Технологический процесс механической обработки детали

      (3)   [1]

где tшт.к.- штучно-калькуляционное время каждой из операций механообработки технологического процесса, Stшт.к. = 395,7 мин.;

Кнв – коэффициент переработки норм того цеха, в котором выполняется данная операция, 1,3;

n₀ – число операций технологического процесса, n₀ = 4.

Коэффициент закрепления  определяет число операций обработки, выполняемых на одном рабочем  месте за плановый период времени. Это означает что за одним рабочим местом, например, станком закреплено 29 операции, за плановый период нужно будет выполнить 29 перенастроек оборудования и выполнить эти операции, затем цикл повторяется вновь.

Т.к. значение Кз = 29,4 ( Кз > 20 ) соответствует мелкосерийному производству, следовательно, в данном курсовом проекте речь идет о мелкосерийном типе производства. В условиях мелкосерийного производства количество деталей в партии запуска можно определить по следующей формуле:

,      (4)   [1]

где F – число рабочих дней в году, принимается равным 250 шт. 

а – продолжительность  планового периода в днях, равно  числу рабочих дней, на которое  образуется запас готовых деталей, определяет продолжительность планового периода и влияет на периодичность запуска- выпуска. Желательно, чтобы в календарный период времени (месяц, квартал) было произведено целое число запусков партий деталей и в течение месяца число запусков не превышало двух – трех. Исходя из этого, выбираем а = 21 – один запуск  в месяц. С увеличением величины партии запуска уменьшаются затраты на перенастройку оборудования, зато увеличиваются затраты на оборотные средства.

2. ВЫБОР ЗАГОТОВКИ

 

   Заготовку получают литьем по выплавляемым моделям. При этом способе можно свести  значения припусков до минимума.

   Способ литья  по выплавляемым моделям основан  на применении моделей, изготовленных  из легкоплавкого материала (парафин,  стеорин).

   Эти модели  изготавливают с очень большой  точностью путем штамповки на штампах или вручную.

   Литейная форма  изготавливается следующим образом:

1-й способ – на  изготовляемую модель с помощью  пульверизатора наносят несколько  слоев формовочной смеси, находящейся  в жидком состоянии;

2-й способ – в  емкость с формовочной смесью  несколько раз опускают модель, которая покрывается ею. Формовочная смесь для этого способа состоит из специальных облицовочных материалов.

   После затвердевания  формовочной смеси, нанесенной  на модель, проделывают отверстие  и помещают в нагревательную  печь.

   Внутри литейная  форма получает отпечаток модели. При нагревании прочность увеличивается, а легкоплавкая модель расплавляется и через отверстие вытекает из образовавшейся литейной формы. Остатки парафина выжигают открытым пламенем.

   После охлаждения  литейной формы ее заполняют жидким металлом, который при прохождении формы через охладитель кристаллизуется и затвердевает.

   Отливку извлекают  разрушением литейной формы.

   Отливка имеет  точные размеры и высокую чистоту  поверхности. Обычно она не  подвергается механической обработке и представляет собой готовую литую деталь.

3. РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНЫХ ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ

 

Таблица 4.                           Расчет минимальных припусков             

Технологические переходы	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск,  мкм	Расчетный размер, мкм	Допуск мкм	Предельный размер, мм		Придельные значения припусков, мм
	Rz	T	r	E	Zmin	dp	d	dmin	dmax	Zmin	Zmax
Размер             160h14 (-1,0)
Заготовка	200	300	200	-	-	160,405	3200	160,4	163,6	-	-
Черновое точение	100	100	8	580	1090	159,315	2500	159,3	161,8	1,1	1,8
Чистовое точение	50	50	4	120	222	159,093	1200	159,1	160,3	0,2	1,5
Шлифование	4	6	3	80	93	159	1000	159	160	0,1	0,3
Общий припуск										1,4	3,6

  

   Расчет припусков ведется по формуле для последовательной обработки противоположных поверхностей:

Z_min=Rz_i-1+T_i-1+r_i-1+Ey_i,   (5)   [2]

где  Rz_i-1 – высота микро неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм

 Z_min – минимальный припуск под обработку, мкм

Ey_i – погрешности установки заготовки на выполняемом переходе, мкм

T_i-1 – высота дефектного слоя, мкм

r_i-1 –суммарное пространственное отклонение на предшествующем переходе;

r_i-1=Ку*r,  (6)   [2]

где Ку – коэффициент уточнения формы;

r - суммарное пространственное отклонение на данном переходе.

