Проектирование технологического процесса изготовления детали - крышка подшипниковаяОвладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства. В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий. 1. Назначение детали и анализ технических условий на ее изготовление. Деталь БИЯН 712272-022 является крышкой подшипниковой электродвигателя. Крышка изготовлена из серого чугуна СЧ15 ГОСТ 1412-85. В крышке имеется осевое отверстие для выхода вала электродвигателя, так же имеется глухое отверстие (посадочное) с высокой точностью изготовления по 7 ’ му квалитету точности и шероховатостью 0.8 для посадки подшипника. В осевом отверстии имеется технологичная канавка для уплотнения резиновым кольцом. Для удобства обработки, а частности для обеспечения зажима крышка имеет три прилива по диаметру, которые обеспечивают прочность крышки при приложении зажимной силы. Три отверстия в лапках предназначены для закрепления крышки на корпусе электродвигателя, по лапкам произведена расточка посадочной поверхности для сопряжения с корпусом электродвигателя (замок) Самым точным является глухое отверстие (посадочное) с высокой точностью изготовления по 7 ’ му квалитету точности и шероховатостью 0.8 для посадки подшипника. Которое получается путем трех операций - чернового и чистового растачивания и шлифования. 2. Определение типа производства. 2.1 Тип производства определяем с помощью коэффициента закрепления операций по формуле: К з.о. = t / t с.ш. ; (1) где t с.ш. = 1. 2 - среднее штучное время основных операций обработки, мин; t - такт выпуска деталей, мин. t = 60 * F g / N мин / шт (2) где F g =4015 - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч N = 15000 - годовая программа выпуска изделий, шт. t = 60 * 4015 / 15000 = 9.06 мин / шт К з.о. = 15.06 / 1.2 » 12 Так как К з.о. > 10, тип производства - средне серийный. 3. Анализ технологичности конструкции детали. Форма детали является правильной геометрической, является телом вращения. Значение шероховатостей поверхностей соответствует классам точности их размеров и методам обработки этих поверхностей. Деталь имеет поверхности не являющиеся параллельными центральной оси, эти поверхности имеют легкую ( в пределах 2 ° на 25 мм длины) конусность. Деталь не имеет не перпендикулярных осям отверстий на входе и выходе сверла. Для обработки детали достаточно использовать токарную и сверлильную операции. Имеется свободный отвод и подвод режущего и мерительного инструмента к обрабатываемым поверхностям. Многообразие размеров отверстий сведено к минимуму. Недостатком технологичности можно считать конусные поверхности так как они могли бы использоваться для зажима. Так как количество недостатков минимально, то деталь в целом можно считать технологичной. 4. Технико-экономический анализ методов получения заготовки. На основании анализа детали по чертежу, учебной и справочной литературы отбираем два способа получения отливки крышки: литье в песчано-глинистые формы и литье под давлением. Оценку правильности метода выбора заготовки произведем по минимальной величине производственных затрат на изготовление детали. Расчет величины приведенных затрат выполним по формуле: П з.д. = М з Ц з - М о Ц о + П з.ч i * Т шт ,гр; (3) где М з - масса заготовки, кг; Ц з - расчетная цена заготовок, гр / кг; М о - масса реализуемых отходов, кг; Ц о - цена реализуемых отходов, гр / кг; П з.ч i - норматив приведенных затрат, приходящихся на 1ч. работы оборудования при выполнении iй операции [ 3, табл. 46-50 ] ; Т шт - норма штучного времени на механическую обработку заготовки. Данные для расчета приведенных затрат сведем в таблицу (табл. 4.1) 4.1. Сравнения величины произведенных затрат по вариантам получения заготовки.
