Содержание
Введение
1 Технологический процесс сборкиматрицы штампа холодной объемной штамповки корпуса внутреннего шарнира ВАЗ 2108
1.1 Анализ исходных данных
1.2 Размерный анализ
1.3 Разработка технологическойсхемы сборки
1.4 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ ИСОСТАВЛЕНИЕ МАРШРУТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ
1.5 Проектирование сборочныхопераций
1.6 Проектированиеприспособления для прессовых операций
2 Технологический процесс изготовлениявставки нижней
2.1 Анализ исходных данных
2.2 Выбор и проектированиезаготовки
2.3 Выбор технологических баз,маршрут и план изготовления
2.4 Проектирование технологическихопераций
2.5 Линейная оптимизация режимоврезания
2.6 Проектированиеприспособления для контроля радиального биения
2.7 Патентные исследования
2.8 Научные исследования
3 Безопасность и экологичностьпроекта
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬПРОЕКТА
Заключение
1 технологический процесс сборки матрицы штампа холодной объемнойштамповки корпуса внутреннего шарнира ваз 2108
1.1 Анализ исходных данных
Задачаданного раздела – на базе анализа технических требований предъявляемых кизделию и годового объема выпуска сформулировать задачи, которые необходиморешить в дипломном проекте для достижения цели, сформулированной во введении.
Анализ служебного назначения изделия
Матрица штампатретьего перехода для холодной объемной штамповки предназначена дляокончательного формообразования поковки корпуса внутреннего шарнира ВАЗ 2108. Втечение трех переходов из заготовки (прутка) при помощи последовательноговыдавливания на трех штампах на прессе «Брет 1250 т.с.» образуется поковка.
Анализ технологичности конструкции изделия
Анализтехнологичности конструкции матрицы штампа будем производить, руководствуясь[1].
Общимитребованиями к конструкции изделия, независимо от типа производства, отраслимашиностроения, являются:
а) возможность узловой сборки, т.е. наличие в конструкции сборочныхединиц, допускающих независимую сборку;
б) возможность одновременного и независимого присоединения узлов кбазовому элементу изделия;
в) возможность механизации сборочных работ;
г) инструментальная доступность;
д) контролепригодность;
е) высокая степень унификации деталей и сборочных единиц;
ж) применение несложных сборочных приспособлений;
з) использование методов обеспечения точности.
Конструкцияизделия удовлетворяет общим требованиям, так как:
— в конструкции имеются в наличии сборочные узлы, допускающие независимуюсборку;
— сборочные работы механизированы;
— обеспечивается инструментальная доступность, в том числе примеханической обработке;
— изделие пригодно для контроля.
Требования к конструкторской документации. В технических требованиях насборку должны быть указаны:
а) точность положения или взаимного перемещения исполнительныхповерхностей изделия;
б) методы обеспечения точности замыкающих звеньев изделия;
в) методы выполнения соединений, требования к герметичности соединений,жесткости соединений;
г) методы промежуточного и окончательного контроля;
д) моменты затяжки ответственных резьбовых соединений;
е) точность балансировки вращающихся частей изделия.
Исходя из вышеперечисленных требований, делаем вывод, что конструкторскаядокументация на сборку, т.е. чертеж, не отвечает требованиям технологичности,так как:
— не указаны методы обеспечения точности замыкающих звеньев изделия;
— неясно сформулирован метод выполнения соединений;
— не указаны методы промежуточного и окончательного контроля.
Кроме того, при простановке обозначений размеров и чистоты поверхностейне были учтены последние изменения в [2].
Переработанныйчертеж представлен на листе 05.М15.277.50.000.СБ дипломного проекта.
Определение типапроизводства и обоснование формы его организации
Сопоставивколичество изготавливаемых изделий (1000 шт. в год) с трудоемкостью сборкиизделия (5,2 часа) по [3] можно определить тип производства. В данном случае мыимеем среднесерийный тип производства.
Рассчитаем объемпартии запуска изделий, шт:
/> (1.1.1)
где Nг – годовой объем выпускаизделий;
F – число рабочих дней в году.
/>
Среднесерийноепроизводство характерно применением стационарной и подвижной поточной сборки срасчленением работ и регламентированном их выполнении при большом оперативномвремени.
В проекте применяетсястационарная неподвижная сборка с расчленением работ.
Постановка задачпроекта
Задачей дипломногопроекта является повышение качества и срока службы матрицы штампа за счетсоздания прогрессивного и наиболее экономичного технологического процессаизготовления вставки нижней и сборки матрицы штампа холодной объемнойштамповки.
В связи с этимпланируется:
- определитьметод точности сборки при помощи размерного анализа;
- применитьпри создании техпроцесса сборки современное высокопроизводительное оборудование,современные приспособления;
- спроектироватьсборочное приспособление, обеспечивающее точность сборки изделия;
- применитьоптимальный метод получения заготовки в техпроцессе изготовления вставкинижней;
- применитьсовременное высокопроизводительное оборудование, современные приспособления,современные инструментальные материалы;
- спроектироватьприспособление для контроля радиального биения внутренних поверхностей вставкинижней;
- провестилинейную оптимизацию режимов резания на токарной операции;
- провестипатентные исследования повышения стойкости шлифовального круга;
- провестинаучные исследования для определения увеличения износостойкости вставки нижнейза счет гидродробеструйной обработки внутренних поверхностей;
- произвестирасчет проекта на безопасность и экологичность;
- добитьсянаибольшей экономической эффективности проекта.
1.2 Размерный анализ
Задача данногораздела – определение метода точности обеспечения сборки на основе решенияконструкторских сборочных размерных цепей.
При обеспечениинормальной работоспособности матрицы в процессе изготовления входящих в негодеталей и общей сборки необходимо достичь точности в следующем параметре: недопустить превышения радиального биения внутренней поверхности вставки нижней 5относительно внешней поверхности бандажа наружного 1.
Составим уравнениеразмерной цепи, обеспечивающей выполнение параметра (графическое изображениепредставлено на листе 05.М15.277.01.000): см. лист 05.М15.277.50.000СБ –сборочный чертеж матрицы, где 1- бандаж наружный, 2 – бандаж внутренний, 3 –вставка верхняя, 4 – кольцо, 5 – вставка нижняя.
Таким образом,уравнение размерной цепи, определяющее обеспечение требуемого параметра имеетвид:
АD =А1+А2+А3+А4,(1.2.1)
где А1 –отклонение от соосности внутренней и внешней поверхностей бандажа наружного,составляет: А1 = 0,02 мм;
А2 –отклонение от соосности внутренней и внешней поверхностей бандажа внутреннего,составляет: А2 = 0,02 мм;
А3–радиальное биение вставки верхней, составляет: А3 = 0,04 мм;
А4 – отклонение от соосности внутренней и внешней поверхностей кольца,составляет: А4 = 0,02 мм.
Таблица 1.2.1
Данные к расчетуразмерной цепи
Звено
Аi Наименование звена
Номинал, мм
Aном
предельные отклонения, мм
es, ei
Допуск, мм
TAi
координата середины поля допуска, мм
D0Ai Вероятностный к-т l
А1 отклонение от соосности ±0,01 0,02 0,24
А2 отклонение от соосности ±0,01 0,02 0,24
А3 радиальное биение ±0,02 0,04 0,24
А4 отклонение от соосности ±0,01 0,02 0,24
Допуск на замыкающеезвено берется, исходя из [4] — TАD= 0,05 мм. Принимаем симметричное распределения поля допуска: D=0 ± 0,025 мм.
Первоначальнопроизведем расчет по вероятностному методу.
Проверим обеспечениеточности замыкающего звена при полной взаимозаменяемости:
wАDрасч £ wАDнеобх, (1.2.2)
где wАDнеобх – максимально допустимаяпогрешность (0,500 мм);
wАDрасч– погрешность рассчитанная поразмерной цепи, мм.
wАDрасч = STAi, (1.2.3)
где STAi – сумма значений звеньев цепи.
wDрасч = 0,02 + 0,02 + 0,04 + 0,02=0,10 мм,
0,10 > 0,05 — условие 1.2.2 невыполнено.
Проверим обеспечениеточности замыкающего звена при неполной взаимозаменяемости:
/>, (1.2.4)
где t — нормированный параметрраспределения;
l — вероятностный коэффициент.
/>
0,078 > 0,05 — условие 1.2.2 невыполнено.
Так как в размернуюцепь входят только отклонения от соосности и радиальные биения возможно, чтовозникают векторные ошибки.
Тогда возможнонесколько вариантов расчетов погрешности размерной цепи:
1) wАDрасч = wА1 — wА2 + wА3 + wА4 = 0,02 — 0,02 +0,04 + 0,02 =0,06 мм,
0,06 > 0,05 — условие 1.2.2 невыполнено.
2) wАDрасч = wА1 — wА2 + wА3 — wА4 = 0,02 — 0,02 +0,04 — 0,02 = 0,02 мм.
Данный расчет сделанбез учета деформаций, возникающих при продольно-прессовой сборке.
Рассчитаемдеформации по методике [5].
1) запрессовка бандажа внутреннего в бандаж наружный.
Наружный диаметрохватывающей детали: D= 380 мм;
наружный диаметрохватываемой детали: d= 164,9 мм;
внутренний диаметрохватываемой детали: d0=128,3 мм;
материалохватывающей детали – сталь 5ХГНМ;
материалохватываемой детали – сталь 5ХГНМ.
Величина D после сборки:
/>, (1.2.5)
/>, (1.2.6)
где p – удельное давление, МПа;
E – модуль упругости материала охватываемой детали, МПа ;
/>, (1.2.7)
где d — расчетный натяг, мм;
Е1 и Е2– модули упругости материала охватывающей и охватываемой детали, МПа;
С1 и С2– величины, учитывающие коэффициент Пуассона и диаметры охватывающей иохватываемой деталей.
/> (1.2.8)
/>
/>[6].
С1 = 3,8;С2 = 1,18 [4].
/>
/>
/>
Величина do после сборки:
/> (1.2.9)
/> (1.2.10)
/>
/>
2) запрессовка кольца в бандаж внутренний.
Наружный диаметрохватывающей детали: D= 165,56 мм;
наружный диаметрохватываемой детали: d= 127,854 мм;
внутренний диаметрохватываемой детали: d0=82,2 мм.
