7.2 Расчет диаметрального размера

5. Выбор технологического процесса изготовления детали

Для данной детали в условиях крупносерийного производства составим два варианта обработки детали.

Вариант 1:

Оп.00 Заготовительная

Оп.05 Фрезерно-центровальная

Оп.10 Токарно-копировальная черновая

Оп.15 Токарно-копировальная черновая

Оп.20 Термообработка

Оп.25 Центрошлифовальная

Оп.30 Токарно-копировальная чистовая

Оп.35 Токарно-копировальная чистовая

Оп.40 Зубонарезная (нарезание дисковой модульной фрезой)

Оп.45 Шпоночно-фрезерная

Оп.50 Круглошлифовальная

Оп.55 Круглошлифовальная

Оп.60 Зубошлифовальная (двустороннее модульным дисковым кругом)

Вариант 2:

Оп.00 Заготовительная

Оп.05 Фрезерно-центровальная

Оп.10 Токарная черновая

Оп.15 Токарная чистовая

Оп.20 Токарная черновая

Оп.25 Токарная чистовая

Оп.30 Токарная канавочная

Оп.35 Зубонарезная (нарезание долбяком)

Оп.40 Термообработка

Оп.45 Центрошлифовальная

Оп.50 Шпоночно-фрезерная

Оп.55 Зубошлифовальная (двустороннее чашечными кругами)

Оп.60 Круглошлифовальная

Оп.65 Круглошлифовальная

Из двух рассмотренных технологий обработки предпочтительной является первая так как производится меньшее количество операций, требуется меньшее число переустановов, фрезерование дисковой модульной фрезой является более дешевым и распространенным методом нарезания витков червяка.

6. Выбор технологических баз

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирова­ния технологических процессов механической обработки и сборки является на­значение технологических баз. От правильности решения вопроса о техно­ло­гических базах в значительной степени зависят: фактическая точность вы­полнения размеров, заданных конструктором; правильность взаимного рас­положения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдерживать рабочий при выполнении запроектированной техноло­гической операции; степень сложности и конструкция необходимых приспо­соблений, режущих и измерительных инструментов; общая производитель­ность обработки детали.

Заготовка детали в процессе обработки должна занять и сохранять в тече­нии всего времени обработки определенное положение относительно деталей станка или приспособления. Для этого необходимо лишить заготовку детали шести степеней свободы.

В основе выбора технологических баз лежат следующие общие прин­ципы:

– при обработке заготовок, полученных литьем или штамповкой, необра­ботанные поверхности можно использовать в качестве баз только на первой операции;

– при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве технологиче­ских баз для первой операции целесообразно использовать поверхности, которые будут подготавливать базы, используемые при дальнейшей обработке на большинстве операций;

–наибольшая точность обработки достига­ется при использовании на всех операциях одних и тех же баз, т. е. при со­блюдении принципа единства баз;

– желательно совмещать технологические базы с конструкторскими.

– располагать базы на поверхности желательно на большем расстоянии друг от друга.

Основными базами большинства валов являются поверхности его опор­ных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обра­ботки наружных поверхностей, как правило, затруднительно, особенно при условии сохранения принципа единства баз, что очень важно при автомати­зированном технологическом процессе. Поэтому, при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий (31, 32) и торцов заготовки (поверхности 1, 10, 30), что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на единых базах с установкой его в центрах, за исключением операций: фре­зерно – центровальная, центрошлифовальная. При выполнении данных операций в качестве баз используются чаще наружные цилиндрические поверхности (поверхности 15, 24).

7. Выбор и характеристики оборудования, режущего инструмента

Оп.05 Фрезерно – центровальная

Данная операция имеет большое значение, т.к. на ней мы подготавливаем базы для последующей обработки детали. В соответствии с условиями (крупно-серийное производство) имеет смысл выбрать специальное оборудование, предназначенное конкретно для выполнения подобных операций. Исходя из данных предпосылок выбираем двусторонний фрезерно-центровальный полуавтомат последователь­ного действия МР-71М.

Режущий инструмент:

-торцовая насадная фреза 2214-0153 со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 24359-80 (2 штуки), технические требования по ГОСТ 24360-80;

-центровочные комбинированные сверла типа В4 2317-0122 по ГОСТ 14952-75 с цилиндрическим хвостовиком.