Технологический процесс записывается по операционно, с перечислением всех переходов. 1. Операция токарная. Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон. В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам. Используется многорезцовая наладка. 1-й переход. растачиваем отверстие (1) 34.5 +0.6 на проход растачиваем отверстие (2) 78.5 +0.7 выдерживая размер 19 ± 1.5 2. Операция токарная. Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон. В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам. Используется многорезцовая наладка. 1-й переход. подрезаем торцевую поверхность (1) 220 ± 1.5 выдерживая размер 32.1 -0.3 подрезаем торцевую поверхность (2) выдерживая размер 21 +0.3 растачиваем поверхность (3) выдерживая размер 0.6 +0.3 3. Операция токарная. Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон. В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам. Используется многорезцовая наладка. 1-й переход. точим канавку (1) выдерживая размеры : 48H14( +0.62 ), профиль канавки получаем фасонным резцом Р2674-02 растачиваем канавку (2) 81 +0.87 размер (1) получаем инструментом растачиваем фаску (3) выдерживая размер 1x45 4. Операция токарная. Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон. В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам. Используется многорезцовая наладка. 1-й переход. растачиваем отверстие (1) 79.5 +0.3 выдерживая размер 22 +0.3 растачиваем отверстие (2) 198.5 +0.3 выдерживая размер 5.5 +0.5 растачиваем фаску (3) выдерживая размер 0.5x45 5. Операция токарная. Оборудование - токарно-винторезный станок 16Б16КП Деталь устанавливаем в трехкулачковый клиновой пневмо патрон. В качестве базы используем необработанный торец заготовки. Заготовка ориентируется так, чтобы зажимное усилие прилагалось к специальным приливам. Используется многорезцовая наладка. 1-й переход. растачиваем отверстие (1) 199H8( +0.072 ) выдерживая размер 5.5 +0.5 растачиваем отверстие (2) 80 H8( +0.064 ) на длину 22 +0.3 6. Операция шлифовальная. Оборудованиекругло-шлифовальный станок модели 3У12В Крышка устанавливается на оправку, в качестве базовой поверхности служит предварительно обработанный 34.5 +0.6 на проход. шлифуем отверстие (1) 80H7( +0.003 ) на длину 22 +0.3 7. Операция сверлильная. Оборудование - настольно-сверлильный станок модели 2М112 Заготовка устанавливается в приспособлении П4227 Используется кондукторная втулка 1-й переход. Сверлим первое отверстие (1) 11H14( +0.13 ) 2-й переход. Сверлим второе отверстие (2) 11H14( +0.13 ) 3-й переход. Сверлим третье отверстие (3) 11H14( +0.13 ) 5.2. Расчет припусков на механическую обработку. Расчет припусков произведем двумя методами: для размера 80 H7( +0.03 ) рассчитаем припуски аналитическим методом, а для остальных размеров - опытно статическим. 5.2.1 Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственной погрешности, возникающей при конкретных условиях обработки заготовки. Минимальный припуск при обработке поверхности отверстия определяется по формуле: 2Z min = 2((R z + h) i-1 + D 2 i-1 + e 2 i , мин (4) где R z - высота неровности профиля, мкм; h - глубина дефектного слоя, мкм; D - суммарное отклонение расположения поверхностей, мкм; e i - погрешность установки заготовки, мкм. Суммарное отклонение расположения поверхности у заготовки определим по формуле: D = D 2 с + D 2 к ,мкм (5) где D с - отклонение от соосности, мкм; D к - кривизна отливки, мкм на 1 мм. Все значения необходимые для определения припусков сводим в таблицу. Таблица 5.2.1. Определение припусков на механическую обработку.
Таблица 5.2.2. Операционные размеры.
