Разработка технологического процесса изготовления детали ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ №100

Содержание
Введение:
1.Исходные данные для проектирования.
2.Технологическийраздел…………………...……………………………..8
2.1 Анализ технологических данных для проектирования.
2.2 Служебное назначение детали.
2.3 Конструкторско-технологическая характеристика детали
2.4 Расчет такта выпуска, определение типа производства.
2.5 Обоснование типа производства
2.6 Анализ технологичности детали.
2.7 Выбор исходной заготовки и метода ее получения.
2.9 Выбор и обоснование схем технологических баз.
2.10 Разработка технологического процесса изготовления детали.
2.11 Выбор оборудования
2.11.1 Формирование технологических операций и выбор средств технологического оснащения.
2.11.2 Расчет и назначение режимов резания.
2.11.3 Разработка управляющей программы
2.11.4 Нормирование техпроцесса
2.11.5 Определение разряда и квалификации исполнителей
3.Конструкторский раздел
3.1 Описание конструкции приспособления
3.2 Точностной и силовой расчет приспособления
Заключение
Литература

Разработка технологического процесса изготовления детали ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ №100

Fu – номинальный фонд времени работы единицы оборудования (ч)

Числовые показателя коэффициента закрепления операции:
при массовом производстве 1
при крупносерийном производстве 0,5-0,1
при среднесерийном производстве 0.09-0,05
при мелкосерийном производстве менее 0,05
при единичном производстве не регламентируется.
2.6 Анализ технологичности детали
Технологичности конструкции изделия является одной из основных функций единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). .(2)
Технологичность - детали – совокупность свойств и показателей, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами при достижении требований точности, указанных в чертеже.
Оценка технологичности детали производится количественными и качественными показателями. Технологичность конструкции детали нужно проанализировать с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовления.
В нашем случае деталь изготавливается серийно, размеры и форма и взаиморасположение поверхностей позволяют вести начальную и конечную обработку детали на унифицированном оборудовании.
Конструкция детали позволяет вносить изменения, не влияющие на параметры качества. Совокупность поверхностей детали позволяет достаточно легко и быстро базировать ее на рабочих поверхностях приспособлений.
Для количественной оценки технологичности конструкции применяют показатели, предусмотренные по ГОСТ 14.203-73. Показатели, характеризующие трудоемкость, материалоемкость, унификацию конструкций элементов детали, требования к точности изготовления, дают конкретные представления об изделии при сравнении с аналогичными деталями, принятыми в качестве базовых.
Технологичность конструкции детали обеспечивает минимальные трудоёмкость изготовления, материалоемкость и себестоимость. .(8)
Технологичность конструкции детали оценивается в зависимости от:
- вида производства и масштаба выпуска изделий
- уровня достижения технологических методов изготовления детали
- служебного назначения детали
- вида оборудования, инструмента, оснастки
- уровня механизации и автоматизации процессов
- организации производства.
От технологичности конструкции детали в значительной степени зависит выбор соответствующего варианта технологического процесса изготовления заготовки, механической обработки, оборудования, режимов резания, инструмента и оснастки.
Материалоемкость детали довольно низкая, так как выбран самый оптимальный способ получения заготовки, металла в процессе обработки теряется примерно 20%. Изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050-88методом горячей штамповки в закрытой форме, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.
№ пп
Требование технологичности
Эскиз
Оценка технологичности
1.
Возможная простота конструкции
Технологично, все поверхности обрабатываются на унифицированном оборудовании
2.
Наличие удобных поверхностей для базирования
Технологично, для базирования детали используется наружная цилиндрическая поверхность, торцы детали.
3.
Доступность всех поверхностей
Технологично, все поверхности доступны для обработки.
4.
Хорошая обрабатываемость детали резанием.
Коэффициент 1.7 , то есть хорошо обрабатываема.
5.
Отсутствие глухих отверстий малого диаметра.
Отсутствуют, технологично,.
6.
Деталь должна иметь экономически достижимую с точки зрения механической обработки точность и шероховатость.
Технологично, согласно материалу, представленному в табл.4, все требования можно обеспечить экономичными методами обработки
7.
Отсутствие плоскостей, расположенных не под прямым углом.