Оп.10;15 Токарно- копировальная черновая

Оп.30;35 Токарно- копировальная чистовая

В крупносерийном производстве для обработки ступенчатых валов широкое распространение получили многорезцовые и токарно-копировальные станки, которые на 50-100% производительнее универсальных токарных. Поскольку снимаемый припуск на ступенях различный, для увеличения производительности необходимо менять подачу и число оборотов шпинделя во время обработки не останавливая процесс. Исходя из этого выбираем полуавтомат токарный многорезцово- копировальный специальный модели НТ 502М

Предназначен для высокопроизводительной черновой и чистовой токарной обработки однорезцово- копировальным или многорезцово- копировальным способом валов, колец подшипников, фланцев и прочих деталей в центрах, патроне или на оправке в условиях серийного и массового производства.

Режущий инструмент:

-резец токарный проходной упорный отогнутый 2101-0004 с углом в плане 900 с пластинами из твердого сплава Т5К10 по ГОСТ 18879-73.

-резец токарный проходной отогнутый 2100-0025 с пластинами из твердого сплава Т5К6 по ГОСТ 18878-73;

-резец канавочный 2142-0585 Т15К6 по ГОСТ 9795-84.

Оп.25 Центрошлифовальная

На данной операции исправляется возможный увод баз после термообработки, поскольку производство крупносерийное выбираем оборудование, не требующее высокой квалификации станочника, т.е. специальное, не универсальное:

Станок центрошлифовальный 3922.

Режущий инструмент:

- головка шлифовальная коническая EW 20х25 24А 25-Н СТ 1 6 К А 30м/с ГОСТ 2447-82.

Оп.40 Зубофрезерная

Винтовая поверхность цилиндрических червяков может быть нарезана с помощью дисковых фрез на универсально-фрезерных или резьбофрезерных станках. Поскольку обработка на универсально- фрезерном станке требует более долгой наладки станка, более квалифицированного станочника выбираем более специализированное оборудование: станок резьбофрезерный 5Б64.

Режущий инструмент:

-фреза дисковая модульная по ГОСТ 10996-78.

Оп.45 Шпоночно – фрезерная

Шпоночные канавки обрабатывают либо на обычных фрезерных станках, либо на специальных, работающих по маятниковому методу. В последнем случае шпоночные канавки получаются боле высокого качества, в связи с чем выбираем станок шпоночно-фрезерный 692А.

Режущий инструмент:

-фреза шпоночная из БРС с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 9140-78 2234-0355.

Оп.50;55 Круглошлифовальная

Станок круглошлифовальный 3М153А.

Режущий инструмент:

- круг шлифовальный Э5 40 С2.

Оп.60 Червячно – шлифовальная

Станок полуавтомат червячно – шлифовальный 5К881. Предназначен для шлифования витков червяка степени точности 5 – для однозаходных червяков и степени точности 6 – для многозаходных.

Режущий инструмент:

-шлифовальный круг Э912С1К5.

8. Расчет припусков на линейные размеры размерным анализом

Для определения оптимального соотношения размеров одной или не­скольких деталей, входящих в сборочный узел, проводят размерный анализ, предварительно построив размерные цепи.

Существует несколько методов решения задач размерного анализа в усло­виях полной и неполной взаимозаменяемости. В приведенных ниже расчетах использован такой распространенный метод, как расчет на максимум - ми­нимум ( он обеспечивает полную взаимозаменяемость ). Для того, чтобы по­грешность узла была минимальной, при проектировании и изготовлении де­талей надо стремиться к минимальному числу звеньев, т. е. соблюдать прин­цип кратчайшей цепи.

Данный метод решения достаточно трудоемок, но точен при нахождении неиз­вестных звеньев цепей.

При нахождении припусков из операционных цепочек используются сразу два метода решения поставленной задачи: расчетно-аналитический и расчет на максимум – минимум, что дает более точные результаты, чем при использовании лишь одного метода – расчетно-аналитического.