Режимы резания можно рассчитывать двумя способами: - расчетно-аналитическим; - табличным. Режимы резания при обработке размера 80H7 рассчитаем расчетно-аналитическим методом, а остальные - табличным. Подачу при чистовом растачивании выбираем в зависимости от требуемых параметров шероховатости и радиуса при вершине резца. Для чугунных заготовок и шероховатости 1.6 по [ 1. табл. 14 ] выбираем S= 0.15 мм / об. Скорость резания рассчитываем по формуле: V = C n / (T m * t x * S y ) * K n м / мин, (6) где Т - среднее значение стойкости, мин; (при одноинструментной обработке Т=60 мин) t = 0.5 мм - глубина резания; S= 0.15 мм / об - подача Значение коэффициентов C n и показателей степеней выбираем из [ 1. табл.17 ] Получаем : C n = 485, x = 0.12, y = 0.25, m = 0.28. Коэффициент K n определяется по формуле : K n = K m n * K п n * K u n (7) где K m n - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки; K п n - коэффициент учитывающий состояние поверхности; K u n - коэффициент учитывающий материал инструмента; Выбираем по [ 1. табл. 1-4 ] K m n = 0.8 Выбираем по [ 1. табл. 5 ] K п n = 0.9 Выбираем по [ 1. табл. 6] K u n = 0.6 Подставляем значения и получаем : V = 485 / (60 0.28 * 0.5 0.12 * 0.15 0.25 ) * 0.54 = 145 м / мин Скорость резания при растачивании равна скорости резания для наружной обработки с введением поправочного коэффициента 0.9 V = 145 * 0.9 = 130 м / мин Силу резания принято раскладывать на составляющие, направленные по осям координат станка. При растачивании эти силы рассчитываются по формуле : P z,x,y = 10C p * t x * S y * n n * K p (8) Постоянная C p и показатели степени x, y, n приведены в [ 1. табл. 22 ] Для силы P z они равны : C p = 40 x = 1.0 y = 0.75 n = 0 Поправочный коэффициент K p определяем по формуле : K p = K mp * K a p * K g p * K l p * K t p (9) где K mp - коэффициент зависящий от материала заготовки; K a p - коэффициент зависящий от главного угла в плане; K g p - коэффициент зависящий от переднего угла; K l p - коэффициент зависящий от заднего угла; K t p - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца. По [ 1. табл. 9, табл. 11, табл. 12 ] выбираем : K mp = 1.0 K a p = 0.98 K g p = 1.0 K l p = 1.0 K t p = 0.95 K p = 1* 0.98 * 1 * 1* 0.95 = 0.912 Подставив значения получаем : P z = 10 * 40 * 0.5 1.0 * 0.15 0.75 * 1 * 0.912 = 44H. Мощность резания рассчитываем по формуле : N = P z * n / (1020 * 60) = 44 * 44 / 1020 * 60 = 0.03 кВт (10) Определяем основное технологическое время : T o = l р.х. / (n * S) * i , мин (11) где l р.х. - длина рабочего хода резца, мм; i - количество проходов, шт. l р.х. = l + y + D , мм (12) где l = 20мм - длина резания; y = 3мм - величина врезания; D = 2 мм - величина перебега. l р.х. = 20 +3 +2 = 25мм Т о = 25 / (600 * 0.15) * 2 = 1.2 мин Табличным методом рассчитываем режимы резания на других операциях. Для примера рассчитаем режим резания табличным способом для обработки - точение 11 мм. Длину рабочего хода определяем по формуле : L р.х. = L рез + y + L доп. ,мм (13) где L рез - длина резания, мм; y - длина подвода врезания и перебега инструмента, мм; L доп. - дополнительная длина хода связанная с особенностями конструкции детали, мм. L р.х. = 16 + 2 + 6 = 24мм Величину подачи принимаем S= 0.15 мм / об. Стойкость сверла определяем по формуле : Т р = Т м * l , мин (14) где Т м - стойкость машинной работы станка, мин. l - коэффициент времени врезания инструмента. Т р = 50 * 0.6 = 30 мин Скорость резания определим по формуле : V = V таб * K 1 * K 2 * K 3 ; м / мин (15) где V таб = 225 м / мин - табличное значение скорости резания; K 1 , K 2 , K 3 - поправочные коэффициенты. Выбираем : K 1 = 1.2 K 2 = 1.3 K 3 = 0.85 V = 225 * 1.2 * 1.3 * 0.85 = 298 м / мин Определим число оборотов шпинделя станка. n = 100 n / p D , мин -1 (16) n = 1000 * 298 / (3.14 * 11) = 1200 об / мин По изложенным выше причинам принимаем n = 600 об / мин. Уточняем скорость резания по принятой частоте вращения : V = p Dn / 1000 = p * 11 * 600 / 1000 = 50 м / мин Основное машинное время определим по формуле : t м = L р.х. / (n * S), мин (17) где L р.х. = 12 - длина рабочего хода, мм. t м = 12 / 600 * 0.15 = 0.40 мин Режимы резания на остальные операции рассчитываем аналогично и результаты заносим в таблицу. Таблица 5.2. Расчет режимов резания.
Вспомогательное время - это время затрачиваемое на установку, закрепление и снятие заготовки. Штучно - калькуляционное время определим по формуле: Т ш.к. = Т шт + Т п.з. / n , мин (19) где Т п.з. - подготовительно - заключительное время, мин; n = 15000 шт - пария деталей. Расчет остальных норм времени ведем аналогично и результаты заносим в таблицу. Таблица 5.3.1. Нормы времени.
