Разработка технологии изготовления детали "Втулка"

Определяем массу заготовки.

Определяем массу отдельных участков детали

m= ρ*L*π*d²/4

m1=8,0*0,25*3,14*0,7²/4= 0,77 кг

m2= 8,0*0,55*3,14*0,6²/4=1,24 кг

m3, m4, m5 - масса отверстий.

m3=8,0*0,8*3,14*0,42²/4= 0,886 кг

m4=8,0*0,06*3,14*0,07²/4=0,0018 кг

m5=8,0*0,18*3,14*0,05²/4=0,0028 кг

m_д=m1+m2–(m3+m4+m5) =0,77+1,24-(0,886+0,0018+0,0028)=1,12 кг

К_им = 0,8 – коэффициент использования металла для отливок

Рассчитываем массу заготовки:

m_з=m_д/К_им=1,12/0,8=1,4 кг

Определяем припуски на механическую обработку отливки исполнительные размеры по ГОСТ 7505-74.

 

Таблица 8 - Припуски на механическую обработку отливки исполнительные размеры по ГОСТ 7505-74

Диаметр детали,мм	Шероховатость Ra, мкм	Припуск на обработку, мм
60	0.63	2.5
70	12,5	3.5
42	1,6	2.2
Линейный размер, мм		Припуск на обработку, мм
80	3,2	1,5
55	3,2	1.1

 

 

4. Маршрут обработки  поверхностей

Методы обработки поверхностей детали «Втулка» и маршрут обработки  показан в таблице 9.

Таблица 9 -  Методы обработки поверхностей детали «Втулка» и маршрут обработки (номера поверхностей - см. Приложение 1)

№, наименование операции, станок	Переходы	Достигаемая шероховатость Ra, мкм	Закрепление, базирование
1	2	3	4
005 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Черновая обработка  пов. 2; 7 Подрезка торцев 1, 5, 6	20 20	Патрон трехкулачковый. Установочная и технологические базы пов. 2, 7
010 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Получистовая обработка пов. 2; 7 Получистовая обработка торцев 1, 5, 6 Точение поверхности 9	12,5 12,5   12,5	Патрон трехкулачковый. Установочная и технологические  базы пов. 2, 7
015 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Зенкерование, развертывание  отв. 8 Зенкование 2 фасок 2*45 в отв.8 Тонкое растачивание отв.4	6,3 12,5 6,3	Патрон трехкулачковый. Установочная и технологические  базы пов. 2, 7
020 Вертикально-сверлильная Вертикально-сверлильный 2Н135	Сверление отверстий 3, 10	12,5	Приспособление сверлильное. Установочные базы пов. 2, 7; направляющие – пов. 5, 6
025 Внутришлифовальная Внутришлифовальный 3К227А	Шлифование отв. 4, 8	1,6	Патрон трехкулачковый. Установочная и технологические  базы пов. 2, 7
030 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Тонкое точение пов. 1	3,2	Патрон трехкулачковый. Установочная и технологические  базы пов. 2, 7
1	2	3	4
035 Круглошлифовальная Круглошлифовальный 3М163	Шлифование пов. 2	0,63	Приспособление шлифовальное. Установочная и технологические базы пов. 4, 8
040 Слесарная Верстак слесарный	Зачистка заусенцев
045 Контрольная Стол контрольный	Контроль размеров согласно чертежу

 

 

5. Выбор технологических баз и  расчет погрешностей базирования

 

Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций, обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки, то есть придание ей требуемого положения в приспособлении. После базирования заготовку необходимо закрепить, чтобы она сохранила при обработке неподвижность относительно приспособления.

В техпроцессе детали «Втулка» приведены  схемы базирования детали. На операциях 005, 010, 015 деталь устанавливается в  трехкулачковом патроне. Технологическими базами являются поверхности 2, 7 детали. На операциях: 020; 035 применяются специальные приспособления с пневматическими приводами. Установочной и направляющей базами является поверхности 5; 6 и 4; 8.

Торцы детали, наружная цилиндрическая поверхность, являющиеся технологическими базами,  не должны иметь сдвигов, перекосов, глубокой окалины. Также база на первой операции должна выбираться с учетом обеспечения лучших условий обработки поверхностей, принимаемых в дальнейшем в качестве технологических баз.

При выборе баз для чистовой обработки  наибольшая точность достигается при условии использования на всех операциях одних и тех же комплектов баз, т. е. при соблюдении принципа их единства. Обработанные на первых двух операциях поверхности, являющиеся конструкторскими базами, служат в дальнейшем измерительными и технологическими базами. Таким образом, подготавливая их на первых двух операциях, мы обеспечиваем возможность соблюдения принципа единства и постоянства баз.

Погрешность базирования на операции 005=0, т. к. измерительная и технологическая  базы совпадают.

Рассчитаем погрешность базирования на операции 035. Деталь устанавливается в приспособлении с пневматическим зажимом отверстием на оправку. Цилиндрическая рабочая поверхность оправки, выполненная в размер Ø47^+0,025мм. Выведем погрешность базирования для поверхности 2.

