим осуществляется рычагом. Для зажима детали, сжатый воздух подаётся в верхнюю полость цилиндра, поршень перемещается вниз и прихват осуществляет зажим детали. Для того, чтобы снять деталь после окончания обработки сжатый воздух подаётся в бесштоковую (нижнюю) полость цилиндра, поршень начинает перемещаться вверх и прихваты освобождают деталь.

Для точной установки приспособления на столе станка без выверки и большей его устойчивости применяются две направляющие шпонки, вставляющийся в паз, выполненный в основании приспособления. Затем шпонки приспособления вводятся в верхнюю часть точного центрального паза стола станка. Крепления приспособления на столе станка осуществляются двумя болтами, которые вставляются в проушины-пазы в основании приспособления.

1. Определяется погрешность базирования:

мм.

2. Расчёт потребной силы зажима детали.

Сдвигающая сила:

кГс.

кГс.

С_р = 68,2 y_р = 0,72 g_р = 0,86 [10, с. 291]

х_р = 0,86 u_р = 1

Р_z — главная составляющая силы резания.

кГс.

Условие надёжного зажима:

где Т — удерживающая сила детали, ;

— усилие зажима детали;

— коэффициент трения;

К — коэффициент надёжности закрепления.

Откуда:

3. Определяется диаметр пневматического привода поршневого типа двустороннего действия:

где Р_в — давление воздуха в магистрали;

Р_в = 4 кГс/см²

Q — потребная сила зажима детали;

— коэффициент полезного действия цилиндра,

Принимаем ближайший больший стандартный диаметр цилиндра:

D_ц = 200 мм. ГОСТ 21 307–75

Диаметр штока:

мм.

4. Расчёт приспособления на точность производится по формуле:

мм.

где — допуск на размер обрабатываемой поверхности;

— погрешность базирования заготовки в приспособлении, мм;

— погрешность, возникающая при закреплении заготовки;

— погрешность установки приспособления на станке, мм.

где L_д — длина обрабатываемой детали;

S — наибольший зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом;

l — расстояние между шпонками.

мм.

Е_п — погрешность установки и смещения режущего и мерительного инструмента на станке, мм.;

— экономическая точность обработки;

мм.

Точность обеспечивается.

4. Организационная часть

4.1 Организационно-технические расчёты

4.1.1 Производственная программа участка и её трудоёмкость

Годовой приведённый выпуск деталей, т. е. условное количество типовых деталей, трудоёмкость обработки которых равна трудоёмкости всех деталей, закреплённых за участком, определяется исходя из производственной мощности участка и наиболее рационального использования оборудования по формуле:

шт., (4.1)

где F_до — действительный (эффективный) фонд времени работы одного станка, час;

К_и = 0,8…0,85 — коэффициент использования станка;

Тшт^в = 2.16 — норма штучного времени на ведущей операции для детали-представителя, мин. (В качестве ведущей операции принимается операция 015 Токарная с ЧПУ, имеющую наименьшую норму времени);

= 0,05…0,08 — коэффициент допускаемых потерь на переналадку оборудования.

Расчётное значение N_пр округляется до целой величины, удобной для последующих расчетов.

Эффективный фонд времени определяется по формуле:

где В_д — количество выходных дней в году;

П_д — количество праздничных дней в году;

П_пд — количество предпраздничных дней в году;

S — количество смен;

К_р — коэффициент, учитывающий время пребывания станка в ремонте.

час.

Найденное значение F_до подставляем в формулу (4.1).

шт.

Принимаем N_пр = 276 200 шт.

4.1.2 Расчёт потребного количества оборудования и его загрузки

Расчётное количество станков С_р на каждой операции определяется исходя из трудоёмкости обработки годового приведённого выпуска детали.

Для определения трудоёмкости детали составляется таблица 4.1

Таблица 4.1 — Норма времени по операциям на деталь

Потребное количество оборудования на участке определяется по формуле:

шт.,

где Q — трудоёмкость обработки годового приведённого выпуска деталей на соответствующую операцию н/час.,

К_вн — коэффициент выполнения норм.

Годовой приведённый выпуск деталей определяется по формуле:

н/час.,

Расчётное количество станков округляется в большую сторону и получают принятое количество станков С_пр:

Определяется коэффициент использования станков:

Средний коэффициент станков определяется по формуле:

Данные расчётов сводятся в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 — Расчёт потребного количества станков

Удобным транспортным средством для перевоза заготовок и готовых деталей в цехе являются электрические тележки грузоподъёмностью 0,75 — 2 т. Для расчёта потребного количества электротележек используется формула:

шт.

где Q — масса изделий, транспортируемых за год, тонн.;

i — среднее количество транспортных операций на одно изделие;

Ф_т — номинальный годовой фонд времени работы электротележки, Ф_т = 2070 часов;

g = 1 т — заполнение электротележки за один рейс;

К_пр = 0,97 — коэффициент, учитывающий простой электротележки;

L_cp = 100 м. — средний пробег электротележки за один рейс;

V_cp = 100 м/мин — средняя скорость электротележки;

t_з = t_p = 5 мин. — время на загрузку и выгрузку электротележки.

т.

шт.

Принимается 5 электротележек.

На участке 39 станков, принимается 1 кран-балка грузоподъёмностью 5 тонн.

4.1.3 Расчёт численности работающих

Расчёт численности производственных рабочих производится по каждой профессии и операции, исходя из трудоемкости работ по формуле:

чел.

где F_др — действительный годовой фонд времени рабочего, за год

F_др = 1760 часов;

S_м — коэффициент использования рабочего места.

где Т_ма — машинно-автоматическое время работы станка без участия рабочего.

мин.

Т_руч — время выполнения ручных приёмов, а также время на активное наблюдение за работой станка и на переходы от станка к станку.

мин.

где Т_ву — вспомогательное время на установку и снятие детали;

Т_вп = 0,1 — 0,5 мин. — время на переход оператора от одного станка к другому.

Принимаем S_м = 2

чел.

чел.

чел.

чел.

чел.

чел.

чел.

чел.

Данные расчётов сводятся в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 — Расчёт численности производственных рабочих.