Z⁰⁵ ₁ =З₂ –В₂₁

Z⁰⁵ ₃₀ =З– В₂₂ – З₂ +В₂₁

Z¹⁰ ₁₀ = В₂₂ –В₂₁ – В₁₉

Z¹⁰ ₁₆ =В₂₂ –В₁₇ –З₃ –В₂₁

Z¹⁵ ₂₃ = З₄ +В₂₁ –В₁₅

Расчет цепей:

1) К₁₅ =В₂₂ –В₆

К_15ном =В_22ном –В_6ном

1=285– В_6ном

В_6ном =284

К_{15 max} =В_{22 max} –В_{6 min}

1,2=285–В_{6 min}

В_{6 min} =283,8

К_{15 min} =В_{22 min} –В_{6 max}

0,8=284,9–В_{6 max}

В_{6 max} =284,1

В₆ =

2) К₁ =В₂₂ –В₁₄

К_1ном =В_22ном –В_14ном

1=285– В_14ном

В_14ном =284

К_{1 max} =В_{22 max} –В_{14 min}

1,2=285–В_{14 min}

В_{14 min} =283,8

К_{1 min} =В_{22 min} –В_{14 max}

0,8=284,9–В_{14 max}

В_{14 max} =284,1

В₁₄ =

3) К₅ = В₂₂ –В₂₀

К_5ном =В_22ном –В_20ном

30=285– В_20ном

В_20ном =255

К_{5 max} =В_{22 max} –В_{20 min}

30,52=285–В_{20 min}

В_{20 min} =254,48

К_{5 min} =В_{22 min} –В_{20 max}

30=284,9–В_{20 max}

В_{20 max} =254,9

В₂₀ =

4) К_7ном =В_22ном –В_19ном

75=285– В_19ном

В_19ном =210

К_{7 max} =В_{22 max} –В_{19 min}

75,14=285–В_{19 min}

В_{19 min} =209,86

К_{7 min} =В_{22 min} –В_{19 max}

75=284,9–В_{19 max}

В_{19 max} =209,9

В₁₉ =

5) К₉ = В₂₂ –В₈

К_9ном =В_22ном –В_8ном

115=285– В_8ном

В_8ном =170

К_{9 max} = В_{22 max} –В_{8 min}

115,87=285– В_{8 min}

В_{8 min} =169,13

К_{9 min} =В_{22 min} –В_{8 max}

115=284,9–В_{8 max}

В_{8 max} =169,9

В₈ =

6) К₁₁ = В₂₂ –В₁₇

К_11ном =В_22ном –В_17ном

140=285– В_17ном

В_17ном =145

К_{11 max} =В_{22 max} –В_{17 min}

141=285–В_{17 min}

В_{17 min} =144

К_{11 min} =В_{22 min} –В_{17 max}

140= 284,9–В_{17 max}

В_{17 max} =144,9

В₁₇ =

На технологический размер В₁₇ ужесточаем допуск, т.к. он участвует еще в одной размерной цепи К₁₀ = В₁₇ –В₇ , где допуск на размер К₁₀ =0,4.

В₁₇ =

7) К₁₀ = В –В

К_10ном =В_17ном –В_7ном

2=145– В_7ном

В_7ном =143

К_{10 max} =В_{17 max} –В_{7 min}

2,2=144,9–В_{7 min}

В_{7 min} =142,7

К_{10 min} =В_{17 min} –В_{7 max}

1,8= 144,6–В_{7 max}

В_{7 max} =142,8

В₇ =

8) К₁₂ = В –В

К_12ном =В_15ном –В_3ном

2=207– В_3ном

В_3ном =205

К_{12 max} =В_{15 max} –В_{3 min}

2,2=207–В_{3 min}

В_{3 min} =204,8

К_{12 min} =В_{15 min} –В_{3 max}

1,8= 206,8–В_{3 max}

В_{3 max} =205

В₃ =

9) К₁₆ = В –В

К_16ном =В_22ном –В_4ном

53=285– В_4ном

В_4ном =232

К_{16 max} =В_{22 max} –В_{4 min}

54,9=285–В_{4 min}

В_{4 min} =230,1

К_{16 min} =В_{22 min} –В_{4 max}

53=284,9–В_{4 max}

В_{4 max} =231,9

В₄ =

10) Z¹⁰ ₁₀ = В₂₂ –В₂₁ – В₁₉

В уравнении неизвестны Z¹⁰ ₁₀ и В₂₁ . Определим минимальное значение припуска как

Z¹⁰ ₁₀ =Rz_{i -1} +h

,где Rz_{i -1} – шероховатость на предшествующем переходе; Rz_{i -1} =160 мкм

h – глубина дефектного слоя; h=200 мкм.