Присутствуют две плоскости, технологично достигаются на применяемом оборудовании
Анализ технологичности детали *Вал-шестерня*. Табл.5
2.7 Выбор исходной заготовки и метода ее получения
Метод выполнения заготовок для деталей определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.
С учетом реальных производственных условий и технологических особенностей детали, заготовку получить можно двумя способами:
Для определения экономически более выгодного способа получения заготовки рассчитываем коэффициент используемого материала
Коэффициент используемого материала находим по формуле:
,
где: q - масса готовой детали, кг;
Q - масса заготовки, кг.
Для заготовки, получаемой ковкой на молоте, коэффициент используемого материала будет равен, при q = 0,45 кг; Q = 0,95 кг.
Тогда
.
Для заготовки, полученной штамповкой на ГКМ коэффициент используемого материала будет равен, при q = 0,45 кг; Q = 0,95 кг.
.
От правильного выбора заготовки зависит все построение технологического процесса. Вид заготовки и способ ее получения оказывают существенное влияние на характер технологического процесса, экономичность и трудоемкость обработки. Выбор способа получения заготовки непосредственно зависит от конструкции и материала детали, ее размеров, требований к точности, объема производства и других требований.
Исходя из необходимости приближения размеров заготовки к размерам готовой детали, следует выбирать прогрессивные методы получения заготовок, анализируя размеры, требования к точности и объему производства. Заготовка - это предмет производства, из которого изменением фор­мы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготавли­вают деталь или неразборную сборочную единицу (ГОСТ 3.1109-82).
При разработке технологического процесса механической обработки деталей одним из ответственных этапов является выбор заготовок, от чего в большей степени зависит трудоёмкость обработки, а также расход метал­ла. Выбрать заготовку - это значит установить способ её получения, рас­считать размеры, назначить припуски на обработку каждой поверхности и указать допуски на неточность изготовления.
В транспортном машиностроении наибольшее применение находят за­готовки, получаемые методом горячей штамповки в закрытой форме. По сравнению с другими способами получе­ния заготовок этот способ имеет большие возможности и значительно более ши­рокие области использования. Масса таких заготовок колеблется от нескольких граммов до сотен тонн, можно изготовить отливки раз­личной формы из любого металла и сплава. для удаления этой части в процессе токарной обработки.
Горячая штамповка выполняется на молотах и прессах в открытых и закрытых штампах, выдавливанием, гибкой, с применением различных процессов. С целью повышения точности размеров и улучшения качества поверхности штамповок применяют полугорячую штамповку, при которой уменьшается процесс окалинообразования.
Изготовление данной заготовки следует вести в закрытом штампе, так как при этом получается деталь, наиболее приближенная по размерам, меньше расход металла, производительность высокая при пониженной стойкости штампов и ограниченной номенклатуре форм штамповок (круглые, типа шестерен, фланцы, стаканы). Штамповку в закрытых штампах иначе называют безоблойной.
В качестве заготовки для изготовления данной детали используется заготовка, полученная методом горячей штамповки в закрытой форме.
2.8 Назначение припусков и допусков и определение исполнительных размеров заготовки
Масса заготовки, необходимая для получения штампованной поковки на молоте или прессе, Gзаг = Gпок +Gуг+ Gкл,
где:
Gпок — масса поковки;
Gуг - — масса отхода металла на угар;
Gкл — масса отхода металла на клещевину (при получении поковок осадкой в торец клещевина отсутствует, но часто имеется перемычка под
Масса отхода металла на угар при нагреве в пламенной печи принимается равной 1,5-3% массы поковки с облоем и клещевиной, а при электронагреве - 0,5-1%.
Площадь поперечного сечения заготовки для штамповки поперек оси Fзаг =KVзаг/Lпок,
где К - коэффициент, учитывающий перемещение металла заготовки вдоль ее оси;
Vзаг - объем заготовки без клещевины;
Lпок - длина поковки без клещевины.
Значения К:
1,02-1,05 при отсутствии заготовительных Ручьев;
1,3 - при пережимном ручье;
1,05 - при формовочном ручье;
1,05-1,2 - при подкатном ручье;
1,05-1,1 - при гибочном ручье (Lпок в этом случае считают по средней линии развертки).