материалохватывающей детали – сталь 5ХГНМ;
материалохватываемой детали – сталь 6ХВ2С.
/>
/>[6].
С1 =2,11; С2 = 3,69 [4].
/>
/>
/>
/>
/>
3) запрессовка вставки нижней в кольцо.
Наружный диаметрохватывающей детали: D= 127,854 мм;
наружный диаметрохватываемой детали: d= 81,855 мм;
внутренний диаметрохватываемой детали (средний приведенный):
d0= 32,437 мм.
материалохватывающей детали – сталь 6ХВ2С;
материалохватываемой детали – сталь Р6М5.
/>
/>;/> [6].
С1 =1,08; С2 = 2,12 [4].
/>
/>
/>
/>
/>
Величина деформации внутренней поверхности вставкинижней составляет 0,099 мм. При такой усадке выдержать заданное радиальноебиение невозможно. При сборке матрицы не подходят методы полной и неполнойвзаимозаменяемости. Устранить погрешность размера, вызванную деформацией, можнолишь при снятии материала при сборке изделия. Это характерно для методапригонки.
Вместе с тем вбазовом техпроцессе вместо одной пригоночной операции, выполняемой нашлифовальном станке, включены несколько операций, которые можно выполнить и досборки матрицы, т.е. при механической обработке деталей, входящих в изделие.
Изменениетехнологического процесса сборки отражено в последующих пунктах.
1.3 Разработка технологической схемы сборки
Задача раздела — показать,в какой последовательности необходимо присоединять друг к другу и закреплятьэлементы, из которых собирают изделие. Такими элементами являются детали исборочные единицы.
Каждый составнойэлемент изделия изображен на технологической схеме сборки (лист 05.М15.277.03) ввиде прямоугольника, разделенного на три части: в верхней части данонаименование элемента; в левой нижней числовой индекс элемента по спецификации;в правой нижней число элементов, входящих в данное соединение.
Технологическаясхема сборки снабжена надписями-сносками, поясняющими характер сборочных работ.
Технологическиесхемы сборки упрощают проектирование технологического процесса сборки,позволяют оценить технологичность конструкции изделия с точки зрениярасчленения сборки на общую и узловую, гарантируют от пропуска деталей,входящих в изделие. Перечень наименований выполняемых сборочных работ впоследовательности, диктуемой технологической схемой общей и узловой сборки, иданные по нормированию всех необходимых видов работ представлен в табл. 1.3.1.Таблица 1.3.1Перечень сборочных работ№ Содержание основных и вспомогательных работ
Время, tоп, мин 1. Общая сборка матрицы 1. Осмотреть бандаж наружный 1 со всех сторон 0,10 2. Застропить бандаж наружный 1 канатами, 2 стропа 0,16 3. Установить и закрепить бандаж наружный в приспособление 0,13 4. Расстропить бандаж наружный 1 0,12 5. Осмотреть бандаж внутренний 2 со всех сторон 0,07 6. Смазать бандаж внутренний дисульфидом молибдена 0,10 7. Установить бандаж внутренний в бандаж наружный 0,13 8. Установить накладку на бандаж внутренний 2 0,08 9. Включить гидравлический пресс 0,07 10. Запрессовать бандаж внутренний в бандаж наружный 0,22 11. Выключить гидравлический пресс 0,07 12. Снять накладку 0,09 13. Осмотреть кольцо 4 со всех сторон 0,07 14. Осмотреть вставку верхнюю 3 со всех сторон 0,07 15. Осмотреть вставку нижнюю 5 со всех сторон 0,07 16. Скомплектовать детали 3,4,5 0,07 17. Обработать кольцо 4, вставку верхнюю 3 и вставку нижнюю 5 на оправке в сборе на шлифовальном станке 2,30 18. Смазать наружные пов-ти детали 3,4,5 дисульфидом молибдена 0,10 19. Установить и закрепить комплект 3,4,5 в бандаж внутренний 2 0,13 20. Установить плиту запрессовочную на комплект 3,4,5 0,10 21. Включить гидравлический пресс 0,07 22. Запрессовать комплект 3,4,5 в бандаж внутренний 2 0,27 23. Снять плиту запрессовочную 0,05 24. Застропить матрицу канатами, 2 стропа 0,16 25. Снять матрицу в сборе 0,07 26. Расстропить матрицу 0,12
Всего Stоп 4,99
1.4 Выбор технологических баз исоставление маршрутной технологии сборки
Задача данногораздела – определить положение базовой детали при сборке и установитьпоследовательность и содержание технологических и вспомогательных операцийсборки.
Выбортехнологических баз
Выбортехнологических баз производится для создания определенного положения базовыхдеталей на узловых и общей сборках.
Технологические базыдолжны обеспечивать полную ориентацию базовой детали (лишение шести степенейсвободы), достаточную устойчивость и жесткость установки.
Выбираятехнологические базы необходимо учитывать дополнительные соображения: удобствоустановки и снятия собираемого изделия, возможность подвода присоединяемыхэлементов и сборочных инструментов с разных сторон.
Так как втехнологическом процессе применяется механизированная сборка, базовая детальустанавливается на обработанные поверхности.
Составлениемаршрутной технологии сборки
Маршрутнаятехнология включает установление последовательности и содержаниятехнологических и вспомогательных операций сборки. Последовательность операцийопределяется на основе технологической схемы сборки и общего перечня работ,включая вспомогательные.
Таблица 1.4.1
Технологический маршрут сборки матрицы
№
оп-ции Название операции Содержание операции Оборудование 05 Прессовая Запрессовать деталь поз.2 в деталь поз.1 Гидравлический пресс 1П756 10 Слесарная Скомплектовать детали с/ч и комплектовочной ведомости Слесарный верстак 15 Шлифовальная Шлифовать наружный конус деталей поз. 3,4,5 в сборе на оправке
Универсальный
шлифовальный станок 1000U 20 Прессовая Запрессовать деталей поз.3,4,5 в двухслойный бандаж Гидравлический пресс 1П756 25 Транспортная Снять матрицу в сборе 30 Контрольная Контроль размеров согласно чертежу матрицы Контрольно-измерительная машина SMM-MT
1.5 Проектирование сборочных операций
Задача раздела –подробная разработка содержания сборочных операций, выбор средствтехнологического оснащения, определение режимов работы оборудования,определение норм времени на выполнение операций.
Структуратехнологических операций
Структура операцииопределяет содержание технологической операции и последовательность еевыполнения. В конечном итоге от структуры зависит время выполнения операции.
Структура операцииопределяется следующими признаками:
- количеством изделий,одновременно собираемых;
- количеством инструментов,используемых при выполнении операции (одно или многоинструментальная);
- последовательностью работыинструментов при выполнении операции.
Определим структурыопераций:
- 05 прессовая и 20 прессовая:одновременно собирается одно изделие, при выполнении операции не используетсясборочные инструменты;
В таблице 1.5.1приведена полная структура технологических операций (по переходам).
Таблица 1.5.1Структура технологических операций№ Название № перехода Вид сборки по переходам 05 Прессовая 1 Установить и закрепить бандаж наружный 1 в приспособлении 2 Установить бандаж внутренний 2 в бандаж наружный 1 3 Установить накладку на бандаж внутренний 4 Запрессовать бандаж внутренний 2 в бандаж наружный 1 10 Слесарная 1 Скомплектовать кольцо 4, вставку верхнюю 3, вставку нижнюю 5 15 Шлифовальная 1 Шлифовать наружные поверхности кольца 4, вставки верхней 3, вставки нижней 5 на оправке 20 Прессовая 1 Установить дет. 3,4,5 в бандаж внутренний 2 Установить плиту запрессовочную на дет. 3,4,5 3 Запрессовать дет. 3,4,5 в бандаж внутренний 2 25 Транспортная 1 Снять матрицу в сборе 30 Контрольная 1 Контроль всех размеров согласно чертежу матрицы.
Выбор средств технологическогооснащенияСредстватехнологического оснащения назначаем, исходя из:- используемоеСТО должно быть технологично, недорого и надежно в эксплуатации;- сборочноеоборудование должно быть универсальным и переналаживаемым, т.к. производствосерийное;- сборочныеприспособления должны обеспечивать быструю установку и снятие сопрягаемыхдеталей и узлов изделия, выполнение соединения;
- режущие и вспомогательные инструменты(при шлифовальной операции) соответствуют методам обработки, конфигурациям ирасположениям поверхностей, марки инструментальных материалов режущих частейсоответствуют виду и марке обрабатываемого материала заготовки и видамобработки, геометрические параметры режущей части инструментов соответствуютфизико-механическим характеристикам материала заготовки;
- средства контроля обеспечиваютнадлежащее качество технического контроля при выполнении технологическихопераций и при производстве приемочного контроля изделия.Таблица 1.5.2Средства технологического оснащения
N
оп Название СТО Оборудование Оснастка 05 Прессовая Гидравлический пресс 1П756 Специальное приспособление для запрессовки 10 Слесарная Слесарный верстак 15 Шлифовальная
Универсальный
шлифовальный станок 1000U Оправка специальная, круг шлифовальный ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1 А ГОСТ 2424-83 20 Прессовая Гидравлический пресс 1П756 Специальное приспособление для запрессовки 25 Транспортная Стропы канатные 30 Контрольная Контрольно-измерительная машина SMM-MT
Расчет усилийзапрессовки на прессовых операциях
Наибольшая силазапрессовки P, кН,необходимая для сборки продольно-прессового соединения с гарантированнымнатягом, может быть найдена по формуле:
/>, (1.5.1)
где fзап – коэффициент трения призапрессовке;
p – удельное давление наповерхности контакта, МПа;
d – диаметр охватываемой деталипо поверхности сопряжения, мм;
L –длина запрессовки, мм.
Так какидет последовательная запрессовка сначала бандажа внутреннего в бандажнаружный, потом комплекта: вставка верхняя — кольцо- вставка нижняя, рассчитаемдва усилия запрессовки.
/>(так какохватывающая и охватываемая детали из стали);
/>(рассчитано ранее в пункте 1.2);
/>;
/>
/>
/>(так какохватывающая и охватываемая детали из стали);
/>(рассчитано ранее в пункте 1.2);
/>;
/>
/>
Нормированиетехнологического процесса
В серийномпроизводстве, когда сборка изделия идет периодически повторяющимися партиями,за норму времени принимают штучно-калькуляционное время:
/> ( 1.5.2)
где Тп.з. –подготовительно-заключительное время, мин;
n – объем партии запуска изделий;n = 4 шт;
Тшт –штучное время, мин.
