Технологический процесс изготовления детали (Вал)

В среднесерийном производстве целесообразно применять метод по пробным деталям. Достоинствами данного метода является сокращение вспомогательного времени по сравнению с работой по промерам и пробным рабочим ходам. Повышаются точность и надежность наладки, подкрепленные непосредственной опытной проверкой положения центра группирования и размаха колебаний размеров.Недостатками являются сравнительная сложность наладки и все – таки значительные затраты вспомогательного времени (до 20% от общего фонда времени механической обработки). Для устранения этого недостатка следует заменять наладки подналадками.Основной областью применения этого метода является серийное производство деталей со сравнительно небольшой площадью обрабатываемой поверхности.Наладка производится в следующем порядке:предварительная наладка;статистическая проверка положения центра группирования;регулировка положения инструмента (коррекция) по результатам проверки.Предварительная наладка производится по первой пробной детали способом пробных стружек и промеров. Затем при неизменном положении режущего инструмента обрабатываются несколько пробных деталей.Статистическая проверка заключается в том, что все пробные детали тщательно измеряют. По размаху колебаний их размеров судят о правильности расчета поля рассеивания, а среднее арифметическое размеров пробных деталей принимают за характеристику достигнутого положения центра группирования., (8.2)где m – количество пробных деталей.Если среднее значение размеров пробных деталей отличается от расчетного – наладочного размера , то положение инструмента регулируют так, что – бы привести центр группирования к его расчетному положению., (8.3)где - поправка.Погрешность размерной наладки по пробным деталям включает погрешности, возникающие на всех этапах проведения размерной наладки.,(8.4)где мм - погрешность измерения пробных деталей;- погрешность, возникающая при регулировании положения режущего инструмента по результатам измерения пробных деталей.(8.5)где - рассеивание, m = 3. ,где K =1,4 – коэффициент, - погрешность, вызванная типом материала, - погрешность вызванная допуском на размер заготовки, - погрешность вызванная шероховатостью поверхности. Для определения погрешностей необходимо найти жесткость системы. Условия закрепления можно смоделировать статически неопределимой балкой представленной нижеДля станка податливость:(8.6)W = 1 / jгде Wсуп =20000-1 мм/Н, Wп.б. = 40000-1 мм/Н, Wз.б. = 40000-1 мм/Н,l = 300 мм, x = 15 ммТогда:Рассчитаем (8.7) где, - коэффициенты, учитывающие свойства материала, t =3 мм – глубина резания, S = 0,4 мм/об – подача, V=75 м/мин – скорость резания,, y = 0,6, n = - 0,3.мм. (8.8)где ITзаг - допуск заготовки. ITзаг = 0,410 мммм.(8.9)где и - максимальная и минимальная шероховатость на данной операции...ммммРис. 8.1. Схема расположения наладочного размера в поле допуска9 Конструкторский раздел9.1Выбор установочных элементов для реализации принятой схемы базированияДля реализации принятой схемы базирования установочные элементы выбираем с учетом конструкции детали, формы, размеров, точности и качественного состояния базовых поверхностей.С учетом этих показателей, в качестве установочных элементов по ГОСТ 12195-66 принимаем призмы опорные. Размеры установочных элементов принимаем в соответствии с размерами базовых поверхностей. Шероховатость их рабочих поверхностей не должна быть больше шероховатости базовых поверхностей детали. [9]Такое размещение обеспечивает наилучшую устойчивость заготовки и распределение опорных реакций сил резания и закрепления.9.2 Силовой расчет приспособленияСиловой расчет приспособления выполняется с целью обеспечения гарантированной неподвижности обрабатываемой заготовки под действием технологических нагрузок.Силовой расчет приспособления включает:-анализ схемы действия сил;-расчет зажимного механизма;-расчет усилия закрепления;-расчет силового привода.Основными силовыми технологическими факторами, действующими пря механической обработке, являются силы резания, трения веса и инерции.Величины сил резания и трения рассчитываются по известным формулам [14] теории резания и обработки. Эмпирические коэффициенты и показатели степени определяются по справочникам [1]. 1. Рассчитаем силу зажима заготовки в призме: Рз = , (9.1.)