Если применяют один протяжной ручей без других заготовительных ручьев (за исключением гибочного или формовочного), площадь поперечного сечения заготовки принимают равной максимальной площади поперечного сечения поковки с облоем.
Длина заготовки Lзаг =Vзаг/Fзаг.
Длина клещевины должна быть не менее 25 мм и составляет 0,6—1 диаметра или стороны квадрата заготовки. При штамповке с клещевиной к длине заготовки добавляют длину клещевого конца.
При изготовлении поковок осадкой в торец отношение m длины заготовки Lзаг к ее диаметру dзаг (или стороне А квадратной заготовки) должно составлять 1,25-2,8 (наиболее часто принимают m =2).
Задаваясь значением коэффициента m, находят: диаметр заготовки и ее длину или сторону квадратной заготовки и ее длину Lзаг=Vзаг/A2
При штамповке высадкой на ГКМ поковок типа стержней с утолщением диаметр прутка d берут равным диаметру стержня, зажимаемого в матрицах. При штамповке на ГКМ поковок с отверстием в простейшем случае для облегчения пробивки диаметр прутка принимают равным диаметру отверстия. Поскольку это не всегда возможно, при соответствующей конструкции штампов поковки с отверстием можно штамповать из прутков, диаметр которых может быть меньше или больше диаметра отверстия (до 10%).
Подсчитав объем деформируемой части поковки Vдеф с учетом угара и перемычки под пробивку, определяем длину высаживаемой части прутка: lв=4Vдеф/(πd2). : lв=204 мм. .(3)
Если при высадке деформируется весь пруток, lзаг =lв;
в случае штамповки поковки типа стержня с утолщением lзаг = lв + lс,
где lс - длина стержня, т. е. длина недеформируемой части прутка.d=75 мм.
2.9 Выбор и обоснование схем технологических баз
Выбор схемы базирования зависит от конструкторских и технологических требований. Выбранная схема в значительной степени предопределяет последовательность обработки, конструкцию приспособления, достижение данной точности, производительность.
При разработке технологического процесса для каждой операции выбираются исходные (определенные) базы и проставляются исходные операционные размеры. Это наиболее ответственный этап разработки технологического процесса и проектирования приспособлений.
При выборе баз будем руководствоваться следующими принципами соблюдением принципа единства баз, то есть по возможности соблюдать конструкторские, технологические базы и размерные цепи. При выборе способа получения заготовки можно определить технологические базы. Это значит задавать положение детали теми же размерами, которые проставлены на чертеже детали. Способ базирования заготовки определяется в основном ее формой.
Анализ чертежа детали показывает, что размеры всех цилиндрических поверхностей представлены относительно основной конструкторской базы – оси цилиндрической поверхности (d=75мм), которая выполняет роль двойной опорной базы. Основные базы – это цилиндрические поверхности ( внутренняя и наружная), торцовые поверхности.
2.9.1. Выбор технологических баз для первой операции
Базой для первой операции (центрование) будет служить наружная цилиндрическая поверхность Ø75.
2.10 Разработка технологического процесса изготовления детали
Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда, и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на го реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.
При разработке технологического процесса механической обработки перед технологом всегда стоит задача: выбрать из нескольких вариантов обработки один, обеспечивающий наиболее экономичное решение. Современные способы механической обработки, большое разнообразие станков, а также новые методы электрохимической, электроэрозионной и ультразвуковой обработки поверхности металлов, получение заготовок методом точного литья, точной штамповки, порошковой металлургии-всё это позволяет создавать различные варианты технологии, обеспечивающие изготовление изделий, полностью отвечающим всем требованиям чертежа. При выборе способа получения заготовки можно определить технологические базы. Так как в данном варианте не принципиально, какая из поверхностей будет чистовой базовой, а какая – черновой поверхностью, то начинать базировать деталь можно с любой поверхности.