/> ( 1.5.4)
где То –основное технологическое время, мин;
Тв –вспомогательное время, мин;
Тоб –время обслуживания, мин;
Тпер –время перерывов в работе, мин.
При расчете нормвремени воспользуемся данными табл. 1.5.1 и [7], для операции 15 шлифовальнойвоспользуемся приближенной зависимостью штучно-калькуляционного времени отосновного технологического по [8].
Операция 05 прессовая.
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>
/>/>
/> />
/>
/>
Операция 10 слесарная.
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>
/>/>
/> />
/>
/>
Операция 15 шлифовальная.
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
Операция 20 прессовая.
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>
/>/>
/> />
/>
/>
Занесем всерассчитанные нормы времени в сводную таблицу технических норм времени длясборки матрицы.
Таблица 1.5.3Сводная таблица технических норм времени для сборки матрицы
Номер
и наименование операции, установа
То
Тв
ТоП
Тоб
Тпер
Тшт
Тп.з. n
Тш.К. Операция 05 прессовая 0,22 1,12 1,34 0,03 0,08 1,45 0,02 4 1,46 Операция 10 слесарная 0,07 0,21 0,28 0,01 0,02 0,31 0,005 4 0,29 Операция 15 шлифовальная4 2,30 4 4,83
Операция 20
прессовая 0,27 0,45 0,72 0,02 0,08 0,82 0,01 4 0,83
Проектированиесборочных операций отражено в сборочной технологической карте и технологическихналадках на операции 05 и 20 прессовые (см. чертежи 05.М15.277.17 и05.М15.277.18).
1.6 Проектированиеприспособления для прессовых операций
Задача раздела –спроектировать приспособление для прессовых операций, учитывая требования,касающиеся сроков выполнения задания и создания для рабочего лучших условийтруда в отношении удобства, легкости и безопасности.
Обоснованиенеобходимости проектирования приспособления
При разработкетехнологического процесса сборки особое внимание должно быть уделено оснащениюопераций сборочными приспособлениями и инструментом, при этом техническоесовершенство их является одним из основных факторов, обусловливающихэффективность процесса сборки машин.
Основными факторами,влияющими на выбор схемы и конструкции приспособления, а также определяющимиэффективность его использования в технологическом процессе сборки изделияявляются объем выпуска изделия, требуемая точность и последовательность сборки.Также при выборе типа приспособления наряду с экономическими требованияминеобходимо учитывать требования, касающиеся сроков выполнения задания исоздания для рабочего лучших условий труда в отношении удобства, легкости ибезопасности.
Так кактехнологический маршрут предусматривает сборку в основном на прессовыхоперациях, целесообразно спроектировать одно приспособление для запрессовкивсех деталей изделия. Методика проектирования [4].
Определение базовыхповерхностей, которые могут быть использованы для фиксации матрицы вприспособлении
Базовымиповерхностями, которые будут использоваться для фиксации матрицы вприспособлении, будет опорный торец и наружная цилиндрическая поверхностьбандажа наружного 1. Фиксироваться он будет в специальном центровочном кольце.
Усилия запрессовки
Усилия, возникающиепри запрессовке рассчитаны ранее в пункте 1.5.3. Наибольшая сила запрессовки P, кН, необходимая для сборкибандажа внутреннего в бандаж наружный: />
Наибольшая сила запрессовки P, кН, необходимая для сборки комплекта вставка верхняя, кольцо, вставканижняя в бандаж внутренний: />
Описание конструкции приспособления
Приспособление предназначено для базирования и фиксациибазовой детали изделия и для запрессовки в нее остальных деталей нагидравлическом прессе 1П756. Приспособление содержит: плиту верхнюю 1, котораякрепится к пресса болтами 6, шайбами 7 и гайками 8; плиту нижнюю 2, котораякрепится к пресса болтами 6, шайбами 7 и гайками 8;
кольцоцентрирующее 3, устанавливаемое на плиту нижнюю 2; для запрессовки бандажавнутреннего в бандаж наружный: накладка 10 устанавливается непосредственно наопорный торец бандажа внутреннего; для запрессовки комплекта вставка верхняя,кольцо, вставка нижняя:
плита запрессовочная 4 также устанавливается непосредственно на торецвставки нижней, фиксатор 5, крепящийся к плите запрессовочной винтом 8, удерживаетплиту за счет того, что находится внутри вставки нижней. Приспособлениеработает следующим образом: базовая деталь изделия – бандаж наружныйфиксируется в кольце центрирующем 3, затем деталь бандаж внутреннийустанавливается в бандаж наружный на ней закрепляют накладку 10, после чего припомощи плиты верхней идет запрессовка бандажа внутреннего в бандаж наружный,запрессовка комплекта вставка верхняя – кольцо — вставка нижняя происходитаналогично, вместо накладки используется плита запрессовочная 4 с фиксатором 5.
Чертеж приспособления приведен на листе 05.М15.277.50.000.СБ, накладки –на листе 05.М15.277.50.010 (см. Приложение).
2 технологический процесс изготовления вставки нижней
2.1 Анализ исходных данных
Задачаданного раздела – на базе анализа технических требований предъявляемых к деталии годового объема выпуска сформулировать задачи, которые необходимо решить вдипломном проекте для достижения цели, сформулированной во введении.
Анализ служебного назначения детали
Деталь – вставканижняя располагается в матрице штампа. В связи с тем, что выдавливаниематериала поковки происходит по внутренним поверхностям вставки, иначеназываемыми «фигурой», деталь в процессе эксплуатации испытывает значительныенагрузки и имеет невысокую стойкость.
Систематизация и классификация поверхностей
Цель систематизации поверхностей – выявление поверхностей, имеющихопределяющее значение для выполнения детали своих функций. При систематизацииповерхностей будем опираться на данные (рис.2.1.1).
Цель классификации поверхностей по служебному назначению – выявлениеповерхностей являющихся: основными и вспомогательными конструкторским базами,поверхности выполняющие исполнительные функции детали, а также свободныеповерхности не входящие во взаимодействие с другим сопряженными поверхностями.Классификацию поверхностей детали по служебному назначению сводим в таблицу2.1.1.
Схема кодированиядетали
/>
Рис. 2.1.1
Таблица 2.1.1
Классификацияповерхностей детали по их функциональному назначению№ п/п Виды поверхностей Номера поверхностей 1 Исполнительные 6,7,8,9,10 2 Основные конструкторские базы 1,4,5 3 Вспомогательные конструкторские базы 2 4 Свободные 3
Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность заготовки
Заготовкой является пруток Ø90×98. Получают заготовку путемотрезки прутка на круглопильном полуавтомате КМ-502.
В качестве материала применяется инструментальная быстрорежущая стальР6М5, подвергающаяся последующей закалке до твердости 60…62 HRC. В таблице 2.1.2 представленхимический состав данной стали, а в таблице 2.1.3 ее механические свойства [6].Таблица 2.1.2Химический состав стали Р6М5, %С Si Mn Cr W V Mo Ni S P не более не более 0,84-0,92 0,50 0,50 3,80-4,30 5,70-6,70 1,70-2,10 4,80-5,30 0,40 0,030 0,030 Таблица 2.1.3Механические свойства стали Р6М5 в состоянии поставки (после отжига) притемпературе 20°С
s0,05
s0,2
sв
s5 y
sсж0,2
sсж e,%
tк, n,%
KCU,
Дж/см2 МПа % МПа 240 510 850 12 14 520 2720 54 590 60 18
Технологические свойства:
-температура ковки, °С: начала 1160, конца 850;
-красностойкость при температуре 630°С – 4 часа;
-шлифуемость – хорошая.
За критерий обрабатываемости принят коэффициент [9]:
/>, (2.1.1)
где КГ – коэффициент, учитывающий группу стали пообрабатываемости;
sВ– предел прочности обрабатываемого материала;
nV – показатель степени при обработке;
/>.
Значение данного коэффициента будем учитывать при выборе материаларежущих инструментов.
Технологичность рабочего чертежа
Анализ технологичности чертежа детали будем проводить, чтобы убедиться вправильности и обоснованности требований, предъявляемых к рабочему чертежудетали, необходимых при разработке технологического процесса изготовлениядетали и отвечающим назначению и условиям работы детали.
Рабочий чертеж детали «Вставка нижняя» содержит неполную информацию дляполного представления о ее конфигурации. Указаны размеры и их отклонения,проставлена требуемая шероховатость поверхностей, но не учтены последниеизменения в[2]. Указаны не все отклонения от правильных геометрических форм ирасположения поверхностей. В связи с этим, рабочий чертеж переработан ипредставлен на листе 05.М15.277.10.
Технологичность общей конфигурации
Деталь «Вставка нижняя» можно отнести к типу деталей «Втулки». Деталь содержитспецифические особенности формы, поэтому не может быть обработананепосредственно по типовому технологическому процессу.
Форма детали позволяет вести обработку одновременно нескольких цилиндрическихи торцевых поверхностей. Все поверхности детали «Вставка нижняя» доступны дляконтроля. Таким образом, с точки зрения общей компоновки детали, ее можносчитать технологичной.Определимнекоторые показатели количественной оценки технологичности [10].
Коэффициент унификации конструктивных элементов:
/>, (2.1.2)
где QУ.Э., QЭ – соответственно числоунифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.
Деталь содержит следующие виды конструктивных элементов:
фаски (3 шт.);
/>
Коэффициент применяемости стандартизированных обрабатываемыхповерхностей:
/>, (2.1.3)
где ДО.С., ДМ.О. – соответственно числоповерхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всехподвергаемых механической обработке поверхностей, шт.
/>
Коэффициент обработки поверхностей:
/>, (2.1.4.)
где ДЭ – общее число поверхностей детали, шт.
/>
Коэффициент использования материала:
/>, (2.1.5.)
где q, Q – соответственно масса детали и заготовки, кг.
/>
С учетомкачественной и количественной оценок технологичности конструкция данной деталиявляется технологичной.
Определение типа производства и обоснование формы его организации
Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций.