Поскольку задача касается определения  положений самой детали в сборочной  единице, то речь может идти лишь о  конструкторских основных базах. Базирующей деталью является вал, с ним связана система отсчета OXYZ. В базировании шестерни участвуют ее цилиндрическая поверхность (центральное отверстие) при соотношении L/d > 1 и левая торцовая поверхность. Отверстие лишает шестерню четырех степеней свободы: перемещений вдоль осей X, Z и поворотов тех же осей. Левый торец лишает шестерню перемещения вдоль оси Y. Поворота вокруг оси Y шестерня лишается за счет сил трения между шейкой вала и отверстием при соединении с натягом.

Такому сочетанию баз соответствует  типовой комплект, в состав которого входят двойная направляющая и две опорные базы. По характеру проявления двойная направляющая база будет явной, первая опорная — явной и вторая опорная - скрытой. Таким образом, в состав комплекта основных баз, с помощью которых определено положение шестерни на валу, входят двойная направляющая явная, опорная и опорная скрытая базы.

Погрешность базирования для поверхности 1.

ε_б = λ₂[T_d(D) + T_D(d)] + S_min,

где λ₂ – вероятностный коэффициент, учитывающие распределение размеров в пределах поля допуска (λ₂ = 0,517);

T_d(D), T_D(d), - поля допусков соответствующих размеров (0,3 и 0,025);

S_min – минимальный зазор (0).

ε_б = 0,517(0,3+0,025) + 0 = 0,168 мкм

 

7. Расчет припусков

 

Расчёт припусков на обработку  и промежуточные предельные размеры  для наружного диаметра  D=60k6 (^+0,021_+0,002) мм. Заготовка представляет собой отливку. Масса отливки 1,4 кг.

Технологический маршрут обработки  состоит из 3-х операций: черновое точение, получистовое точение, чистовое (тонкое) точение. Расчет припусков ведется в форме таблицы № 4, в которую последовательно записывается маршрут обработки и все значения элементов припуска.[5, c. 95-100].

Суммарное значение Rz и h, характеризующее качество литых заготовок, составляет для серийного производства 800 мкм. Суммарное пространственное отклонение для заготовки данного типа определяется по формуле:

       ________

р= √р_кор²+р_см²    .

. Поэтому

p = Δ_к*l  =  0,7*55 = 38,5 мкм

р =1200 мкм- допуск на размер.

       __________

 р=√38,5²+1200²=1200 мкм

Остаточное пространственное отклонение после чернового точения:

 р1=0,05*р =0,05*1200=60 мкм

   Остаточное пространственное  отклонение после чистового точения:

 р2=0,04*р1 =0,04*60=3 мкм

 Погрешность установки при  черновом точении:

              ______   ____

    ɛ₁ = √ɛ_б²+ɛ_з² =√120²  =120мкм

Остаточная погрешность установки при получистовом точении:

        ɛ₂ = 0,05*ɛ₁ =0,05*120=6 мкм

    Остаточная погрешность  установки при чистовом точении:

         ɛ₃ = 0,05*ɛ₂ =0,05*6=0,3 мкм

 Минимальное значение межоперационного  припуска:

                                    ________

2Zmin=2*(Rz_i-1+h_i-1+√p²_i-1+ ɛ _i²   ).

Минимальный припуск под точение:

Черновое

                              __________

2Zmin=2*(800+ √1200²+120²)=2*2006 мкм

Получистовое

        ______

2Zmin=2*(100+√60²+6²)=2*160 мкм

Чистовое (тонкое)

      _____

2Zmin=2*(45+√3²+0,3²)=2*48 мкм

Результаты сводим в таблицу 10:

Таблица 10 – Расчет межоперационных припусков

Марш-рут обработки	R	h	p		До-пуск, мкм	2Zmin, мм	2Zmax, мм	Dmin, мм	Dmax, мм	Dрасч., мм
Заго-товка-отливка	800		1200	-	1200	-	-	64,426	65,626	64,426
Черно-вое точение	50	50	60	120	300	4.008	4.908	60,418	60,718	60,418
Полу-чис-товое точение	20	25	3	6	74	0.32	0.546	60,098	60,172	60,098
Чистовое (тон-кое) точение	-	-	-	0,3	19	0,096	0.151	60,002	60,021	60,002

Итого:   4.424    5.605

 

 

8. Выбор технологического оборудования

 

Для серийного производства целесообразно  выбирать универсальное оборудование. Поэтому для токарных работ принимаем  токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3.

Техническая характеристика станка.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм

-над станиной         400

-над суппортом         220

Наибольшая длина обрабатываемых заготовок, мм   1000

Наибольшая масса устанавливаемой  заготовки, кг   2000

Частота вращения шпинделя , мин^-1:      12,5- 2000

Число скоростей шпинделя       22

Подачи суппорта, мм/об(мм/мин):

-продольная           (3-1200)

-поперечная           (1.5-600)

Число ступеней подачб/с

Мощность электродвигателя главного движения, кВт   10

Масса станка, т          4

Для шлифовальных работ используется круглошлифовальный станок 3М163.

