Разработка технологического процесса изготоления червяка

Выбор технологических баз и  определение, последовательности обработки  поверхностей детали является наиболее ответственным этапом разработки технологического процесса. Правильность принятия решения  на этом этапе технологического проектирования во многом определяет достижение требуемой  точности детали в процессе её изготовления и экономичность технологического процесса. Выбор технологических  баз основан на выявлении и  анализе функционального назначения поверхностей детали и установлении соответствующих размерных связей, определяющих точность положения одних поверхностей детали относительно других. Выполнение такого анализа требует полного и чёткого понимания задач служебного назначения детали.

В зависимости от служебного назначения все поверхности детали по ГОСТ 21495-76 подразделяются на основные, вспомогательные, исполнительные и  свободные.

Основные поверхности - это  поверхности, с помощью которых  определяют положение данной детали в изделии.

Вспомогательные поверхности  – это поверхности, определяющие положение всех присоединяемых деталей  относительно данной.

Исполнительные поверхности  – это поверхности, не соприкасающиеся  с поверхностями других деталей  и предназначенные для соединения основных, вспомогательных и исполнительных поверхностей между собой с образованием совместно необходимой для конструкции  формы детали.

Граф связи поверхностей.

Вывод: согласно графу связи  к поверхностям О1, О2 и О3, подходит наибольшее количество угловых и линейных связей, поэтому выбор баз для обработки большинства поверхностей следует проводить именно от этих поверхностей. Если за единые технологические базы мы примем данные поверхности (О1, О2 и О3), тогда мы не сможем их обработать, поэтому принимаем за единые технологические базы центровые отверстия в торцах червяка, для закрепления его в центрах.

Схема реализации:

 

 

 

2. Выбор технологических баз на первой операции (КПТБ)

При выборе КПТБ необходимо решить две задачи:

1. Обеспечить точность положения обрабатываемых поверхностей относительно необрабатываемых поверхностей.
2. Обеспечить равномерность распределения припуска при обработке на последующих операциях большинства поверхностей детали.

I вариант базирования: установка червяка Ø 25k6 мм. с закреплением на призме

 

На первой фрезерно-центровальной  операции базируем заготовку по наружным поверхностям Ø 30 мм. каждая, выбрав ее в качестве черновой базы, для одновременной обработки торцов и сверления центровых отверстий.

Классификация баз:

1,2,3,4 – технологическая,  двойная направляющая, скрытая.

5 – технологическая, опорная,  явная.

6 - технологическая, опорная,  скрытая.

II вариант базирования: установка червяка Ø 20k6 мм. В самоцентрирующихся тисках:

 

Классификация баз:

1,2,3,4 – технологическая,  двойная направляющая, скрытая.

5 – технологическая, опорная,  явная.

6 - технологическая, опорная,  скрытая.

Вывод: Из двух вариантов базирования червяка наиболее целесообразно выбрать II вариант базирования (установка червяка Ø 25k6 мм. в самоцентрирующихся тисках), т.к. он более точен. Базируем червяк в разных приспособлениях по одинаковым поверхностям. По наружным цилиндрическим поверхностям Ø 25k6 мм. наиболее лучше проводить центрирование. К наружным цилиндрическим поверхностям Ø 25k6 мм. предъявляются более высокие требования точности, т.к они являются посадочными поверхностями под подшипники.

 

5. Выбор методов обработки поверхностей и определение количества переходов. Выбор режущего инструмента.

При назначении метода обработки  учитываем требуемую точность поверхностей червяка, их шероховатость. Исходя из заданных на чертеже параметров, назначаем  следующие методы обработки и  количество переходов:

1. Плоскость торцов червяка – 2 перехода – поперечное точение.
2. Опорные шейки под подшипники Ø25к6 – 4 перехода – продольное точение, круглое шлифование.
3. Поверхность Ø45к6 – 4 перехода – продольное точение, круглое шлифование.
4. Поверхность Ø52 – 2 перехода – продольное точение.
5. Шлицевая поверхность Ø52 – 3 перехода – черновое фрезерование, получистовое фрезерование, чистовое обтачивание.
6. Поверхность Ø38 – 2 перехода – продольное точение.
7. Поверхности Ø25 – 2 перехода – поперечное точение.
8. Конические поверхности с максимальными диаметрами 52 и 38 мм – 2 перехода – продольное точение.
9. Канавки – 1 переход – получистовая подрезка.
10. Центровые отверстия – 1 переход – сверление.
11. Фаски – 1 переход – черновое обтачивание.