Значение коэффициента закрепления операций принимается для плановогопериода, равного одному месяцу, и определяется по формуле:
/> (2.1.6.)
где О – число различных операций;
Р – число рабочих мест с различными операциями, Р= 5.
/> (2.1.7.)
где FM –месячный фонд времени работыоборудования при двухсменном режиме, FM = 4015/12 = 334,5 ч;
КВ – средний коэффициент выполнения норм времени КВ=1,3;
Тшт.к. – штучно-калькуляционное время выполнения операции наданном станке;
NM – месячная программа выпуска детали; NM = 83 шт.
/>/>
/>/>/>
/>
/>
Так как 10£ КЗО
2.2 Выбор и проектирование заготовки
Задачаданного раздела – исходя из типа производства и конструкции детали выбратьоптимальную заготовку для проектируемого технологического процесса.
В базовомтехпроцессе используется заготовка из прутка Р6М5, отрезаемая на круглопильномотрезном станке. Так как наименьший диаметр отверстия вставки нижней составляет25,89 мм, нецелесообразно выполнять отверстие в заготовке. Следовательнооптимальной будет конструкция заготовки, использующаяся в базовом техпроцессе –прокат Æ90х98.
2.3 Выбор технологических баз, маршрути план изготовления
Задача раздела — разработать оптимальный технологический маршрут, т.е.такую последовательность операций, которая обеспечит получение из заготовкиготовой детали с наименьшими затратами, при этом необходимо разработать такуюсхему базирования заготовки на каждой операции, которая обеспечила быминимальную погрешность обработки.
Тип производства – среднесерийное.
Способ получения исходной заготовки – прокат.
Метод достижения точности – по настроенному оборудованию.
Виды термической обработки – закалка и высокий отпуск.
Разработка технологического маршрута
Технологический маршрут представлен в таблице2.3.1:
Таблица 2.3.1
Технологический маршрут изготовления вставки нижней
№
опции Название операции Содержание операции Оборудование 05
Заготовительная
отрезная Отрезать заготовку из прутка Отрезной станок КМ-502 10 Токарная с ЧПУ Точить предварительно Токарно-винторезный SD-610 15 Токарная с ЧПУ Точить с прип. под шлифовку Токарный с ЧПУ Quick Turn-10N 25 Термическая Закалить, отпустить Индукционная печь 30 Контрольная Контроль твердости и балла аустенитного звена Стол контрольный 35 Шлифовальная Шлифовать опорный торец Плоскошлифовальный ОШ2А26 40 Шлифовальная Шлиф-ть нар.диаметр
Универсальный
шлифовальный станок 1000U 45 Шлифовальная Шлифовать внутренние поверхности
Универсальный
шлифовальный станок 1000U 50 Токарная Доработать внутренний профиль и фаски с/ч резцом из эльбора Токарно-винторезный SUI-50x1500 55 Гидродробеструйная Гидродробеструить внутренние поверхности Гидродробеструйная установка 60 Термическая Низкий отпуск для снятия напряжений Индукционная печь 65 Контрольная Произвести окончательный контроль
Выбор технологических баз
На токарной операции 10 установ А черновыми технологическими базамиявляются цилиндрическая поверхность 4 и торцовая поверхность 5. На этомустанове получаем цилиндрическую поверхность 2 и торцовую поверхность 1 и ось11, которые впоследствии используются в качестве чистовых баз.
На токарной операции 10 установ Б и 15 установ Б в качестве направляющейбазы используем ось 11, в качестве установочной базы – торец 1, за опорную базупринимаем цилиндрическую поверхность 2.
На токарной операции 15 установ А: направляющая – ось 11, установочная –торец 5, опорная – цилиндрическая поверхность 4.
На шлифовальной операции 35 в качестве направляющей базы используем ось11, в качестве установочной базы – торец 5, за опорную базу принимаемцилиндрическую поверхность 4.
На шлифовальной операции 40: направляющая – ось 11, установочная – торец1, опорная – цилиндрическая поверхность 2.
На шлифовальной операции 45, токарной операции 50 установ А: направляющая– ось 11, установочная – торец 5, опорная – цилиндрическая поверхность 4.
На токарной операции 50 установ Б, гидродробеструйной операции 55:направляющая – ось 11, установочная – торец 1, опорная – цилиндрическаяповерхность 2.
Принцип единства технологической и измерительной баз соблюдается на всехоперациях.
На операции 45 с несовпадением измерительной и технологической базвозникает погрешность базирования, т.е. принцип единства баз нарушается.
Таблица 2.3.2Технологические базы№ операции Название № опорных точек Характер появления Реализация Операционные размеры Единство баз Явная Скрытая Естест-венная Искусс-твенная
10
Установ А
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2А10, 2Б10, К10, Л10
+
+
+
10
Установ Б
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2Б10,2В10,2Г10,2Д10
2Е10,2И10, Л10, М10, Н10, Р10
-
+
+ 15 Установ А
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2А15, К15, Л15
+
+
+
15
Установ Б
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2Б15,2В15,2Г15,2Д15
2Е15,2И15, Л15, М15, Н15, Р15
-
+
+ 20 ––– 25 ––– 30 ––– 35
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
Л35
+
+
+ 40
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2И40
+
+
+ 45
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2Б45,2В45, П45
-
+
+ 50 Установ А
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2А50, К50, Л50
+
+
+
50
Установ Б
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
2Б50,2В50,2Г50,2Д50
2Е50,2И50, Л50, Р50
М50, Н50
-
+
+ 55
У
Н
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- 60 ––– 65 ––– 70 –––
План изготовления деталиПлан изготовления – графическое изображение технологического маршрута суказанием теоретических схем базирования и технических требований на операции.
План изготовления состоит из трех колонок:
1. «Операция», котораявключает в себя название и номер операции, а также оборудование, при помощикоторого ведется изготовление.
2. «Теоретическая схемабазирования», которая включает в себя изображение детали, схемубазирования (точки закрепления), простановку операционных размеров, обозначениеобрабатываемых поверхностей и указание шероховатости получаемой на даннойоперации.
3. «Технические требования», которая включает в себя допуски наоперационные размеры и отклонения формы (несоосность и неперпендикулярность).
Назначение операционных технических требований:
а) заготовительная операция (прокат):
допуски на операционные размеры берем из [11].
б) механическая обработка:
1. Допуски на операционные размеры в осевом направлении рассчитываем последующим формулам:
TAi= wicт + Üi, (2.3.1)
где TAi – допуск на размер А на i-ой операции;
wicт – статистическая погрешность на i-той операции;
Ü i–величина торцового биения, определяемая по [12].
2. Допуски на диаметральные размеры назначаются, исходя из квалитетаточности, который обеспечивает оборудование в радиальном направлении. Еговыбираем по [12], значения допусков берутся из [4].
3. Значения погрешностей формы на диаметральные размеры назначаем,руководствуясь [12]. Величина отклонения от соосности определяется как половинапогрешности радиального биения.
4.Шероховатость, получаемую при обработке поверхностей, назначаем сучетом рекомендаций [12].
Чертеж плана изготовления представлен на листе05.М15.277.02.000.
2.4 Проектирование технологических операций
Задача раздела –подробная разработка содержания технологических операций, выбор средствтехнологического оснащения, определение операционных размеров, режимовобработки и норм времени.
Структуратехнологических операций
Структура операцииопределяет содержание технологической операции и последовательность еевыполнения. В конечном итоге от структуры зависит время выполнения операции.
Структура операцииопределяется следующими признаками:
- количеством заготовок,одновременно устанавливаемых в приспособлении или на станке (одно имногоместная);
- количеством инструментов, используемыхпри выполнении операции (одно или многоинструментальная);
- последовательностью работыинструментов при выполнении операции.
Определим структурыопераций:
- 10 токарная с ЧПУ и 15 токарнаяс ЧПУ: одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении операциииспользуется несколько инструментов, работающих последовательно. Таким образомоперации 10 и 15 токарные с ЧПУ являются одноместными, многоинструментными ипоследовательными;
- 35 и 40 шлифовальные:одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении каждой операциииспользуется один инструмент. Таким образом операции 35 и 40 шлифовальныеявляются одноместными одноинструментными;
- 45 шлифовальная и 50 токарная:одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении операциииспользуется несколько инструментов, работающих последовательно. Таким образомоперации 45 и 50 являются одноместными, многоинструментными ипоследовательными;
В таблице 2.4.1приведена полная структура технологических операций (по переходам).
Таблица 2.4.1Структура технологических операций№ Название № перехода Вид обработки по переходам 10
Токарная с ЧПУ
Установ А 1 Точить опорный торец 1 2 Точить буртик 2 3 Сверлить отв.6 10
Токарная с ЧПУ
Установ Б 1 Точить рабочий торец 5 2 Точить наружные поверхности 3 и 4 3 Точить внутренние поверхности 6…10 15
Токарная с ЧПУ
Установ А 1 Точить опорный торец 1 2 Точить опорный торец 1 3 Точить буртик 2 4 Точить буртик 2 15
Токарная с ЧПУ
Установ Б 1 Точить рабочий торец 5 2 Точить рабочий торец 5 3 Точить наружные поверхности 3 и 4 4 Точить наружные поверхности 3 и 4 5 Точить внутренние поверхности 6…10 6 Точить внутренние поверхности 6…10 35 Шлифовальная 1 Шлифовать опорный торец 1 40 Шлифовальная 1 Шлифовать наружную поверхность 4 45 Шлифовальная 1 Шлифовать внутренние поверхности 6…10 50
Токарная
Установ А 1 Точить опорный торец 1 2 Точить опорный торец 1 3 Точить буртик 2 4 Точить буртик 2 50
Токарная
Установ Б 1 Точить рабочий торец 5 2 Точить рабочий торец 5 3 Точить наружные поверхности 3 и 4 4 Точить наружные поверхности 3 и 4 5 Точить внутренние поверхности 6…10 6 Точить внутренние поверхности 6…10 55 Гидродробеструйная 1 Гидродробеструить внутренние поверхности 6…10
Выбор средствтехнологического оснащенияСредстватехнологического оснащения назначаем, исходя из базового техпроцесса, так как:- моделистанков обеспечивают выполнение технологических операций, так как габаритныеразмеры заготовки, схемы базирования заготовки, размеры обрабатываемыхповерхностей и требования к точности заготовки выполняются;- станочныеприспособления материализуют теоретические схемы базирования заготовки,принятые на операциях, с помощью приспособлений реализуются структурытехнологических операций, обеспечивают заданную точность обработки независимоот квалификации станочника, удобны в работе, быстродействующие имеханизированные, недорогие и технологичные в эксплуатации и ремонте;
- режущие инструменты соответствуютметодам обработки, конфигурациям и расположениям поверхностей, маркиинструментальных материалов режущих частей соответствуют виду и маркеобрабатываемого материала заготовки и видам обработки, геометрические параметрырежущей части инструментов соответствуют физико-механическим характеристикам материалазаготовки;
- средства контроля обеспечиваютнадлежащее качество технического контроля при выполнении технологическихопераций и при производстве приемочного контроля изделия.