Z¹⁰ _{10 min} =160+200=360 мкм

Z¹⁰ _{10 min} = В_{22 min} – В_{21 max} – В_{19 max}

0,36=284,9– В_{21 max} – 209,9

В_{21 max} =74,64

Допуск на В₂₁ берем 0,62

Z¹⁰ _10ном = В_22ном –В_21ном –В_19ном

Z¹⁰ _10ном = 285–74,2–210

Z¹⁰ _10ном =0,8

Z¹⁰ _{10 max} = В_{22 max} –В_{21 min} –В_{19 min}

Z¹⁰ _{10 max} =285–74,02–209,86

Z¹⁰ _{10 max} =1,12

Z¹⁰ ₁₀ =

11) Z⁰⁵ ₁ =З₂ –В₂₁

Определим минимальное значение припуска как

Z⁰⁵ ₁ =Rz_{i -1} +h

,где Rz_{i -1} – шероховатость на предшествующем переходе; Rz_{i -1} =160 мкм

h – глубина дефектного слоя; h=200 мкм .

Z⁰⁵ _{1 min} =160+200=360 мкм

Z⁰⁵ _{1 min} = З_{2 min} –В_{21 max}

0,36= З_{2 min} –74,64

З_{2 min} =75

Допуск на З₂ по ГОСТ берем 1,4

Z⁰⁵ _1ном = З_2ном –В_21ном

Z⁰⁵ _1ном =75,5–74,2

Z⁰⁵ _1ном =1,3

Z⁰⁵ _{1 max} = З_{2 max} –В_{21 min}

Z⁰⁵ _{1 max} =76,4–74,02

Z⁰⁵ _{1 max} =2,38

Z⁰⁵ ₁ =

12) Z⁰⁵ ₃₀ =З– В₂₂ – З₂ + В₂₁

Z⁰⁵ ₃₀ = Z⁰⁵ ₁ =

Z⁰⁵ _{30 min} =160+200=360 мкм

Z⁰⁵ _{30 min} =З_min – В_{22 max} – З_{2 max} + В_{21 min}

З_min =287.74

Допуск на З по ГОСТ берем 2.2

Z⁰⁵ _30ном =З _ном – В_{22 ном} – З_{2 ном} + В_{21 ном}

Z⁰⁵ _30ном =288–285–75.5+74.2

Z⁰⁵ _{30 ном} =1.7

Z⁰⁵ _{30 max} = З_max –В_{22 min} – З_{2 min} + В_{21 max}

Z⁰⁵ _{30 max} =289.94–284,9–75+74.64

Z⁰⁵ _{30 max} =4.68

Z⁰⁵ ₃₀ =

13) Z¹⁵ ₂₃ = З₄ +В₂₁ –В₁₅

Определим минимальное значение припуска как

Z¹⁵ ₂₃ =Rz_{i -1} +h

,где Rz_{i -1} – шероховатость на предшествующем переходе; Rz_{i -1} =160 мкм

h – глубина дефектного слоя; h=200 мкм.

Z¹⁵ _{23 min} =160+200=360 мкм

Z¹⁵ _{23 min} =З_{4 min} +В_{21 min} –В_{15 max}

0,36=З_{4 min} +74,02–207

З_{4 min} =133,34

Допуск на З₄ берем 2.0

Z¹⁵ _23ном =З_4ном +В_21ном –В_15ном

Z¹⁵ _23ном =134+74,2–207

Z¹⁵ _23ном =1,2

Z¹⁵ _{23 max} =З_{4 max} + В_{21 max} –В_{15 min}

Z¹⁵ _{23 max} =135,34+74,64–206,8

Z¹⁵ _{23 max} =3,18

Z¹⁵ ₂₃ =

14) Z¹⁰ ₁₆ =В₂₂ –З₃ –В₂₁ –В₁₇

Определим минимальное значение припуска как

Z¹⁰ ₁₆ =Rz_{i -1} +h

,где Rz_{i -1} – шероховатость на предшествующем переходе; Rz_{i -1} =160 мкм

h – глубина дефектного слоя; h=200 мкм.