Проектирование токарной операции является частью более общей задачи разра­ботки технологического процесса изготовле­ния детали. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точность после обработки. Поверхность детали после токарной обра­ботки в зависимости от назначения и требова­ния точности разделяют на основные и допол­нительные участки. Основные участки опреде­ляют положение данной и сопряженной с ней деталей в изделии. Точность обработки этих участков должна быть наиболее высокой. Ос­новные участки поверхности обрабатывают проходными, копировальными и расточными резцами, дополнительные участки — торцовые и угловые канавки, резьбовые поверхности, шпоночные пазы обрабаты­вают канавочными, резьбовыми резцами, фрезами и т. п. .(2)
2.10.1 Формирование маршрута обработки детали
На основании данных анализа чертежа, с учетом выбранных схем базирования и установки и конфигурации заготовки разрабатываем маршрут обработки для каждой поверхности.
Первый установ - обработка торцовых поверхностей 1 и 12 , они являются технологическими базами для обработки исполнительных поверхностей детали.
Второй – черновая обработка наружных цилиндрических поверхностей, (поверхности 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 диаметром 75,42,35,30,25,22,16 мм на длину 29,6;3;73;25;14;39 и 14 мм. соответственно
Третий установ – чистовая обработка поверхностей поверхностей 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11.
Четвертый – нарезка канавок, конических поверхностей.
Пятый – нарезка резьб М30 и М16.
Шестой – нарезка зубьев М3, Z=15
Седьмой – фрезеровка шпоночных пазов.
Все установы можно вести на станке с ЧПУ, что позволяет ускорить и упростить процесс обработки.
Табл.6.
№ уст..
Маршрут обработки детали
Rka, мкм.
Квалитет
1
Обтачивание в черновую торцовой поверхности 1
6.3
12
2
Точить в черновую поверхности 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
6.3
12
3
Чистовая обработка поверхностей поверхностей 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11.
6.3
12
6.3
10
6.3
10
4
нарезка канавок, конических поверхностей
6.3
12
6.3
10
6.3
10
5
нарезка резьб М30 и М16.
6.3
6.3
6
нарезка зубьев
6.3
6,3
7
Фрезеровка шлицевых пазов.
1.25
4
На основании объединения элементарных переходов в установы и операции, формируем техпроцесс обработки.
При анализе переходов и установов следует отметить, что выполнение операций на станке с ЧПУ позволит:
- снизить количество используемого оборудования.
- повысить точность обработки за счет использования ЧПУ вместо типовых станков.
- снизить вспомогательное время, связанное с установкой детали.
- снизить основное время за счет интенсификации процессов резания.
- исключить из техпроцесса ручную операцию разметки.
Табл.7
№ оп.
Наименование
операции
Краткое содержание операции
Оборудование,
наименование
и модель
Заготовительная.
Штамповать заготовку.
КГШП.
Термическая.
Отжиг.
Печь ТВЧ
Дробеструйная
Очистка от окалины.
Дробеструйная камера.
005
Токарная с ЧПУ
Торцевать и центровать заготовку.в рзмер 198 мм
Фрезерно-центровальный МР-76
010
Токарная с ЧПУ
Установ А
Точить в черновую диаметры 75,42,35,30,25,22,16 мм на длину 29,6;3;73;25;14;39 и 14 мм
Токарный станок с ЧПУ 16К20Т
015
Токарная с ЧПУ
Точить вчистовую . диаметры 75,42,35,30,25,22,16 мм на длину 29,6;3;73;25;14;39 и 14 мм
Токарный станок с ЧПУ 16К20Т
020
Токарная с ЧПУ
нарезка канавок, конических поверхностей
Токарный станок с ЧПУ 16К20Т
025
Токарная с ЧПУ
Нарезка резьбы М30 и М16.
То же
030
Зуборезная
Нарезка круговых зубьев на конической шестерне m=3 z=15
Зуборезный станок 5Б231
035
Фрезерная
Фрезеровка шпоночных пазов
Вертикально-фрезерный 6К11
040
Контрольная
Контроль всех размеров
Штангенциркуль
ШЦ-250-630-0,1-1 ГОСТ 166
2.11 Выбор оборудования
В условиях единичного и мелкосерийного производства целесообразно использовать станки с ЧПУ. Гибкость системы числового программирования и легкость их подключения к общей системе управления создают возможность отдельного применения станков с ЧПУ в условиях массового производства. Эффективность применения станков с ЧПУ создается за счет снижения затрат на технологическую оснастку, снижения потерь от брака, концентрации операций, уменьшения производственных площадей. Экономическая целесообразность применения станков с ЧПУ определяется номенклатурой деталей, выбранных для обработки.