Таблица 2.4.2Средства технологического оснащения
N
оп Название СТО Оборудование Оснастка Режущий инструмент Мерительный инструмент и приспособления Станочные приспособления 05 Заготовительная Отрезной станок КМ-502 10
Токарная
с ЧПУ Токарный с ЧПУ SD-610
1)Сверло твердосплавное с цилиндрическим хвостовиком из Т5К10 ГОСТ 22735-77;
2)резцы проходные сборные с углом в плане j =91°
с пластинами 25х25х20 из Т5К10 (ОСТ 2И10-1-83);
3)резцы расточные цельные с углом в плане j =95° из
Т5К10 (ГОСТ 18063-72) Штангенциркуль ТУ 2-034-3011-83, калибры-пробки ГОСТ 24853-81
Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий
спирально-реечный ГОСТ 2675-80 15
Токарная
с ЧПУ
Токарный с ЧПУ
Quick-Turn-10N
1)Резцы проходные сборные с углом в плане j =91°
с пластинами 20х20х20 из Т5К10 (ОСТ 2И10-1-83);
2) резцы расточные цельные с углом в плане j =95° из
Т5К10 (ГОСТ 18063-72)
Штангенциркуль ТУ 2-034-3011-83,
гладкие калибры-пробки, ГОСТ 24853-81
Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий
клиновой
ГОСТ 24351-80 20 Термическая обработка Индукционная печь 25 Очистная
Очистная установка
ОУ6-В 30 Контрольная Контрольный стол 35 Шлифовальная Плоскошлифовальный станок ОШ2А26
Круг шлифовальный
ПП 80х40х20; 24А 25-Н СМ2 М1 А
ГОСТ 2424-83 Микрометр рычажный МР по ГОСТ 4381-80 Приспособление специальное 40 Шлифовальная Универсально-шлифовальный станок 1000U
Круг шлифовальный
ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1 А
ГОСТ 2424-83 Микрометр рычажный МР по ГОСТ 4381-80
Патрон мембранный
ГОСТ 16157-70 45 Шлифовальная Универсально-шлифовальный станок 1000U
Круг шлифовальный П 20х25х10; 24А 25-Н С2 М1 А
ГОСТ 2424-83 Датчик активного контроля БВ-410
Патрон мембранный
ГОСТ 16157-70 50 Токарная Токарно-винторезный станок SUI-50
1) резцы проходные сборные с углом в плане j =91°с пластинами 25х25х20 из КНБ (эльбора)
2) резцы расточные цельные с углом в плане j =95°) из КНБ (эльбора) (ГОСТ 18063-72); Датчик активного контроля БВ-410
Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий клиновой
ГОСТ 24351-80 55 Гидродробеструйная Гидродробеструйная установка 60 Термическая обработка Индукционная печь 65 Слесарная Верстак 70 Контрольная Контрольный стол
Калибры-пробки, ГОСТ 24853-81, профилограф-профилометр мод.А1, ГОСТ 19299-73, микротвердомер,
проверочный лекальный плоский угольник ГОСТ 3749-77; спец. приспособление для контроля радиального биения отверстия. /> /> /> /> /> /> />
Расчет операционных размеров
Операционный размер – размер обрабатываемой поверхности, предписанный квыполнению на рассматриваемой операции (переходе).
Значение операционного размера не должно выходить за пределы наименьшегои наибольшего допустимых, разница между которыми равна технологическомудопуску. Операционные размеры определяют с помощью операционных припусков наобработку поверхности.
На самую точную поверхность определим припуски расчетно-аналитическимметодом, разработанным В.М. Кованом [11]. Согласно этому методу величинаминимального припуска должна быть такой, чтобы при его снятии устранялисьпогрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предыдущихтехнологических переходах, а также погрешность установки заготовки, возникающаяна выполняемом переходе. На остальные поверхности припуски назначаем табличнымспособом по [11].
Расчет операционных припусков и размеров выполним на диаметр 2Б (поверхность6). Данная поверхность является формообразующей при холодной объемнойштамповке. В таблицу 2.4.3 внесем все данные по технологическим переходам наобработку 2Б, а также рассчитанные припуски.
Таблица 2.4.3
Расчет припусков на обработку диаметра 2Б (Æ25,89+0,013)
Технологи-ческие
переходы
Элементы
припуска, мкм
Расчетный
припуск
2Zmin, мм
Расчетный
размер Dр, мм
Допуск
Td, мм
Предельные
размеры
заготовки
Предельные
припуски,
мкм Rz h
DS
eу
Dmax
Dmin
2Zmax
2Zmin Прокат 80 100 791 110 - - - - - - - Сверление 50 50 80 90 2×0,9785 24,792 0,21 24,79 24,58 3,08 1,99 Растачивание получистовое 25 25 60 90 2×0,2205 25,233 0,13 25,23 25,10 0,52 0,44 Растачивание чистовое 5 10 40 70 2×0,158 24,792 0,052 25,549 25,497 0,397 0,319 Шлифование чистовое 3,2 5 20 70 2×0,0955 25,740 0,033 25,740 25,707 0,210 0,191 Растачивание тонкое 2,5 5 10 - 2×0,0815 - 0,013 25,903 25,890 0,183 0,163 Итого 4,39 3,103
Определим значение минимального припуска /> послекаждой операции по формуле:
/>, (2.4.4)
где Rzi-1, hi-1, мм – высота неровностей и дефектныйслой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке;
Di-1, мм-суммарное значение пространственных отклонений;
eуi, мм — погрешность установки.
Значения составляющих формулы (2.4.4) выбираем из [13].
Качество поверхности проката: Rz = 80 мкм, h = 100 мкм.
Качество поверхности после механической обработки:
1) сверление: Rz = 50мкм, h = 50 мкм;
2) растачивание получистовое: Rz = 25 мкм, h = 25 мкм;
3) растачивание чистовое: Rz = 5 мкм, h = 10 мкм;
4) шлифование чистовое: Rz = 3,2 мкм, h = 5 мкм;
5) растачивание тонкое: Rz = 2,5 мкм, h = 2,5 мкм.
Суммарное значение пространственных отклонений определим по формуле:
/> (2.4.5)
где Dк.о. –общая кривизна заготовки(учитывается на первой операции механической обработки);
Dсм — величина смещения заготовки, т.к. обработка ведется в патроне за величинусмещения принимаем отклонение от соосности.
Общая кривизна заготовки:
/> (2.4.6)
где Dк.о. – удельная изогнутость и короблениезаготовки, мкм/мм;
l –длина заготовки, мм.
/>
/>/>
/>/>/>/>
Погрешность установки для однопозиционной обработки:
/> (2.4.7)
где eб – погрешность базирования;
eз –погрешность закрепления.
Так как при обработке диаметра 2В измерительные и технологические базысовпадают, погрешность базирования eб= 0 при всех установках заготовки.
/>/>/>/>
/>
Полученные рассчитанные значения элементов припуска внесем в графу табл.2.4.3 «Элементы припуска».
/>
/>
/>
/>
/>
Рассчитанные припуски запишем в графе «Расчетный припуск».
Определимрасчётные размеры для каждой операции, кроме первой (так как отверстиепредварительно в заготовке не делается).
Длядиаметра Æ25,89: D6min = 25,890 мм, D6max = 25,993 мм.
Дляпоследнего перехода расчетный диаметр равен:
/> (2.4.8)
/>
Дляостальных переходов:
/>
/>
/>
/>
Полученныерезультаты внесем в графу «Расчетный размер». Допуски, взятые с планаизготовления, заносим в графу «Допуск» табл. (2.4.3).
Наибольшиепредельные размеры получаются по расчетным размерам, округленным до точностидопуска соответствующего перехода:
/>/> />
/>/>
Наименьшиепредельные размеры:
/> (2.4.9)
/>
/>
/>
/>
/>
Полученные значения заносим в графу «Предельные размеры заготовки» табл.2.4.3 (так как в заготовке нет отверстия, следовательно нет />, и />).
Определим минимальные значения припусков по формуле:
/> (2.4.10)
/>
/>
/>
/>
/>
Определим максимальные значения припусков по формуле:
/> (2.4.11)
/>
/>
/>
/>
/>
Полученныезначения заносим в графу «Расчетный припуск» табл. 2.4.3.
Общийноминальный припуск:
/> (2.4.12)
где Zо min – общийминимальный припуск; Zо min =3,103мм;
Вз– верхнее отклонения поля допуска размера на заготовке, Вз = 0,65мм;
Вд — верхнее отклонения поля допуска размера на детали, Вд = 0,013 мм;
/>
Проверимправильность выполнения расчетов:
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
Все расчетывыполнены верно, в завершение построим схему расположения припусков иоперационных размеров на обработку отверстия Æ25,89+0,013(рис.2.4.1).
Схемарасположения припусков и операционных размеров на обработку отверстия Æ25,89+0,013
/>
Рис. 2.4.1
Наостальные поверхности припуски назначим по [11], на поверхности 7…10 припуските же, что и на 6, т.к. эти поверхности имеют одинаковую точность и все вместепредставляют собой так называемую «фигуру» нижней части матрицы штампа.
Расчетные итабличные припуски запишем в таблицу 2.4.3.