Техническая характеристика станка.

Наибольшие размеры  устанавливаемой заготовки:

диаметр           140

длина           500

Наибольшая  длина   шлифования 

наружного           450

внутреннего          -

Частота вращения шпинделя заготовки, мин^-1:      50- 1000

Наибольшие размеры  шлифовального круга:

наружный диаметр         500

высота           63

Частота   вращения   шпинделя

 шлифовального круга,  мин^-1        1900

Скорость врезной подачи шлифовальной

 бабки, мм/мин                0.05-5

Мощность     электродвигателя

привода главного движения, кВт       7.5

Масса, кг           4000

Для сверления отверстий  принимаем станок вертикально-сверлильный 2Н135 с ручным управлением с откидным подъёмным столом и обработанной фундаментной плитой, предназначен для выполнения операций сверления, зенкерования, зенкования, развёртывания и резьбонарезания в различных материалах.

Позволяет использовать различные  приспособления и инструменты, расширяющие  его технологические возможности. Вертикально-сверлильный станок 2Н135 может использоваться в мелкосерийном производстве, на малых предприятиях, в ремонтных мастерских.

Технические характеристики вертикально-сверлильного станка 2Н135

 Класс точности Н

 Наибольший диаметр сверления  в стали 45 ГОСТ 1050-74, мм   35

 Размеры конуса шпинделя  по ГОСТ 25557-82     Морзе 4

 Расстояние от оси шпинделя  до направляющих колонны, мм    300

 Наибольший ход шпинделя, мм         250

 Расстояние от торца шпинделя, мм:

- до стола 30-750

- до плиты 700-4120

 Наибольшее (установочное) перемещение сверлильной головки, мм  170

 Перемещение шпинделя за  один оборот штурвала, мм    122.46

 Рабочая поверхность стола,  мм       450x500

 Наибольший ход стола, мм          300

 Установочный размер Т-образных  пазов в столе по ГОСТ 1574-75:

- центрального           18H9

- крайних            18H11

 Расстояние между двумя Т-образными  пазами по ГОСТ 6569-75, мм  100

 Количество скоростей          12

 Пределы частоты вращения  шпинделя, 1/мин     31,5-1400

 Количество подач          9

 Пределы подач, мм/об          0.1-1.6

 Наибольшее количество нарезаемых  отверстий в час    55

 Управление циклами работы        Ручное

 Род тока питающей сети         Трехфазный

 Напряжение питающей сети, В        380/220

 Габаритные размеры, мм:

- высота 2535

- ширина 825

- длина 1030

 Масса станка, кг          1200

Для шлифования внутренней цилиндрической поверхности принимаем внутришлифовальный станок 3К227А, предназначенный для  шлифования цилиндрических и конических, глухих и сквозных отверстий, внутренних и наружных торцов.

Технические характеристики

Класс точности А

Диаметр обрабатываемого отверстия  мм 400

Длина шлифования мм 320

Наибольшее расстояние от торца  нового круга торцешлифовального приспособления до опорного торца шпинделя изделия  мм    400

 Расстояние от оси шпинделя изделия до зеркала стола мм    340

 Мощность главного привода  кВт 7,5

 Габариты станка мм

длина 3535

ширина 1460

высота 1870

 Вес станка кг 5600

 

9. Выбор режущего инструмента

 

Выбор режущего инструмента по-операционно  показан в таблице 11.

Таблица 11 - Выбор режущего инструмента

№, наименование операции, станок	Переходы	Режущий инструмент
1	2	3
005 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Черновая обработка  пов. 2; 7 Подрезка торцев 1, 5, 6	Резец проходной упорный Р18 ГОСТ 18870-73
010 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Получистовая обработка пов. 2; 7 Получистовая обработка торцев 1, 5, 6 Точение поверхности 9	Резец проходной упорный Р18 ГОСТ 18870-73
015 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Зенкерование, развертывание  отв. 8 Зенкование 2 фасок 2*45 в отв.8 Тонкое растачивание отв.4	Зенкер D=41 мм Р6М5 ГОСТ 3231-71   Зенковка D=60 Р6М5 ГОСТ 14953-80   Резец Р6М5 расточной специальный
020 Вертикально-сверлильная Вертикально-сверлильный 2Н135	Сверление отверстий 3, 10	Сверло D=5 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77 Сверло D=7 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77
025 Внутришлифовальная Внутришлифовальный 3К227А	Шлифование отв. 4, 8	Круг шлифовальный ПП 600*80*305 15А 40-0 СМ1-СМ2 7 К5 35 м/с 1 кл.А ГОСТ 2424-75
030 Токарная. Токарный 16К20Ф3	Тонкое точение пов. 1	Резец проходной упорный Р18 ГОСТ 18870-73
035 Круглошлифовальная	Шлифование пов. 2	Круг шлифовальный ПП 600*80*305 15А 40-0 СТ1-СТ2 7 К5 35 м/с 1 кл.А ГОСТ 2424-75