К
отделочным методам относятся также: обкатка зубьев и прикат- ка (зацепление с
эталонным колесом); притирка (искусственное изнашивание рабочей поверхности
зубьев притирами с применением абразивной пасты); приработка (притирание пары
зубчатых колес без притира) и др.
1.4.5.
Типовые маршруты изготовления зубчатых колес
Основные
операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени
точности.
Для заготовок из проката — резка проката, для штампованных заготовок
— штамповка.
Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми
отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более трех диаметров.
Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают
литьем.
Нормализация, отпуск (для снятия внутренних напряжений).
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны начерно, точить
наружную поверхность обода до кулачков патрона начерно, расточить начерно на
проход отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в
заготовке), точить наружную поверхность ступицы начерно, точить фаски.
Технологическая база — наружная поверхность обода и торец,
противолежащий ступице (закрепление в кулачках токарного патрона).
единичное производство — токарно-винторезный станок;
мелко- и среднесерийное — токарно-револьверный, токарный с ЧПУ;
крупносерийное и массовое — одношпиндельный или многошпиндельный
токарный полуавтомат (для заготовки из прутка — прутковый автомат).
Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) начерно,
точить наружную поверхность обода на оставшейся части начерно, расточить
отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база — обработанные поверхности обода и большего
торца (со стороны ступицы).
Оборудование — то же (см. операцию 015).
025 Протяжная (долбежная).
Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или
шлицевое отверстие.
Технологическая база — отверстие и базовый торец колеса.
Оборудование — горизонтально-протяжной или долбежный станки.
1. Характеристика зубчатых колес
В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.
Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червячные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).
Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи.
Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями, реже — с шевронными. Стандарт устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес (в порядке убывания точности): 1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10, 11, 12. Для 1, 2-й степеней допуски стандартом не предусматриваются. Для каждой степени точности предусматривают следующие нормы:
— кинематической точности колеса, определяющие полную погрешность угла поворота зубчатых колес за один оборот;
— плавности работы колес, определяющие составляющую полной погрешности угла поворота зубчатого колеса, многократно повторяющейся за оборот колеса;
— контакта зубьев, определяющие отклонение относительных размеров пятна контакта сопряженных зубьев в передаче.
Независимо от степени точности колес установлены нормы бокового зазора (виды сопряжений зубчатых колес). Существуют шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче, которые в порядке убывания гарантированного бокового зазора обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н, и восемь видов допуска (Tjn) на боковой зазор: х, у, z, a, b, с, d, h..
Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработку до нарезания зубьев и обработку зубчатого венца. Задачи первого этапа соответствуют в основном аналогичным задачам, решаемым при обработке деталей классов: диски (зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валы (вал-шестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса. На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияют следующие факторы: форма зубчатого колеса; форма и расположение зубчатого венца и количество венцов; степень точности колеса; методы контроля зубчатых колес; материал колеса; наличие и вид термообработки; габаритные размеры; объем выпуска.
Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6,5 и выше степеней точности) механическая обработка должна чередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических баз и зубчатого венца значительно возрастает.
2. Технологические задачи
Точность размеров. Самым точным элементом зубчатого колеса является отверстие, которое выполняется обычно по 7-му квалитету, если нет особых требований.
Точность формы. В большинстве случаев особых требований к точности формы поверхностей не предъявляется.
Точность взаимного расположения. Требования к точности взаимного расположения включают биение поверхности зубьев и торцев относительно отверстия, параллельность торцов.
3. Материалы и заготовки зубчатых колес
В зависимости от служебного назначения зубчатые колеса изготовляют из углеродистых, легированных сталей, чугуна, пластических масс.
Легированные стали обеспечивают более глубокую прокаливаемость и меньшую деформацию по сравнению с углеродистыми.
Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, обеспечивающей стабильность размеров после термической обработки, особенно по размеру отверстий и шагу колес. Нестабильность возникает после цементации и закалки, когда в заготовке сохраняется остаточный аустенит, она может также возникнуть в результате наклепа и при механической обработке.
Установлено, что наибольшее коробление дает цементация и меньшее — закалка, поэтому часто исправление коробления и повышение точности шевингованием производят не до цементации, а между цементацией и закалкой.
При изготовлении высокоточных колес рекомендуется чередовать механическую обработку с операциями термической стабилизации размеров для снятия внутренних напряжений.
Различают основные виды заготовок зубчатых колес при разных конструкциях и серийности выпуска: заготовка из проката; поковка, выполненная свободной ковкой на ковочном молоте; штампованная заготовка в подкладных штампах, выполненная на молотах или прессах; штампованная заготовка в закрытых штампах, выполненная на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.
Заготовки, получаемые свободной ковкой на молотах, по конфигурации не соответствуют форме готовой детали, но структура металла благодаря ковке улучшается по сравнению с заготовкой, отрезанной пилой от прутка.
Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя, форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия металла составляет от 10 до 30 %. Однако отмечается повышенный расход штампов.
Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штампованная заготовка, припуски и напуски меньше на 30 %, по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штамповать с прошиванием отверстия.
Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвостовиком или с отверстием.
4. Основные схемы базирования
У одновенцовых колес типа дисков (1/D < 1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия — двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.
На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанием зубьев после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентой боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.
Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку их закрепляют в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.
5. Пример типового маршрута изготовления зубчатого колеса
Степень точности 7-С, m=2, z=40.
00. Заготовительная. Штамповка на горизонтально-ковочной машине. Размеры заготовки Ø90×30 мм.
05. Термическая. Нормализация.
10. Токарно-винторезная. Станок токарный многорезцовый полуавтомат 1723 (рис. 1). Подрезать торцы 5и 4 начерно. Точить поверхность 1 до кулачка патрона. Расточить отверстие 6 на проход начерно. Точить поверхности 2 и 3 начерно. Точить фаски.
15. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 с ЧПУ (рис. 2). Подрезать торец 1. Точить поверхность 4 на оставшейся части начерно. Точить поверхности 2 и 3. Расточить фаски.
20. Термическая. Нормализация.
25. Токарно-винторезная. Станок 16К20 с ЧПУ (рис. 3). Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить отверстие 1 под шлифование. Расточить и точить фаски.
30. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 (рис. 4). Подрезать торец 1 начисто. Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить и точить фаски.
35. Зубофрезерная. Зубофрезерный полуавтомат модели 5306К (рис. 5). Фрезеровать 40 зубьев (т = 2) под шлифование.
40. Слесарная. Полуавтомат для снятия заусенцев 5525. Зачистить заусенцы на торцах зубьев.
45. Термическая. Установка ТВЧ. Закалка зубьев.
50. Круглошлифовальная. Станок торцекруглошлифовальный ЗТ153 (рис. 6). Шлифовать поверхности 1, 2 начисто.
55. Внутришлифовальная. Станок внутришлифовальный ЗА227 (рис. 7). Шлифовать поверхности 1 и 2 начисто.
60. Плоскошлифовальная. Станок плоскошлифовальный ЗБ740 (рис. 8). Шлифовать поверхность 1 начисто.
65. Долбежная. Станок долбежный 7А412 (рис. 9). Долбить шпоночный паз 1 (операция может выполняться после операции 50).
70. Зубошлифовальная. Зубошлифовальный полуавтомат 5В833 (рис. 10). Шлифовать начерно и начисто 40 зубьев (m = 2).
Рис. 1 Операционный эскиз операции 10
Рис. 2 Операционный эскиз операции 15
Рис. 3 Операционный эскиз операции 25
Рис. 4 Операционный эскиз операции 30
Рис. 5 Операционный эскиз операции 35
Рис. 6 Операционный эскиз операции 50
Рис. 7 Операционный эскиз операции 55
Рис. 8 Операционный эскиз операции 60
Рис. 9 Операционный эскиз операции 65
Рис. 10 Операционный эскиз операции 70
Введение
Машиностроение – важнейшая отрасль
промышленности. Совершенствование технологии машиностроения определяется
потребностями производства необходимых обществу машин и потребностью
потребителей в постоянном совершенствовании продукции. Совершенство конструкции
машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники,
экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности
использования наиболее экономичных и производительных технологических методов
ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.
Заданием на курсовой проект служит чертеж
детали колесо червячное. Необходимо произвести технологический анализ детали,
материала детали, твердости поверхности. Затем необходимо рассчитать припуски
на обработку, выбрать заготовку, произвести размерный анализ технологических
цепей размеров. Затем необходимо произвести расчет режимов резания по операциям
технологического процесса, затем необходимо назначить нормы времени на каждую
операцию. Затем необходимо разработать и вычертить приспособление для одной из
операций технологического процесса.
Для выполнения этой работы в определенной
последовательности необходимо будет затронуть ряд вопросов:
а) рассмотреть рациональность метода
получения заготовки для данного масштаба производства;
б) сопоставить соответствие реальной
заготовки чертежу в отношении фактических припусков на обработку и выполнения
прочих технических требований;
в) правильность выбора баз на операциях
технологического процесса, соблюдение принципа единства технологических баз;
г) правильность установки
последовательности операций процесса для достижения заданной точности деталей;
д) степень оснащенности операций;
применяемость высокопроизводительного режущего инструмента;
е) произвести выбор, обоснование,
конструирование и расчет одного станочного приспособления и т. д.
Только после качественного изучения этих
вопросов возможно будет удовлетворить все требования предъявляемые к
изготовлению детали и к ее качеству.
1.
Анализ исходных данных
1.1
Описание детали
Колесо зубчатое представляет собой деталь
среднего сечения из класса втулок, со средними перепадами диаметров до 110 мм.
Изготавливается из стали 40Х ГОСТ4543-71 и имеет термообработку HRC32..38, что
соответствует закалке и высокому отпуску с охлаждением на воздухе, химический
состав стали и макроструктура должны соответствовать ГОСТ 4543-75, ГОСТ1435-74,
ГОСТ 1414-75, ГОСТ5949-75, ГОСТ 20072-74.
Таблица 1.1 — Химический состав в % низколегированной
углеродистой качественной конструкционной стали марки 40Х ГОСТ 4543-75.
Таблица 1.2- Механические свойства стали
40Х.
Масса детали имеет существенное значение при решении
вопросов проектирования технологического процесса т.к. в чертеже масса
неуказанна, то рассчитаем ее согласно чертежа по формуле:
—
плотность материала детали,
1.2
Анализ точности детали
Анализ точности детали произведем в виде
таблицы 1.3. Обозначения поверхностей смотри на листе 2 графической части
проекта.
Таблица 1.1- Анализ точности детали.
Количественная оценка технологичности
детали:
Для данной оценки надо рассчитать два коэффициента
(показатели по признакам обработки):
— К т ч — коэффициент точности обработки;
— К ш — коэффициент шероховатости поверхности.
где Тi — квалитет (точность);
n i — число поверхностей детали одинакового
квалитета.
,
(1.3)
где m i — число поверхностей детали с одинаковым
параметром шероховатости;
R a i — параметр шероховатости поверхности
детали.
Значение первого коэффициента близко к единице, что
свидетельствует о невысокой точности большинства поверхностей детали второй
коэффициент показывает что деталь имеет более жесткие требования к
шероховатости некоторых поверхности.
1.3
Определение типа производства
Исходя из массы детали 4,512 кг и годовой
программы 25000 шт., принимаем среднесерийное производство (см. таблицу 1.2).
Таблица 1. 2- Определение типа производства
Для среднесерийного производства
определяем партию запускаемых деталей по формуле:
где n запуска — партия
запускаемых деталей;
N — годовая программа;
253 — число рабочих дней в году;
n запуска =494 шт., при q =5
дням.
Такт выпуска определим по формуле:
где FД=2030 ч/см — действительный годовой
фонд времени работы оборудования;
= 4,87 мин./шт.
1.4 Выбор заготовки и метода ее получения
Стоимость заготовки – отливки:
Принимаем цену стружки 500 руб./тонна, цену
отливки 50000 руб./тонна, массу отливки принимаем 7 кг:
Принимаем цену штамповки 40000 руб./тонна,
массу штамповки принимаем 6 кг:
Получение заготовки из штамповки будет
дешевле заготовки, полученной отливкой, так как не требует при изготовлении
сложной и дорогой технологической оснастки.
Экономическую эффективность использования
штампованной заготовки над заготовкой из отливки определим с помощью коэффициента
использования и экономии материала в стоимостном выражении.
у штамповочной заготовки больше, чем
у заготовки из отливки.
На основании полученных данных для
производства принимается заготовка, полученная на ГКМ.
2. Определение промежуточных припусков,
технологических размеров и допусков
Промежуточные припуски имеют очень важное
значение в процессе разработки технологических операций механической обработки
деталей. Правильное назначение промежуточных припусков на обработку заготовки
обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой
продукции, снижает себестоимость изделий.
В массовом и крупносерийном производстве
промежуточные припуски рекомендуется рассчитывать аналитическим методом, что
позволяет обеспечить экономию материала, электроэнергии и других материальных и
трудовых ресурсов производства.
В серийном и единичном производствах
используют статистический (табличный) метод определения промежуточных припусков
на обработку заготовки, что обеспечивает более быструю подготовку производства
по выпуску планируемой продукции и освобождает инженерно – технических
работников от трудоемкой работы.
После расчета промежуточных размеров
определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности
данной операции. Промежуточные размеры и допуски на них определяют для каждой
обрабатываемой поверхности детали.
Черновые операции обычно следует выполнять
с более низкими техническими требованиями на изготовление (12 – 14 квалитет),
получистовые – на один – два квалитета ниже и окончательные операции
выполняются по требованиям рабочего чертежа детали.
Необоснованное повышение качества
поверхности и степени точности обработки повышает себестоимость изготовления
детали на данной технологической операции.
2.1 Аналитический метод определения припусков
Для получения деталей более высокого качества необходимо
при каждом технологическом переходе механической обработки заготовки
предусматривать производственные погрешности, характеризующие отклонения
размеров, геометрические отклонения формы поверхности, микронеровности,
отклонения расположения поверхностей. Все эти отклонения должны находиться в
пределах поля допуска на размер поверхности заготовки.
Аналитический метод определения припусков базируется на
анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях
обработки заготовки.
Величина промежуточного припуска для плоских поверхностей
заготовки:
z min = Rz + T + po + εу;
(2.1)
для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних):
2z min = 2 (Rz + T +
где Rz – высота микронеровностей поверхности, оставшихся
при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;
T – глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при
выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;
po – суммарные отклонения расположения,
возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;
εу – величина погрешностей установки
заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм.
Отклонения после чистовой обработки обычно исключают при
расчетах из – за их малой величины. Отклонения и погрешности установки определяют
в каждом конкретном случае в зависимости от метода получения заготовки.
Максимальный припуск на обработку поверхности заготовки:
для плоских поверхностей:
z max = z min + δп —
δв; (2.3)
для поверхностей типа тел вращения:
2z max = 2z min + δ D п —
δ D в, (2.4)
где δп и δ Dп — допуск на
размер на предшествующем переходе, мм;
δв и δ D в — допуск на
размер на выполняемом переходе, мм.
Допуски и шероховатость поверхности на окончательных
технологических переходах (операциях) принимаются по рабочему чертежу.
Таблицу рекомендуется заполнять в такой последовательности:
— в графу “ Заготовка и технологическая операция”
записывают вид заготовки и операции, установленные на данную обрабатываемую
поверхность в технологической последовательности;
— в графу “ Точность заготовки и обрабатываемых
поверхностей” записывают степень точности выбранной заготовки и квалитета на
промежуточные размеры без предельных отклонений;
— в графу “ Элементы припусков” заносят величину
микронеровностей Rz и глубину дефектного поверхностного слоя Т на заготовку и
на все операции в технологической последовательности в зависимости от метода
обработки, а величину погрешностей установки заготовки на выполняемой операции
определяют по таблице или производят расчет по формулам;
— суммарное значение отклонений p рассчитывают
аналитическим методом и значения расчета заносят в графу таблицы;
Остальные значения промежуточных припусков и размеров
заносят в таблицу после расчетов.
Графы промежуточных размеров D min и D mах определяют
и заполняют от окончательных промежуточных размеров до размеров заготовки.
Таблица 2.2 — Таблица расчета припусков, допусков и
промежуточных размеров по технологическим операциям для поверхности 3
2.2 Статистический (табличный) метод определения припусков
При статистическом (табличном) методе определения
промежуточных припусков на обработку поверхностей заготовок пользуются
таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических
справочников.
Статистический метод определения промежуточных припусков
сравнительно прост, однако практическое применение его вызывает некоторое
затруднение, которое объясняется тем, что таблицы находятся в разных справочных
изданиях, стандартах отраслей и предприятий, различных по содержанию и по
системе их построения.
Промежуточные припуски и допуски для каждой операции
определяют, начиная от финишной операции к начальной, т.е. в направлении,
обратном ходу технологического процесса обработки заготовки.
Припуск на черновую токарную 2.0 мм.
Припуск на чистовую токарную 0.8 мм.
Припуск на торцы 2.0 мм.
Припуск под шлифовку 0.6 мм
2.3 Размерный анализ технологического процесса
Размерный анализ технологического процесса выполняется с
помощью метода графов.
В соответствии с принятым технологическим процессом
изготовления колеса производится размерный анализ детали. Конструкторские А и
технологические S размеры, а также размеры заготовки З и припуски Z показаны на
листе 3 графической части.
По схеме на листе 3 графической части составляется граф,
представленный на этом же листе, по которому составляются следующие расчетные
уравнения:
Замыкающими размерами являются А и Z, следовательно,
получаются следующие исходные уравнения.
Таблица 2.4 — Расчет технологических размеров
Принимаем S1 и S2 по 12 квалитету:
Проверяем фактический припуск на обработку Z3:
Z3= З1 — S1=59-0.74-57-0.12=2-0.86
Минимального припуска на обработку
недостаточно поэтому принимаем З1=60-0.74, тогда Z3=
3-0.86 при этом
обработка возможна.
Проверяем выполнение размера А1:
А1= S3 + S2=40-0.12+15-0.07=55-0.19
т.к.размер А1
должен быть 55-0.3,
то обработка возможна.
Проверяем величину припуска Z1:
Z1= S1–S2– S3=57-0.12 – 40-0.12–15-0.07
=2-0.12+0.19
при этом обработка возможна.
Проверяем величину припуска Z2:
Z2= З2– S3– Z1=44-0.62 –
40-0.12–2-0.12+0.19 =2-0.81+0.24
при этом обработка невозможна, увеличиваем
З2=45-0.62, тогда Z2=3-0.81+0.24 при этом обработка возможна.
3. Разработка технологических операций
Таблица 3. 1-План операций.
4. Выбор технологических баз
Базами являются ø 273.15-0.2
и ø 60Н7 мм, с упорами в соответствующий торец.
5. Назначение режимов резания
5.1 Теоретические сведения
Исходными данными для выбора рационального инструмента и
режимов резания являются:
— форма поверхности;
— величина и характер припуска на переходе и глубина
резания по проходам;
— марка и механические свойства материала детали;
— требования к шероховатости обработанной поверхности;
— тип оборудования;
— количество проходов и средняя стойкость инструмента на переходе.
5.2 Режимы резания при зубофрезеровании
Деталь — цилиндрическое прямозубое колесо:
Модуль m=4.0 мм
Ширина венца 80 мм 2 заготовки.
Черновой проход – нарезание на глубину 9
мм.
Фреза класса С, диаметр 90, длина 80 мм.
Станок 5М324 группа 3.
Выбираем подачу SO=2.0 мм/об.
колеса.
Поправочные коэффициенты на подачу
SO=2.0·0.9·1=1.8 мм/об. колеса.
Выбираем скорость резания V=27 м/мин
Количество передвижек по W=3 шт.
С учетом поправок величина передвижек
В=17.9
Стойкость фрезы принимаем равной табличной
Т=240 мин.
Поправочные коэффициенты на скорость
резания V=27·0.9·1.0·1.0·1.0·1.0·1.0·1.0=24 м/мин
Определяем частоту вращения фрезы по
формуле:
Определяем основное время по формуле:
— ширина зубчатого венца:
— величина врезания:
— величина перебега:
= 8 мм;
Определяем мощность резания N=1.3 кВт.
Поправочные коэффициенты на мощность
резания
Мощность станка Ncт.=3.2 кВт.
5.3 Режимы резания при точении
где kmv – коэффициент,
учитывающий качество обрабатываемого материала;
knv – коэффициент, учитывающий
состояние поверхности заготовки;
kuv – коэффициент, учитывающий
материал режущей части;
где kг – коэффициент,
характеризующий группу стали по обрабатываемости;
— показатель степени.
Для нашей детали из стали 40Х:
Частота вращения шпинделя:
где D – диаметр в месте обработки, мм.
Таблица 5.1- Расчет режимов резания.
6. Нормирование операций технологического
процесса
6.1 Определение штучного времени
Основное время на обработку:
где lвр – длина врезания;
lпер – длина перебега;
L – длина обрабатываемой поверхности;
i – количество
отверстий.
на установку и снятие детали – 2,5 мин.;
по управлению станком – 0,9 мин.;
на контрольные измерения – 0,3 мин.;
повернуть делительное приспособление – 0,2
мин.
Время на обслуживание рабочего места и
личные потребности в процентах от оперативного (8%), оперативное время:
Время штучное калькуляционное:
где tп.з. – подготовительно-заключительное
время;
n – количество деталей в партии.
Подготовительно-заключительное время tп.з.:
— получить наряд, чертеж 4 мин.,
— получить инструмент 5 мин.,
— ознакомиться с работой, чертежом,
осмотреть заготовки 5 мин.,
— инструктаж мастера 2 мин.,
— настроить кулачки самоцентрирующего
патрона 1,5 мин.,
— установить инструмент 12 мин.,
— установить исходные режимы станка 1,5
мин.
Таблица 6.1 – Нормы времени.
Определяем штучно калькуляционное время:
6.2 Выбор и определение потребного количества
технологического оборудования.
В свою очередь расчетное количество станков определяется
как отношение штучного времени на данной операции к такту выпуска:
Коэффициент использования оборудования по основному времени
свидетельствует о доле машинного времени в общем времени работы станка. Он
определяется как отношение основного времени к штучному:
где tо -основное время на обработку, мин.;
Тшт.. — штучное время на обработку, мин..
Коэффициент использования станков по мощности привода
представляет собой отношение необходимой мощности на приводе станка к мощности
установленного электродвигателя:
где NПР — необходимая мощность привода, кВт.;
NСТ — мощность привода станка, кВт..
Вычисленные коэффициенты заложены при построении графиков.
Таблица 6.2 – Данные по использованию
оборудования
7. Расчет и проектирование средств
технологического оснащения
7.1 Разработка технического задания на проектирование
специальных средств технологического оснащения
Таблица 7.1 — Техническое задание на
проектирование специального приспособления
7.2 Расчет силы зажима
При обработке заготовки, установленной на
оправку с упором в торец, под действием составляющих силы резания РZ и
РY возможен сдвиг заготовки под действием силы РZ,
который предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки
с боковыми поверхностями оправки и закрепляющей ее гайкой с шайбой.
Определим силу закрепления:
Введя коэффициент запаса надежности
закрепления К и подставив значения сил трения, после преобразований получим:
– угол подъема винтовой линии
закрепляющей гайки.
k = k0 k1 k2
k3 k4 k5 k6; (7.4)
k0 = 1,5; k1 = 1; k2
= 1,6; k3 = 1,2; k4 = 1; k5 = 1; k6
= 1
k = 1,5 · 1,0 ·1,6 · 1,2 · 1,0 · 1,0 · 1,0
= 2,9.
х = 0,86;
у = 0,72;
и = 1,0;
q = 0,86;
n = 170 мин – 1;
Рy = 0,5; РZ = 0,5 ·
260 = 130Н.
Сила закрепления заготовки
7.3 Расчет точности приспособления
1. Погрешность несовмещения баз.
2. Погрешность закрепления заготовки
ωз = 0, так как сила зажима действует перпендикулярно
выдерживаемому параметру.
н. б +
з = 0 + 0 = 0
4. Суммарная погрешность обработки
где К – поправочный коэффициент; для
размеров, выполненных по 8-му квалитету и выше, К = 0,5; для размеров,
выполненных по 7-му квалитету и точнее, К = 0,7;
т. с — погрешность технологической
системы, определяемую как среднюю экономическую точность обработки, принимают
по таблицам
5. Допустимая погрешность установки
где Т – допуск выдерживаемого параметра,
мм.
6. Суммарная погрешность приспособления
пр = Т —
7. Допуск на расчетный размер собранного
приспособления
пр — (
где ε уп — погрешность
установки приспособления на станке;
уп = L S1 / l, (9.8)
где L – длина обрабатываемой заготовки, мм;
S1 – максимальный зазор между
направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка; для посадки 14Н8/ h9 S1
= 0,07 мм;
l – расстояние между шпонками, мм;
з = 0.03 – установка заготовки
производится с зазором;
Тc = 0,28 – (0,07 + 0.03+ 0,01)
= 0,17 мм.