где К = К0·К1·К2·К3·К4·К5·К6 –коэффициент запаса;(Как известно условия механической обработки в определенной мере носят случайный характер, что обусловливает возможные случайные изменения силовых факторов, зависящих от условий обработки. В первую очередь это касается силы резания. Для компенсации возможных случайных отклонений силовых факторов от рассчитанных (средних) значений в силовой расчет вводится коэффициент запаса);М – крутящий момент:Мкр = Рz·D/2 = 273,48×0,05/2 = 9,57 Н·м; (9.2)К0=1,5 - гарантированный коэффициент запаса; К1=1,2 - учитывает состояние базовых поверхностей; К2=1,0-1,9 - учитывает затупление инструмента; К3=1,0 - 1,2 - учитывает ударную нагрузку на инструмент; К4=1,0 - 1,3 - учитывает стабильность сил, развиваемых приводом; К5=1,0-1,2 - учитывает удобство управления зажимными механизмами с ручным приводом; К6=1,0-1,5 - учитывает определенность расположения опорных точек при смещении заготовки моментом сил.Все коэффициенты определяем по справочной литературе [1].К = 1,5×1,2×1,3×1,2×1,3×1,5 = 5,47При определении величины силы трения принят коэффициент трения f=0,25Рз = ННаправление действия и точка приложения усилия закрепления определяются исходя из общего требования: необходимо исключать возможность смещения или поворота, характерных для рассматриваемой опасной ситуации. То есть, сила закрепления непосредственно или через создаваемые ею силы трения и реакции опор должна препятствовать возможному смешению или провороту заготовки. При этом следует стремиться к такому выбору направления и точки приложения усилия закрепления, чтобы одновременно исключить возможность потери неподвижного состояния заготовки для всех опасных ситуации.(см.рис.4.3)Рисунок 9.1 - Схемы установки вала9.3 Выбор зажимного механизма для станочного приспособленияВыбор зажимного механизма.Выбор вида зажимного механизма осуществляется с учетом принятых решений по принципиальной схеме приспособления, требования и ограничений по габаритам и компоновке основных элементов приспособления. Зажимной механизм реализует усилие закрепления путем преобразования силы, развиваемой приводом приспособления.Принципиальную схему и вид зажимного механизма выбираем в соответствии с принятой схемой базирования и обработки заготовки и с учетом величины и места приложения силы ее закрепления. При этом структура и компоновка механизма должны быть простыми.а само приспособление компактным, небольших габаритов, удобно в монтаже на столе станка и в эксплуатации; обеспечивать необходимое усилие закрепления и достаточное быстродействие.[15]К своей детали я подобрала зажимной механизм рычажного типа (См.чертеж приспособления)Краткое описание работы и конструкции данного механизма: -- Под действием давления сжатого воздуха, подаваемого в рабочий цилиндр, поршень со штоком одновременно расходятся, поворачивая рычаг и осуществляя зажим заготовки. -- Приспособление компонуется на столе станка. Состоит из корпуса 2,установочных призм 1, пневмоцилиндра 3, выполненного в корпусе приспособления, штока 4 и рычага 5, осуществляющего зажим.(см. рис.5.5.) Основные технические требования к расположению установочных элементов: [15] -- Отклонения от параллельности осей призм относительно поверхности А не более Т1 на длине l1. -- Отклонения от параллельности осей призм относительно направляющей базы приспособления (поверхность Б) не более Т2 на длине l2. Преимущества:-- Простота конструкции; можно получить выигрыш в силе или в перемещении (в данном случае в перемещении); постоянства силы закрепления, которое не зависит от размеров заготовки. Возможность установки заготовки в труднодоступных местах, технологичность, удобства эксплуатации и надежность. Недостатки:-- является несамотормозящим механизмом; не предназначен для непосредственного закрепления нежестких заготовок.Рисунок 9.2 -Станочноеприспособлениедляфрезерно-центровальнойоперацииОпределение величины силы тяги на штоке пневмоцилиндра:W = Pз··η , где (9.3.)L1 и L2 – плечи данного зажимного механизма (см. чертеж Зажимной механизм): L1 = 0,043м; L2 = 0,088м. η – коэффициент полезного действия пневмоцилиндра. (η = 0,9)Pз – исходная сила , прикладываемая к ведущему звену механизма;Pз = 3489 Н.W = Pз··η = 3489··0,9 = 449,54 Н.9.4 Расчет параметров приводаВ данном случае был выбран пневматический зажимной механизм. В качестве исполнительного механизма в пневматическом приводе используется цилиндры. Основные параметры цилиндра - диаметры поршня и штока определяются с учетом конструктивных особенностей цилиндра. Диаметр поршня одноштокового цилиндра двухстороннего действия (рабочий и обратный ходы выполняются под действием давления рабочей среды) определяется выражением: [7,cтр.34], м ,где (9.4.)W - сила тяги на штоке пневмоцилиндра; (см.