Таблица2.4.3
Расчетные и табличные припускиПоверхность Размер, мм Припуск, мм Допуск, мм табличный расчетный 1 92,3±0,03 5,78 - ±1,1 2
Æ85,6-0,022 5,78 - ±1,1 3 R0,5 - - 4
Æ82,2-0,022 5,78 - ±1,1 5 92,3±0,03 5,78 - ±1,1 6
Æ25,89+0,013 4,20 3,766 7
Æ27,86+0,013 4,20 3,766 8
Æ36,8+0,016 4,20 3,766 9
Æ57,2+0,016 4,60 3,766 10
Æ80,6+0,019 4,60 3,766
Выбор режимов резания
Расчет режимов резания выполним табличным способом [14] для операций10,20,35,40,45,50 для операции 15– по эмпирическим зависимостям [9].
Операция 10 токарная с ЧПУ.
Установ А, переходы 1,2; установ Б переходы 1,2 (наружное точение):
а) глубина резания: t = 3мм;
б) подача на оборот:
Sо=SОт×КSо, (2.4.13)
где SОт — табличная подача на оборот, SОT= 0,57 мм/об;
КSо – общий поправочный коэффициент на подачу:
КSо = КSп×КSи×KSф×KSз×KSж×KSм, (2.4.14)
где КSп — коэффициент, учитывающий состояниеобрабатываемой поверхности (корка), КSп = 0,8;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, КSи = 1,0;
KSф–коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности,
КSф = 1,0;
KSз–коэффициент, учитывающий влияние закалки, КSз = 0,5;
KSж–коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, КSж=0,85;
KSм–коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали; КSм = 1,07;
Sо= 0,57×0,8×1,0×1,0×1,0×0,85×1,07 = 0,41 мм/об.
в) скорость резания:
V = Vт×Kv, (2.4.15)
где Vт – табличное значение скорости резания, Vт = 225 м/мин;
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания,учитывающий фактические условия резания:
Kv = KVм×KVи×KVm×KVж×KVп×KVо, (2.4.16)
где КVм – коэффициент обрабатываемостиматериала, КVм = 1,0;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, КVи = 1,1;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, КVm = 1,45;
KVж–коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы,
КVж = 0,85;
KVп–коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, КVп = 0,85;
KVо–коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
V =225× 1,1×1,45×0,85×0,85×0,85×1,0 = 259 м/мин.
г) частота вращения шпинделя:
/>, (2.4.17)
где V – скорость резания, м/мин;
d –диаметр заготовки (инструмента), мм;
n =1000×259/3,14×83 = 993 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1000 об/мин.
Установ А, переход 3 (сверление):
а) глубина резания: t = 96мм;
б) подача на оборот:
SОT= 0,44 мм/об;
КSо = КSl× KSж ×КSиKSd×KSм, (2.4.18)
где КSl — коэффициент, учитывающий глубину сверления, КSl = 0,9;
KSж–коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, КSж=0,85;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, КSи = 1,0;
KSd– коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия,
КSd = 1,0;
KSм–коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали; КSм = 1,0;
Sо= 0,44×0,9×0,85×1,0×1,0×1,0 = 0,34 мм/об.
в) скорость резания:
V = Vт×Kv, (2.4.19)
где Vт – табличное значение скорости резания, Vт = 96 м/мин;
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания,учитывающий фактические условия резания:
Kv = KVм×KVи×KVd×KVo×KVт×KVl, (2.4.20)
где КVм – коэффициент обрабатываемости материала,КVм = 1,0;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, КVи = 1,1;
KVd– коэффициент, учитывающий вид обработки, КVd = 0,9;
KVo– коэффициент, учитывающий условия обработки, КVo = 1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, КVm = 1,0;
KVl– коэффициент, учитывающий длину сверления, КVl = 0,95;
V = 96× 1,0×1,1×0,9×1,0×1,0×0,95 = 82 м/мин.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×82/3,14×88 = 314 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =315 об/мин.
Установ Б, переход 3 (растачивание):
а) глубина резания: t = 2мм;
б) подача на оборот:
SОT= 0,41 мм/об;
КSп = 0,8; КSи = 1,0; КSф = 1,0; КSз = 1,0; КSж=0,85; КSм= 1,07;
Sо= 0,41×0,8×1,0×1,0×1,0×0,85×1,07 = 0,29 мм/об.
в) скорость резания:
Vт = 225 м/мин;
КVм = 1,0; КVи = 1,1; КVm = 1,45; КVж = 0,85; КVп = 0,85; КVо = 1,0;
V =225× 1,1×1,45×0,85×0,85×0,85×1,0 = 259 м/мин.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×259/3,14×86 = 993 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1000 об/мин.
Операция 35шлифовальная.
Переход 1 (плоскоешлифование):
а) глубина резания: t =0,001 мм;
б) поперечная подача:
SВ=SВт×КSВ, (2.4.21)
вертикальная подача:
St=Stт×КSt, (2.4.22)
KSB (KSt) = KM×KН×KВ×KD×KT×KlT Kl, (2.4.23)
где SВт – табличное значение вертикальнойподачи;
Stт– табличное значение поперечной подачи;
Kм– коэффициент, учитывающий материалобрабатываемой детали;
Км = 1,0;
КН — коэффициент, учитывающий ширину детали, КН=0,63;
КВ– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, КВ= 0,5;
КD– коэффициент, учитывающий диаметршлифовального круга, КD= 0,5;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга KT = 0,74;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
Kl – коэффициент, учитывающий длину обрабатываемой поверхности, Kl =0,85;
KSB (KSB) = 1,0×1,0×0,63×0,5×0,74×0,75 ×0,85=0,15
SВ=0,004×0,15=0,001мм.
St=0,013×0,15=0,002 мм.
в) скорость резания:
V= 30 м/с.
Операция 40шлифовальная.
Переход 1 (круглоенаружное шлифование):
а) глубина резания: t =0,001 мм;
б) радиальная подача:
St=StТ×КSt, (2.4.24)
KSt = KM×KR×KD× KVк× KT×KlT Kh,(2.4.25)
где Kм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемойдетали;
Км = 1,0;
КR — коэффициент, учитывающий ширинудетали, КН =0,85;
КD– коэффициент, учитывающий диаметршлифовального круга, КD= 0,42;
KVк– коэффициент, учитывающий скорость круга, KVк = 1,0;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга, KT = 0,74;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
Kh – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, Kh =1,16;
KSt = 1,0×0,85×0,42×0,74×0,7×1,16 =0,21.
St=0,003×0,21=0,001 мм.
в) скорость резания:
V= 30 м/с.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000 об/мин.
Операция 45шлифовальная.
Переход 1(внутреннеешлифование):
а) глубина резания: t =0,005 мм;
б) радиальная подача:
SВ=SВт×КSВ, (2.4.26)
продольная подача:
St=Stт×КSt, (2.4.27)
KSB (KSt) = KM×KD× KT ×KVк× Kh ×KlT, (2.4.28)
где SВт – табличное значение радиальнойподачи;
Stт– табличное значение продольной подачи;
Kм– коэффициент, учитывающий материалобрабатываемой детали;
Км = 1,0;
КD– коэффициент, учитывающий диаметршлифовального круга, КD= 1,0;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга KT = 0,74;
KVк– коэффициент, учитывающий скорость круга, KVк = 1,0;
Kh – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, Kh =1,16;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
KSB (KSB) = 1,0×1,0×0,74×1,0×1,16×0,75 ×0,75=0,64
SВ=0,0075×0,64=0,005 мм.
St=0,0011×0,64=0,0007 мм.
в) скорость резания: V= 30 м/с.
г) частота вращения шпинделя: n = 1000 об/мин.
Операция 50 токарная.
Установ А, переходы 1,2,3,4; установ Б переходы 1,2,3,4 (наружноеточение):
а) глубина резания: t =0,1 мм;
б) подача на оборот:
SОT= 0,41 мм/об;
КSп = 1,0; КSи = 1,0; КSф = 1,0; КSз = 0,5; КSж=0,85; КSм= 1,07;
Sо= 0,41×1,0×1,0×1,0×0,5×0,85×1,07 = 0,19 мм/об.
в) скорость резания:
Vт = 296 м/мин;
КVм = 1,0; КVи = 1,1; КVm = 1,45; КVж = 0,85; КVп = 1,0; КVо = 1,0;
V =296× 1,0× 1,1×1,45×0,85×1,0×1,0 = 472 м/мин.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×472/3,14×86 = 1747 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1750 об/мин.
Установ Б, переходы 5,6 (растачивание):
а) глубина резания: t =0,1 мм;
б) подача на оборот:
SОT= 0,41 мм/об;
КSп = 1,0; КSи = 1,0; КSф = 1,0; КSз = 0,5; КSж=0,85; КSм= 1,07;
Sо= 0,41×1,0×1,0×1,0×0,5×0,85×1,07 = 0,19 мм/об.
в) скорость резания:
Vт = 296 м/мин;
КVм = 1,0; КVи = 1,1; КVm = 1,45; КVж = 0,85; КVп = 1,0; КVо = 1,0;
V =296× 1,0× 1,1×1,45×0,85×1,0×1,0 = 472 м/мин.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×472/3,14×86 = 1747 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1750 об/мин.
Операция 15 токарная с ЧПУ.
Установ А, переходы1,3; установ Б, переходы 1,3 (наружное точение):
а) глубина резания:
t =0,3 мм.
б) подача на оборот:
SО= 0,19 мм/об;
в) скорость резания:
/>, (2.4.29)
где СV, m, x,y – коэффициент и показатели степени при обработке резцами;
T –стойкость инструмента, мин;
t –глубина резания, мм;
S –подача на оборот шпинделя, мм/об;
/>, (2.4.30)
где KMV –коэффициент, учитывающий влияниематериала заготовки;
KПV –коэффициент, учитывающий состояниеповерхности;
KИV –коэффициент, учитывающий материалинструмента.
/>.
/>.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×132/3,14×86 = 488 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 500 об/мин.
Установ А, переходы2,4; установ Б, переходы 2,4 (наружное точение):
а) глубина резания:
t =0,2 мм.
б) подача на оборот:
SО= 0,19 мм/об;
в) скорость резания:
/>.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×124/3,14×86 = 459 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 450 об/мин.
Установ Б, переход 5(растачивание):
а) глубина резания:
t = 0,3 мм.
б) подача на оборот:
SО= 0,19 мм/об;
в) скоростьрезания:
/>.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×132/3,14×86 = 488 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 500 об/мин.
Установ Б, переход 6(растачивание):
а) глубина резания:
t = 0,2 мм.