Режущий инструмент выбираем в соответствии с выбранными переходами и методами обработки: подрезной  резец (Т15К6), проходной резец (Т15К6), канавочный резец (Т15К6), червячная фреза (Т15К6), шпоночная фреза(Т15К6), шлифовальный круг.

6. Обоснование последовательности обработки поверхностей заготовки и разработка маршрутного технологического процесса. Выбор технологического оборудования и оснастки.

Оборудование и оснастку выбираем в соответствии с типом  детали и заданной программой выпуска.

Червяк обрабатывается на 6-и станках: фрезерно-центровальный станок МР – 71 М, токарный многорезцовый копировальный полуавтомат 1716Ц, вертикально-фрезерный станок 6Р13Ф3, зубофрезерный полуавтомат 5303ПТ, станок внутришлифовальный 228А, круглошлифовальный станок 3Б151. При обработке используется следующая оснастка: патрон поводковый, трехкулачковый самоцентрирующийся патрон, центр вращающийся, люнет неподвижный, самоцентрирующиеся тиски

7. Определение припусков, межпереходных размеров и их допусков.

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с  поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой  детали.

   Общим припуском  на обработку заготовки называется  слой металла, удаляемый с поверхности  заготовки в процессе механической  обработки с целью получения  готовой детали.

   Межоперационный  припуск - это слой металла,  удаляемый  с поверхности заготовки  при выполнении отдельной операции.

   Межоперационный  припуск определяется разностью  получаемых размеров на предыдущей  операции и данной операции.

   Припуск определяет  разницу между размерами заготовки  и готовой деталью по рабочим  чертежам.

Расчет припусков на размер Æ25k6  Ra=1,6.

Обработку указанной поверхности  следует производить в 4 этапа:

1. Точение черновое

2. Точение получистовое
3. Точение чистовое
4. Шлифование

Для обработки целесообразно выбрать  в качестве технологической базы ось заготовки, которая является двойной направляющей базой.

На всех операциях деталь устанавливается по центровым отверстиям, ввиду чего погрешность установки e_y1 = e_y2  = e_y3 =  e_y4 =  0

 

Определение расчетных значений минимальных припусков:

• Точение черновое:

       Rа = 1,6, R_Z =4* Rа =6,4 мкм ( 0,0064 мм), h = 0.02, Δ=0.006

2z_{min 4} = 2×(0.0264 + 0.006) = 0.0648 мм

• Точение получистовое:

       Rа = 3,2, R_Z =4* Rа =12,8 мкм ( 0,0128 мм), h = 0.03, Δ=0.025

           ε=0,25*0,084=0,021 мм

2z_{min 3} = 2×(0.0428 + 0.0326) = 0.15 мм

• Шлифование чистовое:

       Rа = 6,3, R_Z =4* Rа =25,2 мкм ( 0,0252 мм), h = 0.08, Δ=0.1

           ε=0,25*0,021=0,0525 мм

2z_{min 2} = 2×(0.1052 + 0.113) = 0.44 мм

• Шлифование:

       R_Z ==125 мкм ( 0,125 мм), h = 0.15, Δ=0.52

           ε=0,25*1,1=0,275 мм

2z_{min 1} = 2×(0.275 + 0.59) = 1.73 мм

Определение расчетных значений максимальных припусков:

2Zmax_i = Z_{i min} +T_i+ T_i-1

2_{рmax 4} = 0.0648+0.013+0.033=0.1108 мм

2_{рmax 3}= 0,15+0,033+0,084=0,267 мм

2_{рmax 2}= 0,44+0,084+0,21=0,734 мм

2_{рmax 1}= 1,73+0,21+1,1=3,04 мм

Определение номинальных  припусков:

2Z_H4=D^H₃+Z_min4+D^B₄=0+0,0648-0,015=0,0498

2Z_H3=D^H₂+Z_min3+D^B₃= -0,084+0,15+0=0,066

2Z_H2=D^H₁+Z_min2+D^B₂= -0,11+0,044+0=0,33

2Z_H1=D^H_заг+Z_min1+D^B₁=-0,7+1,73+0,1=1,13

Расчёт межпереходных размеров

А₄=D_Д=

А₃=Д_д+2Z_H4=25+0,0498=25,0498»

А₂=А₃+2Z_H3=25,0498+0,066=25,1158»

А₁=А₂+2Z_H2=25,1158+0,33=25,4458»

А_заг=Д_заг=А₁+2Z_H4=25,4458+1,13»26,5758»

Z_об=Д_заг-Д_дет=27-25=2 мм.

2Z_{точения}=Д_заг-Д_дет=27-25,1=1,9 мм.

(2Z₃₌ 0,1мм    2Z₂₌ 0,3мм     2Z₁₌ 1,5мм)

2Z_{шлифования}= Д₂-Д_дет =25,1-25=0,1 мм.

(2Z₄₌ 0,1мм)

8. Назначение режимов резания.

Проведем расчет режимов  резания при черновом обтачивании  наружной цилиндрической поверхности  червяка Ø 25k6 мм.

Расчет ведем для 1 перехода.

Назначим припуски:

= 1,6 мм – припуск  на черновое обтачивание;

= 0,3 мм. – припуск на получистовое обтачивание;

= 0,09 мм. – припуск на чистовое обтачивание;

= 0,01 мм. – припуск на окончательное шлифование;

Данная операция осуществляется на токарный многорезцовый копировальный полуавтомат 1716Ц.

Паспортные данные:

1. Частота вращения шпинделя от 100 – 2000 об/мин;
2. Подача суппорта:

• 5 – 1250 мм/мин – продольная;
• 10 – 600 мм/мин – поперечная;

3. Мощность электродвигателя главного привода – 18,5 кВт;

4. Масса 4500 кг.;
5. Наибольшая длина обрабатываемой заготовки – 750;
6. Наибольшее перемещение суппорта:

• продольное – 820;
• поперечное – 100;

7. Скорость быстрого перемещения суппорта:

• продольного – 4,5 м/мин;
• поперечного – 4 м/мин.

 

I) Определение глубины резания - t, мм (величина припуска):

= ;

= =0,8 мм.

II) Оборотная подача или подача на 1 оборот - , мм/об:

Берем значение по таблице «Подачи при черновом наружном точении резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали» (Справочник технолога-машиностроителя, т.2 – А.М. Дальский):

= 0,4 – 0,5 мм/об в зависимости от диаметра детали (Ø 25k6 мм) и от обрабатываемого материала (до 3 мм).

Примем = 0,5 мм/об., согласно паспортным данным станка.

III) Скорость резания - , м/мин:

= ;

- скорость резания, м/мин;

 – коэффициент, учитывающий  условия обработки:

=290;

m, x, y – показатели степени:

m=0,2;   x=0,15;   y=0,35;

Т – период стойкости, мин:

Т=60 мин;

t – глубина резания, мм;

 – оборотная подача, мм/об;

 – поправочный коэффициент;

=;

- коэффициент, учитывающий  качество обрабатываемого материала;

- коэффициент, отражающий  состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий  качество материала инструмента;

- коэффициент, учитывающий  влияние главного угла в плане;

=

- коэффициент,  учитывающий влияние вспомогательного  угла в плане;

=

= ;

- коэффициент, характеризующий  группу стали по обрабатываемости  и показатель степени ;

- фактический  параметр, характеризующий обрабатываемый  материал 

= 980 мПа