1) Минимальный припуск под шлифование:

Rz_i-1 = 4 мкм; T_i-1 = 6 мкм;

r = Ör_кор²+r_см²;  (7)   [2]

r_кор= Ö(r_к*L)²   (8)   [2]

r_к = 0,7 мкм – удельная кривизна заготовок;

L = 190 мм – длина обрабатываемой поверхности.

r_к = Ö(0,7*190)² = 133 мкм = 0,133 мм.

   Погрешность смещения r_см = 0, т.к. поверхность предварительно обработанная.

Тогда,

r = Ö0,1332 = 0,133 мм.

Ку = 0,02

Тогда,

ri-1 = 0,02*0,133 = 0,003 мм = 3 мкм.

Ey = ÖЕ_б² + Е_з² ,   (9)   [2]

где Е_б = 0 мкм – погрешность базирования

Е_з = 80 мкм – погрешность закрепления

Тогда,

Еу = Ö80² = 80 мкм

Тогда,

Zimin = 4 + 6 + 3 + 80 = 93 мкм = 0,093 мм.

2)  Минимальный припуск под чистовое точение.

Rz_i-1 = 50 мкм; T_i-1 = 50 мкм;

r = r_кор = Ö(r_к*L)²

r_к = 0,7 мкм – удельная кривизна заготовок;

L = 115 мм – длина обрабатываемой поверхности.

r_к = Ö(0,7*115)² = 90 мкм = 0,09 мм.

Ку = 0,02

Тогда,

r_i-1 = 0,02*0,09 = 0,002 мм = 2 мкм.

E_y = ÖЕ_б² + Е_з²

где Е_б = 0 мкм – погрешность базирования

Е_з = 120 мкм – погрешность закрепления

Тогда,

Е_у = Ö120² = 120 мкм

Тогда,

Zi_min = 50 + 50 + 2 + 120 = 222 мкм = 0,222 мм.

3) Минимальный припуск под черновое точение:

Rz_i-1 = 200 мкм; T_i-1 = 300 мкм;

r = r_кор = Ö(r_к*L)²

r_к = 0,7 мкм – удельная кривизна заготовок;

L = 193,4 мм – длина обрабатываемой поверхности.

r_к = Ö(0,7*193,4)² = 136 мкм = 0,136 мм.

Ку = 0,06

Тогда,

r_i-1 = 0,06*0,136 = 0,01 (мм) = 10 (мкм).

E_y = ÖЕ_б² + Е_з²

где Е_б = 0 мкм – погрешность базирования

Е_з = 580 мкм – погрешность закрепления

Тогда,

Е_у = Ö580² = 580 мкм

Тогда,  Zi_min = 200 + 300 + 10 + 580 = 1090 мкм = 1,09 мм.

Все результаты расчетов припусков  сведены в таблице 4.

 

Определение правильности произведенных расчетов:

Zi_max – Zi_min = d_i-1 - d    (10)   [2]

0,3 – 0,1 = 1200 – 1000 = 0,2 мм = 200 мкм

1,5 – 0,2 = 2500 – 1200 = 1,3 мм = 1300 мкм

1,8 – 1,1 = 3200 – 2500 = 0,7 мм = 700 мкм

Zо_max – Zо_min=d_з - d_¶  (11)   [2]

3,6 – 1,4 = 3200 – 1000 = 2,2 мм = 2200 мкм.

Расчеты произведены  верно

Общий номинальный припуск:

Zo_ном = Zo_min + H_з – H_¶   (12)   [2]

где H_з = d_з = допуск заготовки, мкм

H_¶ = d_¶ = допуск детали, мкм

Zoном = 1400 + 3200 – 1000 = 3600 мкм = 3,6 мм.

    Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности 160h14(_-1,0) приведена в приложении.

4. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ВЕСОВОЙ ТОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА

 

Базовый вариант:

Масса детали m_д = 85,0 кг

Масса заготовки m_з = 158,0 кг

Коэффициент весовой  точности К_вт = 0,55

Предлагаемый вариант:

Масса детали m_д = 85 кг

Масса заготовки m_з = 134 кг

Коэффициент весовой  точности К_вт = 0,7

Коэффициент весовой  точности материала равен отношению  массы готовой детали к массе заготовки.

Масса готовой детали равна 85,0 кг.

Коэффициент весовой  точности материала для базового варианта:

      (13)   [1]

Для проектного варианта:

Размер данного коэффициента говорит о достаточной ресурсосберегаемости выбранного способа получения заготовки, т.е. отливки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ           

                        

Таблица 5                            Маршрут обработки

№ операции	№ перехода	Наименование и содержание операций, перехода	Режущий, мерительный инструмент	Тип, модель станка, оборудования
1	2	3	4	5
005		Заготовительная
010	1.   2.     3.     4.   5. 6.   7.     8.   9.     10.	Токарная с ЧПУ. Установить заготовку в патрон, закрепить. Точить торец заготовки предварительно, выдерживая размер 166,0 мм. Точить заготовку по контуру, выдерживая размер Ф384 на длине 80,0 мм. Расточить отверстие Ф272,4 до Ф278 на глубину 23,0 мм. Переустановить деталь. Точить торец детали, выдерживая размер 164,0 мм. Точить деталь по контуру, выдерживая размеры: Ф384 на длине 85,0 мм; Ф290 на длине 19,0 мм; угол 7 +-30". Расточить отверстие Ф142,4 до Ф149 мм предварительно. Расточить отверстие Ф149 до Ф150 окончательно. Снять фаску 2,3х45. Снять деталь.	Резец подрезной  ГОСТ18880-73 Резец расточной ГОСТ18883-73 Резец упорно-проходной     ГОСТ18880-73	Обрабатывающий центр с ЧПУ мод. 1С740
015	1.   2.   3.   4.   5.       6.       7.   8.   9.   10.     11.       12.       13.   14.   15. 16.   17.   18.     19.     20.   21.     22.     23. 24.     25. 26.   27. 28.	Токарно-сверлильная с ЧПУ. Установить деталь на гидропластовую оправку, закрепить. Точить торец детали, выдерживая размер 162,5 мм. Точить деталь по контуру, выдерживая размеры: Ф380,5(-0,15) мм. Расточить отверстие Ф278 до Ф280 на глубину 26,3 мм. Точить отверстие Ф280 на конус, выдерживая размеры: 7,0; 19,3; Ф285,25(+0,15); Ф280; угол 7 7'30". Снять фаску 1х45. Сверлить 12 отверстий Ф30 мм на глубину 50,0 мм технологически. Диаметр расположения осей отверстий - 330,2(+-0,3) мм. Сверлить отверстие Ф35,7(+0,1) на глубину 10,0 мм. Переустановить деталь на гидропластовую оправку, закрепить. Точить торец детали, выдерживая размер 160,6 мм. Точить  деталь по контуру, выдерживая размеры: Ф380,5(-0,15); Ф270; 45,0; 48,3; 19,3 мм. Точить  конусную поверхность детали, выдерживая размеры: Ф286,375; 19,3; 5,0; 1,0 (2 места); 2,5; угол 30; угол                    7 7'30". Снять фаску 4,2х45. Сверлить 8 отверстий Ф20,85(+0,53) под резьбу М24-7Н. Диаметр расположения осей отверстий - 330,2(+-0,3) мм. Зенковать фаски 3х45 в 8-ми отверстиях. Нарезать резьбу М24-7Н в 8-ми отверстиях Ф20,85. Переустановить деталь. Центровать отверстие М12-7Н/Ф35Н9 под сверление. Сверлить отверстие Ф10,2(+0,36) под резьбу М12-7Н. Рассверлить отверстие Ф10,2(+0,36) до Ф25 на глубину 12 мм под растачивание до Ф35Н9. Расточить отверстие Ф25 до Ф35Н9(+0,062) окончательно на глубину 12,0 мм. Центровать отверстие М16-7Н/Ф22 под сверление. Сверлить 2 отверстия Ф13,9(+0,16) на глубину 42(+-0,16) под резьбу                  М16-7Н. Рассверлить 2 отверстия Ф13,9(+0,16) до Ф22(+0,52) на глубину 7,0(+-0,18) мм. Переустановить деталь. Нарезать резьбу М16-7Н в 2-х отверстиях Ф13,9(+0,16), выдерживая размер 34,0 мм. Переустановить деталь. Нарезать резьбу М12-7Н в отверстии  Ф10,2(+0,36). Снять фаску 1,6х45. Снять деталь.	Резец подрезной  ГОСТ18880-73 Резец расточной ГОСТ18883-73 Резец упорно-проходной     ГОСТ18880-73 Резец TGDR2525-M Сверло Æ30 ГОСТ10902-75 Сверло Æ35,7 ГОСТ10902-75 Сверло Æ20,85 ГОСТ10902-75 Сверло Æ24 ГОСТ10902-75 Метчик М24-7Н ГОСТ8859-75 Сверло центровочное ГОСТ14952-75 Сверло Æ10,2 ГОСТ10902-75 Сверло Æ25 ГОСТ10902-75 Сверло Æ13,9 ГОСТ10902-75 Сверло Æ22 ГОСТ10902-75 Метчик М16-7Н ГОСТ8859-75 Метчик М12-7Н ГОСТ8859-75 Сверло Æ14 ГОСТ10902-75	Обрабатывающий центр с ЧПУ мод. 1С740
020		Контрольная ОТК. Проверить все размеры детали согласно чертежу	Штангенциркуль  ШЦ-III-400-0,1 ГОСТ166-80 Калибр-пробка резьбовая М24-7Н ГОСТ17758-75 Калибр-пробка резьбовая М16-7Н ГОСТ17758-75 Калибр-пробка резьбовая М12-7Н ГОСТ17758-75 Индикатор часового типа ИЧ-10 ГОСТ577-79	Стол ОТК.
025		Термообработка.
030	1.   2.   3.   4.     5. 6.     7.	Шлифовальная. Установить деталь в приспособление, закрепить. Шлифовать торец Ф380 окончательно, выдерживая размер 160,3(-0,1). Шлифовать поверхность Ф380 окончательно (технологически). Шлифовать торец Ф380/Ф285,775 окончательно, выдерживая размер 19,0(+-0,026). Переустановить деталь. Шлифовать коническое отверстие                                                      Ф285,775(+0,004 -0,012) окончательно, выдерживая угол 7 7'30". Снять деталь.	Круг шлифовальный ГОСТ2424-83	Станок шлифоваль-ный мод. 3У142МВ
035	1.   2.       3. 4.   5.	Плоскошлифовальная. Установить деталь в приспособление, закрепить. Шлифовать торец конусной поверхности  7 7'30" / Ф150 окончательно, выдерживая размер 160,0 мм. Переустановить деталь.. Шлифовать конусную поверхность  7 7'30" окончательно. Снять деталь.	Круг шлифовальный ГОСТ2424-83	Станок шлифоваль-ный мод. BUC-63А
040	1.	Балансировочная. Балансировать деталь согласно чертежу.	Гидропластовая оправка Индикатор часового типа ИЧ-10 ГОСТ577-79	Стол для балансиров-ки.
045	1.   2.	Контрольная ОТК. Проверить все размеры детали согласно чертежу. Проверить балансировку детали.	Штангенциркуль  ШЦ-III-400-0,1 ГОСТ166-80 Образцы шероховатости поверхности Гидропластовая оправка Индикатор часового типа ИЧ-10 ГОСТ577-79	Стол ОТК.
050		Маркировочная.
055		Консервация.

2.6   НАЗНАЧЕНИЕ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

 

   Токарно-фрезерный обрабатывающий центр модели 1С740 (ТФОЦ) – предназначен для комплексной обработки деталей типа тел вращения. 
Точность обработки обеспечивается конструкцией станка (высокоточные подшипники, направляющие, активные измерительные системы контроля инструмента, жесткость и виброустойчивость базовых корпусных деталей, термосимметричные конструкции, исключающие влияние температурных деформаций и др.). 
Полная обработка детали за один установ исключает погрешности базирования, имеющие место при традиционной технологии. 
Концентрация операций на одном станке позволяет достичь ощутимой экономии за счет отказа от изготовления специальной оснастки для базирования заготовок на смежных операциях. 
На станке за один установ возможно выполнение операций:

- наружного точения цилиндрических и фасонных поверхностей;

- растачивания, сверления, развертывание отверстий соосных оси шпинделя, а также радиальных, тангенциальных и расположенных под углом;

- нарезание резьбы в отверстиях;

- фрезерования концевыми, торцевыми, трехсторонними и фасонными фрезами;

- шлицевой и зубофрезерной обработки.

Примерный перечень типовых  деталей, подлежащих обработке на токарно-фрезерном  обрабатывающем центре:

- фланцы с отверстиями, лысками, пазами;

- корпуса гаек ШВП, токарных патронов;

- корпуса фасонных, торцовых фрез;

- зубчатые колеса до нарезки зуба (мелкомодульные - с полным циклом операций до термообработки);

- круглые и торцевые копиры и другие фасонные детали;

- двусторонняя обработка деталей (для двухшпиндельных центров);

- детали сложной формы, требующие 4-х координатной обработки.

- детали сложной формы, для обработки которых необходимы токарные, фрезерные и сверлильные операции;

- высокоточные детали типа гильз, втулок, шпинделей, валов, роторов, фланцев, дисков турбин с большим количеством обрабатываемых поверхностей, расположенных в разных плоскостях;

- корпуса электродвигателей, поршни двигателей внутреннего сгорания и компрессоров больших размеров.

- особо сложные детали насосов, энергетических установок, зубчатые колеса и т.д., детали штампов, пресс-формы.

 

Таблица 6.  Технические характеристики обрабатывающего центра 1С740
Параметр	Значение
Наибольший диаметр  устанавливаемой заготовки, мм:
над станиной	800
Наибольший диаметр  обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной	500
Наибольшая длина обрабатываемого  изделия в центрах, мм	200
Максимальные перемещения  по оси Y, мм	-
Наибольшая частота  вращения инструментального     шпинделя 12-ти позиционной головки револьверной, об/мин	-
Пределы скоростей установочных перемещений, м/мин:
по координате Z	20
по координате X	15
по координате Y	-
Размер конца шпинделя	A8
Мощность двигателя  контршпинделя, кВт	-
Диапазон частот вращения контршпинделя, об/мин	-
Диаметр патрона, мм	250
Диапазон круговых подач шпинделя в режиме координаты "С", об/мин	-
Диапазон частот вращения шпинделя, об/мин	I - 5-3500  II - 1,25-825
Типоразмер хвостовика инструмента	VDI 50
Количество позиций  в инструментальном магазине	12*
Максимальные размеры  инструмента, устанавливаемого в магазине
диаметр, мм	150**
длина, мм	200**
вес, кг	3**
Мощность главного привода (S1/S6 - 40%), кВт	36-52
Мощность привода шпинделя инструментальной головки (S1/S6 - 40%), кВт	-
Габаритные размер станка (без установленного транспортёра стружки), мм:
высота	2790
ширина	4450
длина	5120
Масса, кг	11000***