б) подача на оборот:
SО= 0,19 мм/об;
в) скоростьрезания:
/>.
/>.
г) частота вращения шпинделя:
n =1000×124/3,14×86 = 459 об/мин.
Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 450 об/мин.
Составим сводную таблицу по режимам резания:
Таблица 2.4.4
Сводная таблица по режимам резания№ Название № перехода Глубина резания t, мм
Стойкость инструмента
T, мин Подача на оборот So, мм/об
Минутная подача />,
мм/мин Скорость резания V, м/мин Частота вращения шпинделя n, об/мин 10
Токарная с ЧПУ
Установ А 1 3 60 0,41 410 259 1000 2 3 60 0,41 410 259 1000 3 96 45 0,34 340 82 315 10
Токарная с ЧПУ
Установ Б 1 3 60 0,41 410 259 1000 2 3 60 0,41 410 259 1000 3 2 60 0,29 290 259 1000 15
Токарная с ЧПУ
Установ А 1 0,3 45 0,19 95 132 500 2 0,2 45 0,19 85,5 124 450 3 0,3 45 0,19 95 132 500 4 0,2 45 0,19 85,5 124 450 15
Токарная с ЧПУ
Установ Б 1 0,3 45 0,19 95 132 500 2 0,2 45 0,19 85,5 124 450 3 0,3 45 0,19 95 132 500 4 0,2 45 0,19 85,5 124 450 5 0,3 45 0,19 95 132 500 6 0,2 45 0,19 85,5 124 450 35 Шлифовальная 1 0,001 120
Поперечная подача 0,001
Вертикальная подача 0,002 30 м/с 1000 40 Шлифовальная 1 0,005 120 Радиальная подача 0,001 30 м/с 1000 45 Шлифовальная 1 0, 120
Поперечная подача 0,005
Радиальная подача 0,0007 30 м/с 1000 50
Токарная
Установ А 1 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 2 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 3 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 4 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 50
Токарная
Установ Б 1 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 2 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 3 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 4 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 5 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 6 0,1 60 0,19 332,5 472 1750 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Нормирование технологического процессаТехнологическийпроцесс изготовления изделия должен выполняться с наиболее полнымиспользованием технических возможностей средств производства при наименьшихзатратах времени и наименьшей себестоимости изделий. Для того чтобы оценитьзатраты времени, необходимо вести нормирование техпроцесса, т.е. иметь данныепо нормам времени. Такими нормами могут быть только технически обоснованныенормы времени – установленные для определенных организационно-техническихусловий на выполнение части технологического процесса, исходя из полного ирационального использования технических возможностей средств технологическогооснащения и с учетом передового производственного опыта.
При нормированиитехпроцесса изготовлении вставки нижней воспользуемся аналитически-расчетнымметодом. Он предусматривает определение затрат времени на каждый элементоперации и на операцию в целом по заранее установленным, техническиобоснованным нормативам времени и оптимальным режимам работы оборудования.
В серийномпроизводстве, когда обработка заготовки идет периодически повторяющимисяпартиями, за норму времени принимают штучно-калькуляционное время:
/> ( 2.4.31)
где Тп.з. –подготовительно-заключительное время, мин;
n – объем партии запусказаготовок, n=4 шт;
Тшт –штучное время, мин.
/> ( 2.4.32)
где То –основное технологическое время, мин;
Тв –вспомогательное время, мин;
Тоб –время обслуживания, мин;
Тпер –время перерывов в работе, мин.
Основное технологическое время – время, в течение которого происходитнепосредственное воздействие инструмента на заготовку и изменение ее состояния.При станочной обработке:
/> ( 2.4.33)
где Lр.х. – длина рабочего хода, мм;
i –число рабочих ходов;
Sмин – минутная подача инструмента,мм/мин.
/> ( 2.4.34)
где l – длина обрабатываемого участка, мм;
lвр – длина участка врезаемогоинструмента, мм;
lпер – длина участка перебегаинструмента, мм.
Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время:
/> ( 2.4.35)
Прирасчете основного технологического времени воспользуемся данными таблицы 2.4.4, вспомогательное, время обслуживания, время перерывов,подготовительно-заключительное время назначаем по [15]. Штучно-калькуляционноевремя рассчитываем только на отдельные установы.
Операция 10 токарная с ЧПУ.
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Оперативноевремя на установ А:
/>/>
Установ Б, переход 1: />
Установ Б, переход 2: />
Установ Б, переход 3: />
Оперативное время на установ Б:
/>/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 15 токарная с ЧПУ.
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Установ А, переход 4: />
Оперативноевремя на установ А:
/>/>
Установ Б, переход 1: />
Установ Б, переход 2: />
Установ Б, переход 3: />
Установ Б, переход 4: />
Установ Б, переход 5: />
Установ Б, переход 6: />
Оперативноевремя на установ Б:
/>/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>
/>
/>
Операция 35 шлифовальная.
/> ( 2.4.36)
где n2х – число двойных ходов стола в мин;
S2х – подача на двойной ход стола,мм/дв;
К – коэффициент, учитывающий выхаживание и доводку при шлифовании
К = 1,2…1,5.
Q –число одновременно обрабатываемых деталей.
/>.
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 40 шлифовальная.
/> ( 2.4.37)
где Sв – вертикальная подача, мм/об;
Вк – ширина шлифовального круга, мм;
nД – частота вращения детали, об/мин;
i –число проходов инструмента,
/> ( 2.4.38)
где Z – припуск на сторону, мм.
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 45 шлифовальная.
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 50 токарная.
Установ А,переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Установ А, переход 4: />
Оперативноевремя на установ А:
/>/>
Операция 50 токарная.
Установ Б, переход 1: />
Установ Б, переход 2: />
Установ Б, переход 3: />
Установ Б, переход 4: />
Установ Б, переход 5: />
Установ Б, переход 6: />
Оперативноевремя на установ Б:
/>/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 55 гидродробеструйная.
По [16]: />
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 55 токарная (базовый вариант, рассчитывается для дальнейшегорасчета экономической эффективности):
/>
Штучно-калькуляционноевремя:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Занесем рассчитанные нормы времени в сводную таблицу технических нормвремени:Таблица 2.4.6Сводная таблица технических норм времени
Номер
и наименование операции, установа
То
Тв
ТоП
Тоб
Тпер
Тшт
Тп.з. n
Тш.К. Операция 10 токарная с ЧПУ
0,49
0,62
0,77
0,77
1,26
1,39 0,156 0,053 2,889 45,1 4 14,169 Операция 15 токарная с ЧПУ
1,44
4,72
1,01
1,01
2,45
5,73 0,573 0,164 8,917 45,1 4 20,197 Операция 35 шлифовальная 1,43 0,65 2,08 0,17 0,04 2,29 29,19 4 9,57 Операция 40 шлифовальная 1,96 0,7 2,66 0,24 0,05 2,95 29,37 4 10,29 Операция 45 шлифовальная 1,12 0,78 1,90 0,17 0,04 2,11 29,37 4 9,45 Операция 50 токарная
1,44
4,5
1,41
1,41
2,85
5,91 1,075 0,307 16,742 33,3 4 25,067 Операция 55 гидродробеструйная 3,0 1,30 4,30 0,3 0,09 4,69 20 4 9,69
Программированиетокарной операции
Выполним разработкууправляющей программы к станку Quick Turn 10-N для выполнения6 перехода токарной операции с ЧПУ 15 по [17].
Управляющаяпрограмма для системы Н221-М для перехода 6 операции 15 имеет вид:
N061 G26 F106000M03 S36 T106(работа в приращениях на подаче 85,5 мм/мин при частоте вращения шпинделя n=450 об/мин резцом Т6)
N062 G01 Z-85000(перемещение Оит –28)
N063 X+500 Z-1160 (перемещение 28–29)
N064 X+19000 Z-6000 (перемещение 29–30)
N065 G03 X+2500Z-2500 J-2500 (перемещение 30–31)
N066 G01 Z-10000(перемещение 31–32)
N067 X+4105 Z-5000 (перемещение 32–33)
N068 Z-55000 (перемещение 33–34)
N069 X+1475 Z-2000 (перемещение 34–35)
N070 Z-13500 (перемещение 35–36)
N071 X-500 Z-500 (перемещение 36–37)
N072 Z-5000 (перемещение 37–38)
N073 X+12500 (перемещение 38–39)
N074 Z-183400 (перемещение 39–40)
N075 X-35000 (перемещение 40– Оит)
N076 G40 (отмена коррекции)
N078 M005 (останов шпинделя)
N080 G25 X-999999(возврат в ноль станка)
N081 G25 Z+999999(возврат в ноль станка)
Проектированиетехнологических операций отражено в маршрутной и операционных картах,технологической наладке на операцию 15 токарную с ЧПУ, установ Б и операцию 55гидродробеструйную: листы 05.М15.277.19.000, 05.М15.277.20.000.
2.5 ЛИНЕЙНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ на токарной операции
Задача раздела –определить оптимальные режимы резания на одном из технологических переходовтокарной операции путем графического построения системы ограничений режимов.
Исходные данные
1) обрабатываемыйматериал – сталь Р6М5;
2) предел прочности материалаинструмента />;
3) диаметробрабатываемой поверхности – Æ83,6-0,14 мм;
4) режущийинструмент – проходной резец (ОСТ 2И10-1-83); материал режущей части – Т5К10:
5) глубина резания –t = 0,3 мм;
6) оборудование – токарный с ЧПУ Quick Turn-10N:
6.1) мощность электродвигателя />= 15кВт;
6.2) Подача минимальная (минутная) /> =3 мм/мин;
Подача максимальная (минутная) />= 1200мм/мин;
6.3) Частота вращения шпинделя минимальная /> =36 об/мин;
Частота вращения максимальная />= 3600об/мин.
Операционный эскиз
/>
Рис. 2.5.1
Расчет ограничений
1) Ограничение по кинематике станка
а) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между расчетной подачейи кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностямистанка:/>
/> > />, мм/об;(2.5.1)
/>; />; /> />, мм/об;/>; />; />; />/>; />
/>.
б) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между скоростью резанияи кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностямистанка:/>
/>, (2.5.2)
/>; />, />; /> />
/>.Ограничение по кинематике станка
/>
Рис. 2.5.2
2) Ограничение по мощности привода главного движения
/>(2.5.3)
/> (2.5.4)
/> (2.5.5)
/>
/>
/>
/>Ограничениепо мощности привода главного движения
/>
Рис. 2.5.3
3) Ограничение по температуре в зоне резания
/> (2.5.6)
/>
/>
Ограничение по температуре в зонерезания
/>
Рис. 2.5.4
4) Ограничение по прочности инструмента
/>
где /> – напряжения, возникающиев процессе обработки;
/> – предел прочности материалаинструмента />
/>, (2.5.7)
где Ks — коэффициент концентрациинапряжений, Ks = 1.
/>
/>/>
/>Ограничение по прочности инструмента
/>
Рис. 2.5.5
5)Ограничение по шероховатости поверхности
/>
/>, (2.5.8)
где r – радиус при вершине резца, r = 1,5 мм.
/>.
/>/>/>/>
Ограничение по шероховатости поверхности
/>
Рис. 2.5.6
Целевая функция
/>
/>/>
/>
Решение графическим методом
Система ограничений:
/>
На графикелист 05М15.277.81 построим систему ограничений и целевую функцию.
Найдем оптимальную точку, т.е. ту, в которой целевая функция Z будет максимальной. Рассмотрим точкифигуры, наиболее удаленные от начала координат – точки А и В.
Определимих координаты:
т. А:
/>/>/>/>
т. B:
/>/>/>
т. C:
/>/>/>/>
Найдемзначение целевой функции в этих точках:
/>
/>
/>
ZВ®max Þ т. В – оптимальная.
Рассчитаем скорость резания и подачу, используя полученные данные:
/>
Отсюда: />
/>
Отсюда: />
В ходе моделирования процесса точения были определены подача S = 0,52 мм/об и скорость резания V = 9,44 м/мин, которые являютсяоптимальными при заданных условиях. Полученные значения свидетельствуют о том,что чем больше подача, тем выше производительность, что не всегда соответствуетреальным фактам.
В [9] оптимальная подача намного ниже полученной:
Sопт = 0,43÷0,49 мм/об,соответственно скорость резания будет выше.
В выполненном моделировании учитывались только такие факторы какпрочность инструмента, температура в зоне резания, мощность привода главногодвижения станка и его кинематика. Не вводились в качестве ограничений точностьобработки, качество поверхности (шероховатость), стойкость инструмента и др.Поэтому определенные значения скорости резания и подачи отличаются отсправочных.
Увеличить скорость резания, понизить подачу можно:
- улучшая геометрические параметрырезцов: увеличить значение переднего угла g;
- снижая стойкость инструмента за счетуменьшения радиуса скругления.
2.6 Проектирование приспособления для контроля пространственныхотклонений
Задача раздела –спроектировать приспособление для контроля внутренних цилиндрическихповерхностей вставки нижней относительно наружной цилиндрической.
Исходные данные
На рис. 2.6.1представлена схема контроля требуемого параметра радиального биения:
Схема контроля
/>
Рис. 2.6.1
Описание конструкции приспособления
Приспособление предназначено для контроля радиального биениявнутренних поверхностей вставки нижней. Приспособление содержит:
плиту 1, которая устанавливается на ножках 9; призму 3, в которуюустанавливается вставка нижняя; планку 2 для вращения детали во времяпроведения контроля, которая крепится к плите винтами 11 и гайками 14; щуп 4,передачу рычажную 5, держатель индикатора 6, крепящийся к передаче рычажнойвинтом 15, пружину сжатия 12 и индикатор 7, при помощи которых происходитизмерение и снятие данных; передача рычажная 5 крепится к опоре 8 винтами 13,опора в свою очередь прикреплена к плите при помощи винтов 11 и гаек 14. Приспособлениеработает следующим образом: деталь вставка нижняя устанавливается в призму 3,при помощи щупа 4 происходит контроль радиального биения всех внутреннихповерхностей детали за счет вращения вставки нижней вручную и передвижения щупа4, которое обеспечивается перемещением опоры 8 по Т-образным пазам плиты 1,данные измерений контролер считывает с индикатора часового типа 7. Чертежприспособления представлен на листе 05.М15.277.52.000СБ.
2.7 Патентныеисследования повышения стойкости шлифовального круга
Задача раздела – на базе патентного поиска предложитьпрогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствованиятехнологической операции и сделать вывод о возможности его использования.
Обоснование необходимости патентных исследований
В качествеобъекта усовершенствования операции 40 шлифовальной как технологической системыпримем применяемый в базовом техпроцессе режущий инструмент. Выявитьпрогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного объекта,можно в результате патентного исследования достигнутого уровня вида техники.Использовать усовершенствованный объект можно только в том случае, если онобладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование.Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой, можно врезультате его патентной экспертизы. Для решения этих задач проведемисследования достигнутого уровня вида техники и экспертизу патентной чистотыусовершенствованного объекта.
На базовом предприятии на операции 40 шлифовальной применяют круг шлифовальныйПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1А ГОСТ 2424-83.
Это режущий инструмент, рабочая часть которогосодержит классифицированные частицы абразивного материала. Твердостьабразивного материала превышает твердость обрабатываемого материала. Кругсостоит из связки и зерен абразивного материала. Связка влияет на геометриюрельефа рабочей поверхности инструмента, износ абразивного инструмента ипараметры шероховатости обработанной поверхности. В процессе обработки каждоеабразивное зерно срезает небольшой слой металла, в результате чего наповерхности детали остается царапина ограниченной длины и весьма малой площадипоперечного сечения. Обработанная шлифованием поверхность детали образованасовокупностью множества царапин – следов резания всех абразивных зерен,расположенных на режущей поверхности шлифовального круга.
Объект патентных исследований
/>
Рис. 2.7.1
Исследование достигнутого уровня техники Недостаткомприменяемого объекта является низкая стойкость круга, причинами этого могутбыть:- условиярезания;
- недостаточная жесткость абразивныхсегментов;
- износ вершин абразивных зерен;
- низкая прочность связки.
Таким образом, целью исследования уровня вида техники является устранениеуказанного недостатка путем устранения какой-либо причины, вызывающей его.
Составление регламента поиска №1
Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений(ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений (МКИ) и индексУниверсальной десятичной классификации изобретений (УДК), страны поиска, егоретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которымпредполагается провести поиск.
Объект исследования – шлифовальный круг. Он характеризуется формойэлементов, их взаимным расположением и взаимосвязью, соотношением размеровэлементов. Это все признаки устройства. Следовательно, как объект патентногоисследования шлифовальный круг представляет у с т р о й с т в о.
Объект содержит следующие технические решения:
1) улучшение качества обрабатываемой поверхности;
2) повышение прочности круга;
3) повышение точности профиля круга;
4) повышение стойкости круга.
Из выявленных ТР выбираем ИТР – такие ТР, совершенствование которых можетобеспечить достижение сформулированной выше цели – повышения стойкости круга.
Для определения рубрики МКИ определяем ключевое слово. «Шлифовальныекруги». По «Алфавитно-предметному указателю» [18] для ключевого словаопределяем предполагаемую рубрику МКИ — B24 D5.
По«Указателю к МКИ» т.2 [19 ] уточняем рубрику МКИ.
В24 D5/00 – абразивные круги с цементированнымивставками или круги со вставленными абразивными брусками для обработки изделийсвоей периферийной частью;
B24 D5/02 — сплошные круги;
B24 D5/04 – с усиливающими элементами;
B24 D5/06 –со вставными абразивнымибрусками;
B24 D5/08 — с усиливающими элементами;
B24 D17- не относящиеся квышеперечисленным кругам.
Индекс УДК определяем по «Указателю к универсальной десятичнойклассификации» [20];
621.9 обработка резанием;
621.9.02 режущие инструменты;
621.922.079 шлифование и полирование.
В качестве стран поиска выбираем ведущие страны в области машиностроения– Россию (СССР), Японию, США, Германию, Великобританию, Францию.
Ретроспективность (глубину) поиска устанавливаем в 7-10 лет, полагая, чтонаиболее прогрессивное ТР содержится в изобретениях, сделанных за последние7-10 лет.
В качестве источников информации принимаем патентные описания, бюллетеньизобретений, реферативный сборник «Изобретения стран мира» соответствующихвыпусков, реферативный журнал 14А «Резание металлов. Станки и инструменты»,технические журналы и книги в области мехобработки.
Данные заносим в табл. «Регламент поиска».
Таблица 2.7.1.Регламент поиска №1,2
Объект: шлифовальный круг
Вид исследования:
1) исследование уровня вида техники
2) исследование патентной чистотыПредмет поиска (ИТР) Индексы МКИ(НКИ) и УДК Страны поиска Глубина поиска, лет Источники информации 1 2 3 4 5 1) Шлифовальный круг
B24 D5/00
B24 D5/02
B24 D5/04
B24 D5/06
B24 D5/08
B24 D17
УДК 621.9 621.9.02
621.922.079
Россия (СССР)
США
Франция
Япония
Великобритания
Германия 10
патентные описания;
Бюллетени изобретений РФ;
Реф. сб. ВНИИПИ «Изобретения стран мира»; 2) Шлифовальный круг
B24 D5/00
B24 D5/02
B24 D5/04
B24 D5/06
B24 D5/08
B24 D17
УДК 621.9 621.9.02
621.922.079
Россия (СССР)
США
Франция
Япония
Великобритания
Германия
20
17
20
17
20
20
Реф. жур. ВИНИТИ 14 «Технология машиностроения»;
Журналы «Вестник машиностроения», «Машиностроитель», «Станки и инструменты», «Изобретатель и рационализатор»;
Патентный поиск
Просматриваем источники информации в соответствии срегламентом, табл. Выбираем такие документы, по названиям которых можнопредположить, что они имеют отношение к ИТР. По этим документам знакомимся срефератами, аннотациями, формулами изобретений, чертежами. Сведения о ТР,имеющих отношение к ИТР, заносим в табл. 2.7.2.
Изучем сущность занесенных в табл. 2.7.2. и ТР посведениям, содержащимся в таблицах, а также путем просмотра текстов патентныхописаний, статей и т.п. Если из рассмотрения сущности ТР видно, что оно служитдостижению той же цели, что ИТР (аналог ИТР), документ включаем в перечень длядетального анализа. Запись об этом делаем в графе 5 таб. 2.7.2.