Расчетное количество станков, необходимых на каждой операции, для выполнения программы рассчитаем по формуле: S p = ( t шк * N ) / F g * 60 , шт (20) где t шк - сумма штучно калькуляционного времени, мин; N - годовая программа выпуска изделий, шт; F g = 4015 - действительный фонд работы оборудования, ч. По полученным у нас результатам получаем : S p = 13.12 * 15000 / (4015 * 60) = 1.8 = 2 Коэффициент загрузки оборудования определим по формуле : n з i =S p / S np ; (21) где S пр = 5 шт - принятое количество оборудования. n з i = 2 / 5 = 0.4 5.4. Конструкция и расчет приспособления. 5.4.1. В качестве приспособления, на некоторых из операций моего технологического процесса, используется трехкулачковый клиновой патрон с пневмоприводом. Принцип работы этого патрона упрощенно можно описать так: под действием сжатого воздуха клин перемещается и действует конусной частью на кулачек, который, в свою очередь, радиально перемещается. В следствии такого перемещения всех трех кулачков и происходит зажим / разжим заготовки. 5.4.2. Расчет приспособления на точность. Для обеспечения необходимой точности детали при конструировании приспособления необходимо выбрать такую схему, при которой будет соблюдаться условие: e e доп (22) где e - действительное значение погрешности базирования заготовки в приспособлении; e доп - допустимое значение погрешности базирования в приспособлении. В нашем случае при зажиме крышки двигателя в патроне соблюдается принцип единства баз, то есть конструкторская и технологическая базы совпадают, следовательно e = 0. 5.4.3. Расчет исходного усилия и определения основных параметров зажимного устройства. Требуемую силу зажима на каждом кулачке определим по формуле: W o = K * P z * (Sin a /2) / (n * f) * D 1 /D 2 , кгс (23) где n = 3 - число кулачков; K - коэффициент запаса; P z - окружная сила резания, кгс; a = 90 ° - угол призмы кулачка; f = 0.35 - коэффициент трения на рабочих поверхностях кулачка; D 1 = 80 мм - диаметр обрабатываемой поверхности. D 2 = 205 мм - диаметр зажимаемой поверхности. К = К о * К 1 * К 2 * К з * К и * К 5 (24) где К о = 1.5 - гарантированный коэффициент запаса; К 1 = 1.0 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; К 2 = 1.05 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания в следствии затупления инструмента; К з = 1.2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании; К и = 1.0 - коэффициент непостоянства зажимного усилия; К 5 = 1.0 - степень удобства расположения рукояток. К = 1.5 * 1 * 1.05 * 1.2 * 1.1 = 2.0 По ГОСТ 12.2.029-77 минимальный запас надежности закрепления равен 2.5 W o = 2.5 * 44 * 1 / (3 * 0.35) * 80 / 205 = 45Н Рассчитаем необходимую силу привода. Q = n * k’ * (1 + 3*l/l 1 * f 1 ) * tg ( b * j ) * W o , H (25) где k ’ - коэффициент учитывающий дополнительные силы трения в патроне ( k’ = 1.05) l = 30мм - вылет клочка от его опоры до центра приложения силы зажима; l 1 = 80 мм - длина направляющей части кулачка; b =12 ° - угол клина; j =2 ° - угол трения на наклонной поверхности клина; f 1 = 0.12 - коэффициент трения в направляющих кулачка.
Определим диаметр поршня : D n = 4Q пор / ( p * P * n) , мм (27) где P = 45 - давление сжатого воздуха; D = 4 * 76 * 10 / ( p * 4 * 0.95) =16 мм Принимаем D = 20 мм . 6. Расчет размерных цепей. Изображение размерных цепей графов находится в графической части курсового проекта. Так как, нам необходим определить пять технологических размеров, то по совмещенному графу составляем пять уравнений и сводим их в таблицу. Таблица 6.1. Расчет размерных цепей.
Поэтому мы вынуждены принять TB 7 = 0.2 Получаем TB 7 TA 1 + TB 8 = 0.3 - 0.2 = 0.1 Получаем допуск на размер TB 7 = 0.1 Принимаем TB 7 = 0.14 , что соответствует квалитету. 2) Определим номинальные величины и отклонения технологических отклонений. Так как А 3 = В 6 , то принимаем В 6ном = 32.1 мм Размер В 6 - наружный, поэтому его допуск располагается в системе вала. В 6 = 32.1 -0.3 Для обеспечения размера В 7 составим два условия. А 1 min = B 6min - B 7min А 1 max = B 6max - B 7max Из этих уравнений найдем значения В 5 и подставив имеющиеся значения величин получаем : В 7 min = 31.08 - 2.9 = 28.18 мм В 7 max = 32.1 - 2.9 = 29.2 мм Так как размер В 7 - тоже наружный, его допуск располагается в системе вала. |