Z¹⁰ _{16 min} =160+200=360 мкм

Z¹⁰ _{16 min} =В_{22 min} –В_{21 max} –З_{3 max} –В_{17 max} В₁₇ =

0,36= 284,9–74,64–З_{3 max} –144,9

З_{3 max} =65

Допуск на З₃ берем 1.9

Z¹⁰ _16ном =В_22ном –В_21ном –З_3ном –В_17ном

Z¹⁰ _16ном =285–74,2–64–145

Z¹⁰ _16ном =1,8

Z¹⁰ _{16 max} =В_{22 max} –В_{21 min} –З_{3 min} –В_{17 min}

Z¹⁰ _{16 max} =285–74,02–63,1–144,6

Z¹⁰ _{16 max} =3,28

Z¹⁰ ₁₆ =

9. Выбор СОЖ

Применение СОЖ при обработке стали 40Х резанием.

МР-1у ТУ 381017317-80:

Используют на станках-автоматах при точении, сверлении, фрезеро­вании, резьбо- и зубонарезании, протягивании углеродистых легирован­ных и жаропрочных сталей.

ОСМ-5 ТУ38УССР2-01-249-76:

Применяют при зубообработке, сверлении, резьбонарезании, точении, развер­тывании и шлифовании углеродистых и легированных сталей.

Сводная таблица нормирования времени обработки

Вывод по проекту

Считаю, что поставленная задача выполнена успешно. Стремление получить оптимальный технологический процесс обработки детали типа чер­вяк в условиях крупносерийного производства в ходе курсового проектирования по технологии машиностроения достигнут. Подобрано соответствующее оборудование с установлением рациональных режимов резания и технологи­чески обосно­ванных норм времени, режущий и измерительный инструмент. Тщательным образом проработана технологическая карта. Произведен расчет припусков несколькими способами: расчетно-аналитическим методом, раз­мерным анализом, с использованием ГОСТа.

Проделанная работа позволила закрепить и применить полученные зна­ния по курсам: Технология машиностроения; Метрология, стандартизация, сертификация; Режущий инструмент.

Список литературы

1. Амиров И.М. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. – М.: Государст­венное научно-техническое издательство машиностроительной лите­ратуры, 1961 г.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. – М.: Машиностроение, 1982 г.

3. Венгловская Н.А. Методическая разработка домашних заданий по дисциплине “Технология машиностроения”.– Свердловская область, г. Лесной, МИФИ-3, 1997 г.

4. ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Допуски, при­пуски и кузнечные напуски.

5. Данилевский В.В. Технология машиностроения. – М.: Высшая школа, 1963г.

6. Зайцев С.А. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении. – М.: ACADEMIA, 2002 г.

7. Косилова А. Г., Мещеряков Р. К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М., Машиностроение, 1976 г.

8. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Под общей ред. А.Ф.Горбацевича. – Минск: Вышэйшая школа, 1967 г.

9. Мельников Н.Ф. и др.

Технология машиностроения. – М.: Машиностроение, 1965 г.

10. Металлорежущие станки. В 2х томах.

Под ред. Н.С. Ачеркана. – М.: Машиностроение, 1965 г.

11. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. Справочник-учебник в 3х томах. Под ред. А.С. Проникова. – М.: Машиностроение и МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995 г.

12. Производство зубчатых колес. Справочник.

Под ред. Б.А.Тайца. – М.: Машиностроение, 1975 г.

13. Радкевич Я.М. и др. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении.– М.: Высшая школа, 2004 г.

14. Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Ю.В.Барановского. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. – М.: Машиностроение, 1972 г.

15. Справочник технолога-машинострои­теля. В 2-х т. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986 г.

16.Стружестрах Е.И. Справочник нормировщика-машиностроителя в 2х томах. – М.: Машиностроение, 1961 г.

17. Суслов А.Г. Технология машиностроения. – М.: Машиностроение, 2004 г.

18. Технологичность конструкций. Под ред. Ананьева С. Л. И Купровича В. П. – М.: Машиностроение, 1969 г.

19. Технология машиностроения. Под ред. Гусева А.А. – М.: Машиностроение, 1986 г.

20. Технология металлов и других конструкционных материалов. Под ред. Н.П.Дубинина. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа, 1969 г.

21. Штамповка на молотах, фрикционных и гидравлических прессах. Под общей ред. П.В. Камнева, А.П. Атрошенко. – Л.: Машиностроение, 1981г.