выше);P - давление рабочей среды (жидкости, или газа), H/м2 (Па); η – коэффициент полезного действия пневмоцилиндра.(η = 0,9). = = 0,0403м.Диаметр штока цилиндра предварительно можно принять равным: для пневматического:dш=·dn=0,25·40,3 = 12,075мм. (9.5.) 9.5 Оценка точности приспособленияПроектируемое приспособление должно обеспечивать требуемый уровень точности обработки, что соответствует выполнению следующего условия:,где [] – допустимая величина погрешности приспособления (мкм); - действительная величина погрешности приспособления (мкм).Допустимая величина погрешности зависит от величины допускана геометрический параметр, получаем при обработке с помощью данного приспособления, и определяется с учетом погрешностей механической обработки другого вида. [7]., (9.6.)где ω - среднеэкономическая точность данного вида обработки,определяемая по справочнику / 13 /; (принимаем ω = 160мкм) - коэффициент ужесточения (0,6 – 0,8). Т – допуск на размер (Т = 300мкм).= 300 – 160·0,6 = 204мкм.Действительная погрешность приспособления включает три составляющие, (9.7.) где - погрешность базирования (мкм); - погрешность закрепления (мкм); - погрешность приспособления (мкм).Погрешность закрепления рассчитывается по рассчитанным величинам смещений заготовки, (9.8.) где - наибольшее и наименьшее смещение заготовки (мкм); α - угол между линией действия силы закрепления направлением выполняемого размера. Перемещения Ymax и Ymin определяются величиной контактной деформации в местах контакта детали с опорными элементами и вычисляются по формуле. Y = Cm·Qn , где (9.9.)Cm – коэффициент, характеризующий вид контакта. [9].(принимаем Cm = 0,026);Q – сила зажима заготовки (Q = 449,54Н);n = 0, 4 – 0,8.Ymax = Cm·Qn = 0,026·61330,5 = 2,036мкм;Ymin = Cm·Qn = 0,026·61330.4 = 0,85мкмОтсюда, Ез = (Ymax - Ymin) = 1,186мкм.Погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента:Eu.u= hз·tgα = 0,4·tg10º = 71мкм.hз = (0,3-0,8) – допустимый износ режущего инструмента по задней поверхности; Принимаем hз = 0,4.α – задний угол инструмента.Погрешность станка. Принимаем по справочным материалам [8].Погрешность фрезерного станкаЕст = 20мкм.Определим величину погрешности приспособления.Епр – погрешность, вызванная неточностью приспособления.Епр =, (9.10.)где t – коэффициент, определяющий долю возможного брака;t = 3;λ1 и λ2 – коэффициенты, зависящие от кривой распределения;λ1 = 1/3; λ2 = 1/9;Еус = (0 – 15)мкм; Еи = (0 – 10)мкм.Определим величину допускаемого износа - U.U = β1·N = 0,3·6000 = 18000.β1 – коэффициент, характеризующий форму поверхности опор.Для призмы β1 = 0,3 – 0,5.Епр = = 21,53мкм.Погрешность базирования возникает при несовпадении технологической и измерительной баз. Погрешность закрепления обусловлена неоднородностью свойств поверхности обрабатываемой заготовки в (основном шероховатости и твердости), а также нестабильностью величины усилия закрепления.В данном случае погрешность базирования = 0, т.к. соблюдается постоянство баз.Отсюда, = = 21,53мкм.Исходя из расчетных данных найдем суммарную погрешность:Е∑ = К·;К = 1 – 1,2.Е∑ = К· = 1· = 76,84мкм.В этом случае условие соблюдается и, следовательно, требуемая точность обработки детали в приспособлении обеспечивается.9.6 Описание и расчет режущего инструментаВ настоящее время разработаны и широко используются в машиностроении конструкции резцов с механическим креплением трёх-, четырёх- , пяти- и шестигранных твёрдосплавных пластин, предназначенных для обработки заготовки из стали и чугуна. Многогранные пластины не перетачивают. После износа одной режущей кромки пластину переворачивают, и в работу вступает следующая режущая кромка. После износа всех режущих кромок пластину считают полностью использованной и обменивают. По величине главных углов в плане резцы с многогранными пластинами не отличаются от цельных напайных резцов с той же рабочей высотой и могут обеспечивать получение главного угла в плане равного 45,60 и 90 градусов. Для обеспечения положительных значений переднего угла, а также для завивания и дробления стальной стружки вдоль каждой из режущих кромок предусмотрены выкружки, формируемые при прессовании многогранных пластин. Радиусы при вершине пластины выбирают минимальными и равными 1-4 мм. Сочетание малой величины радиуса при вершине и большего переднего угла резца значительно уменьшает отжим детали и позволяет использовать резцы в условиях малой жёсткости станка. Для изготовления резцов общего назначения рекомендуются следующие марки твёрдого сплава: Т5К10, Т14К8, Т30К4, ВК6, ВК6М, ВК8 и другие. Для обтачивания круга из стали 40Х сВ=57 кг/мм2 конструируем токарный проходной прямой резец с механическим креплением многогранной пластины из твёрдого сплава. Главный угол в плане =60°. Обработку производим на токарно-винторезном станке модели 16К20. Глубина резания t=0,5 мм, подача S=0,67 мм/об.Для обеспечения главного угла в плане =60° и заданных режимов резания выбираем резец проходной прямой с трёхгранной пластиной.Для заданных режимов резания сечение срезаемого слоя F=t·S=0,5·0,67=0,335 мм2. По таблице 35(1,стр.79) находим, что для станка модели 16К20 при сечении срезаемого слоя F=0,335 мм2 резец должен иметь рабочую высоту Н=32 мм и диаметр описанной окружности пластины D=22 мм.Основные размеры резца:- рабочая высота резца Н=32 мм;- ширина державки резца В=22 мм;- высота державки резца Н1=32 мм;- длина резца L=170 мм. Выбираем материал резца:для державки- сталь 40Х ( твёрдость HRC 40-45, оксидировать);для трёхгранной пластины- твёрдый сплав Т14К8;для клина- сталь 45 (оксидировать);для винта- сталь 45 (головку винта калить до HRC 30-35).11. ЗаключениеВ ходе выполнения настоящейВКР проведен анализ технологичности детали «Вал», выбран способ получения заготовки, разработан прогрессивный технологический процесс изготовления детали «Вал», проведено сравнение технологического процесса в мелкосерийном производстве с технологическим процессом при массовом производстве. В первой части проекта проведен анализ исходных данных: описано функционального назначения детали, проведен анализ чертежа детали, выявлен комплект основных и вспомогательных конструкторских баз, проведен анализ детали на технологичность, сформулированы основные технологические задачи. Определен тип производства, выполнен Выбор исходной заготовки и экономически обоснован метод ее изготовления - методом прокатаПри разработке технологического процесса были выбраны технологические базы спроектирован маршрут обработки отдельных поверхностейопределена последовательность технологических переходов, выбраны средства технологического оснащения, рассчитаны и назначены режимы резания, проведено нормирование технологических операций, рассчитаны припуска. На основании выполненных расчетов и анализа оформлен комплект технологической документации.12. Список литературыСправочник технолога-машиностроителя . В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова -4-е изд., перераб. И доп. – М.- Машиностроение ,1986 .496с.,ил.Курсовое проектирование по технологии машиностроения .Минск, высшая школа 1975.288 с. Горбацевич А.Ф., Чеботарёв В.Н.Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Яковлева В.И В.Д.Элькинд, издательство «Машиностроение» Москва Б-66 1967г.Общемашиностроительные нормативы времени изд. «Машиностроение» Москва 1967. мелкосерийное и единичное производство 1 часть.Рудь В.Д. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учебное пособие.Курсовое проектирование по технологии машиностроения :методическое пособие по выполнению курсового проекта по технологии машиностроения. Херсон 1975. «Проектирование технологической оснастки» Учебное пособие для студентов специальности 7.090202/ Е.Э. Бергер - Херсон, ХНТУ, 2005. -70сСправочник «Станочные приспособления» 1-й том , под редакцией Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова, Москва «Машиностроение» 1984.Справочник «Станочные приспособления» 2-й том , под редакцией Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова, Москва «Машиностроение» 1984.Справочник технолога машиностроителя под редакцией А.Г Косиловой и Р.К .Мещерякова, Москва «машиностроение» 1986.Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя 1,2-й том.Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов – 2-е издание ,перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1983. – 277с.13. Справочник инструментальщика, И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; Под общ.ред. И.А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение. Ленинград.отд-ние, 1987 – 846с.: ил.14. Режимы резания металлов. Справочник.,Под ред. Барановского.Ю.В. Издательство «Машиностроение» .,М.:1972.с408.