Делаем вывод, что приспособление подходит
для фрезерования пазов.
Вывод по работе
В процессе разработки технологического
процесса детали мы затронули ряд вопросов. Рассмотрели насколько выгодно брать
тот или иной метод получения заготовки для данного масштаба производства, столкнулись
с расчётом припусков на механическую обработку; рассмотрели
технико-экономическое обоснование выбора технологического процесса, которое зависит
от рационального выбора заготовки и оборудования. Столкнулись с вопросом, как
правильно выбирать базы на операциях технологического процесса. Прошли через
этапы расчёта и выбора режимов резания и технического нормирования. Определили
потребное количество оборудования на операциях и рассмотрели насколько
эффективно его использование.
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в трёх томах.
М.: Машиностроение. 1999.
2. Справочник технолога — машиностроителя под редакцией А.Г. Косиловой,
Р.К. Мещерикова в двух томах, 1986.
3. Локтев А.Д. и др. Общие машиностроительные нормативы режимов
резания. Справочник в двух томах — М.: Машиностроение, 1988.
4. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы,
выполненные на металлорежущих станках (единичное, мелкосерийное и
среднесерийное производство)- М.: Экономика, 1988.
5. Горошкин
А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник —
М.:Машиностроение,1971.
6. Общемашиностроительные
нормативы времени и режимов резания для нормирования работ на металлорежущих
станках. М.: Экономика, 1990.
7. Болотин
Х.Л., Костромин Ф.П. Станочные приспособления. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение.
1973. 344с.
8. Общемашиностроительные
нормативы режимов резания, норм износа и расхода зубофрезерного инструмента при
обработке конструкционных сталей и чугунов, редактор Акатов Л.С. 224с-ил.
Типовой маршрут изготовления зубчатых колёс
Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности (рис. 88).
Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок – штамповка. Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30мм и длина не более 3-х диаметров. Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают литьем.
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны начерно, точить наружную поверхность обода до кулачков патрона начерно, расточить начерно на проход отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицы начерно, точить фаски.
Технологическая база – наружная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление в кулачках токарного патрона).
– единичное производство – токарно-винторезный станок;
– мелко- и среднесерийное – токарно-револьверный, токарный с ЧПУ;
– крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат (для заготовки из прутка – прутковый автомат).
Рис. 88. Колесо зубчатое
Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) начерно, точить наружную поверхность обода на оставшейся части начерно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база – обработанные поверхности обода и большего торца (со стороны ступицы). Оборудование – то же (см. операцию 010).
020 Протяжная (долбежная)
Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.
Технологическая база – отверстие и базовый торец колеса.
Оборудование – горизонтально-протяжной или долбежный станки. Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо чистового растачивания на предыдущей операции.
Шпоночные пазы в отверстиях втулок зубчатых колёс, шкивов и других деталей обрабатываются в единичном и мелкосерийном производствах на долбёжных станках, а в крупносерийном и массовом – на протяжных станках.
Точить базовый и противолежащие торцы, наружную поверхность венца начисто.
Технологическая база – поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку, осевое положение на оправке фиксируется путём применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхностей вращения колеса.
Оборудование — токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат.
Фрезеровать зубья начерно (обеспечивается 8-я степень точности).
Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец).
Оборудование – зубофрезерный полуавтомат.
Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).
Шевинговальная операция повышает на единицу степень точности зубчатого колеса. Операции применяют для термообрабатываемых колёс с целью уменьшения коробления зубьев, так как снимается поверхностный наклёпанный слой после фрезерования.
Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой).
Оборудование – зубошевинговальный станок.
Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.
Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность. Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калибровочные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съёма металла и зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке.
Оборудование – внутришлифовальный станок.
При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому (желательно за один установ на оправке).
Технологическая база – отверстие и базовый торец.
Оборудование – круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станки. Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.
Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу).
Технологическая база – базовый торец.
Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
Технологическая база – отверстие и базовый терец. Оборудование – зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругами или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать. Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень ко-
нечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чем на одну степень.
Применяются варианты техпроцесса с однократным зубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием. Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колёс на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых ко-
лёс шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья в целях уменьшения деформации колеса в процессе термообработки и повышения степени на одну единицу.