2.11.1 Формирование технологических операций и выбор средств технологического оснащения
Исходя из технологических возможностей оборудования определяем схему обработки: одноместная, многоинструментальная, с последовательной концентрацией переходов.
Согласно намеченному маршруту обработки операции обработки содержат следующие переходы:
1) Операция 005, переход 1 подрезка торцов, переход 2 центрование. Режущий инструмент: - подрезной резец, правый, левый сечением 25*20 мм , материал режущей части- Т15К6, сверло для центрования , материал режущей части- Р6М5.
2) Операция 010, переход 1: точить ф75,42,35,30,25,22,16 мм на длину 29,6;3;73;25;14;39 и 14 мм соответственно. . Инструмент- резец проходной правый, материал режущей части- Р6М5. подрезной резец , правый , левый сечением 25*20 мм , материал режущей части- Т15К6.
3) Операция 015, переход 1 : чистовая обработка тех же диаметров. Инструмент- резец проходной правый, материал режущей части- Р6М5. подрезной резец , правый , левый сечением 25*20 мм , материал режущей части- Т15К6.
4) Операция 020 , переход 1 - – нарезка канавок, 2- конических поверхностей, подрезка торцов. Инструмент- резец проходной правый, материал режущей части- Р6М5. фасонный резец , сечением 25*20 мм , материал режущей части- Т15К6.
5) Операция 025 , переход 1 нарезка резьбы М30, переход 2 – нарезка резьбы М16, инструмент- Резец резьбовой ВК8 20х12х120мм
6) Операция 030, переход 1: зуборезная, нарезка круговых конических зубьев М3, Z=15. фреза Конические шестерни с круговым (спиральным) профилем зуба.
7) Операция 035-фрезерная, переход 1 : фрезерование шпоночных пазов.
В качестве вспомогательного инструмента используем стандартный набор, входящий в комплектацию станка.
Для контроля размеров используем стандартный инструмент, а именно – штангенциркуль ШЦ-II-200-1 ГОСТ 166-80, калибр-пробки ( для контроля отверстий).
2.11.2 Расчет и назначение режимов резания
Расчет режимов обработки проведем для двух переходов операции 005.
Переход 1.
Переход выполняется за два рабочих хода с глубиной резания 1,5 мм каждый при максимальном диаметре обработки, равном Ø75 мм.
Величину подачи определим по (5)
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об (5 с. 238 табл. 3);
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 (5 с 242 табл. 8) .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где:
Vтабл. - табличное значение скорости, равное 120 м/мин
(5) с 248 табл. 15 ;
К1 = 1,0 (5 с 249 табл. 16);
К2 = 0,8 (5 с 249) ;
К 3 = 1,0 (5 с 249 табл. 17), при Т = 150 мин;
К4 = 1,0 (5 с 250);
К = 0,9 (5 с 245 табл. 12), при = 1 мм.
Тогда:
V = 120 *1,0 * 0,8 * 1,0 *1,0 * 0,9 = 86,4 м/мин
n = 1000 * V = 1000 * 86,4 = 166,76 об/мин
П * D 3,14 * 55
Ближайшая по паспорту частота вращения n = 165 об/мин ( 5 с 130 )
Тогда:
V = П D n = 3,14 * 55* 165 = 85,48 м/мин
1000 1000
Sмин = S n = 0,23 * 55 = 12,65 мм/мин
Определим эффективную мощность резания:
Nэ = Nэ табл. ( V/100) Кn
где:
Nэ табл. = 2,9 кВт (5 с. 250 табл. 190)
КN = 0,75 (5 с. 250 табл. 20)
Тогда:
Nэ = 2,9 * (85,48/100) * 0,75 = 1,86 кВт
Что меньше мощности электродвигателя главного привода, равной
10 кВт (4 Т 2 с. 17 табл. 9).
Переход 2.
Переход выполняется за два рабочих хода с глубиной резания 5 мм Величину подачи определим по (5)
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об (5 с. 238 табл. 3);
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 (5 с 242 табл. 8) .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где: