Материал: Разработка технологического процесса изготовления вала и конструкции технологической оснастки

Dрасчет торц.черн. = 5,9 + 0,266 = 6,166

Dрасчет. загот. = 6,166 + 0,418 = 6,584

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значение допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер Dmin» определим их значения для каждого технологического перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру:

Dmax загот. = 6,584 + 0,75 = 7,334

Dmax торц.черн. = 6,166 + 0,12 = 6,286

Dmax торц.чист. = 5,9 + 0,012 = 5,912

Предельные значения припусков Zmax определяем как разность как разность наибольших предельных размеров и Zmin - как разность наименьших предельных размеров предыдущего и выполняемого переходов:

Zmax торц.чист. = 6,286 - 5,912 = 0,374 мм

Zmax торц.черн. = 7,334 - 6,286 = 1,048 мм

Zmin торц.чист. = 6,166 - 5,9 = 0,266 мм

Zmin торц.черн. = 6,584 - 6,166 = 0,418 мм

Общие припуски Z0min, Z0max определяем, суммируя промежуточные припуски:

Z0min = 418 + 266 = 684 мкм

Z0max = 1048 + 374 = 1422 мкм

Рассчитанные составляющие припусков, допусков на припуски и промежуточных размеров занесем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Элементы припуска

2Zmin, мкм

D расчет, мм

δ, мкм

D

Rz, мкм

H, мкм

ρ, мкм

Dmin

Dmax

Zmin, мкм

Zmax,мкм

Заготовительная

150

250

1820

2 · 2220

6,584

750

6,584

7,334

Торцевание черновое

50

50

109

2 · 209

6,166

120

6,166

6,286

418

1048

Торцевание чистовое

30

30

73

2 · 133

5,9

12

5,9

5,912

266

374

.2 Обоснование сортамента заготовки или метода ее изготовления

На выбор метода получения заготовки влияют: материал детали, ее размеры, форма, назначение и технические требования на изготовление, объем выпуска. Внимание при выборе заготовки уделяется обеспечению заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Материал детали сталь 12Х18Н10Т.

В нашем случае данный вал имеет небольшое число ступеней, однако разница между наименьшим и наибольшим диаметрами велика. Производство мелкосерийное. Будем использовать холодный нормальный прокат.

Виды поставляемой продукции данной стали следующие: прокат круглого (Ø8-160 мм), квадратного (кв.28-200 мм) сечений, прутки обточенные и со специальной отделкой поверхности, полоса кованая и катаная, сутунка.

Длина прутков выбирается из ряда: 600, 1200, 1800,…мм. Поэтому для изготовления данного вала, с учетом рассчитанных припусков и ширине отрезного резца, целесообразно выбрать пруток Ø22 мм и длиной 1800 мм. В этом случае будет наиболее экономично использован материал. Данный пруток будет разрезаться на 14 заготовок.

.3 Расчет режимов резания при торцевой обработке

К режимным параметрам этого вида обработки относятся глубина резания t, подача S и скорость резания V.

Глубина резания t (мм), как правило, определяется припуском на обработку. При черновой обработке весь припуск снимается за один проход, а при выполнении чистовых операций общий припуск делится на промежуточные: предварительный и окончательный припуск. На предварительном снимается до 70% общего припуска.

В нашем случае глубина резания t<3 мм.

Подача S (мм/об) зависит от материала обрабатываемой детали, схемы обработки, глубины резания, заданной шероховатости обработанной поверхности, геометрии режущей части инструмента, типа резца и т. п. Значение подачи может быть найдено по рекомендациям и расчетным путем с использованием эмпирических формул.

Значение S рассчитаем по формуле:

= 0,14.

Скорость резания вчисляем по формуле:

,

где Cv, Kv - коэффициенты;

m, x, у - показатели степени;

Т - стойкость инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об.

В нашем случае значения коэффициентов Cv, х, у, и m составляют:

Cv = 110; у = 0,45; х = 0,2; m = 0,15; Т = 60 мин.

Коэффициент Кv является произведением ряда коэффициентов:

Кv = Кmv Кпv Киv Кjv Кj1v Кrv Кqv,

где Кmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки (в нашем случае равен 1,0); Кпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя (0,9); Киv - коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента (1,0); Кjv - коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца (0,7); Кj1v - коэффициент, учитывающий влияние вспомогательного угла в плане резца (0,85); Кrv - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца (1,03); Кqv - коэффициент, учитывающий сечение державки (0,97).

Кv =1,0·0,9·1,0·0,7·0,85·1,03·0,97 = 0,54.

Тогда .

К технологической оснастке относятся вспомогательные сменные устройства, устанавливаемые на станках с целью расширения их технологических возможностей, установки и закрепления заготовок и инструмента, облегчения условий работы токаря, повышения производительности труда и точности обработки.

В процессе обработки режущий инструмент совершает движение относительно заготовки, поэтому требуемое расположение поверхностей детали можно обеспечить только в том случае, если заготовка будет занимать определенное положение в рабочей зоне станка - это положение достигается в процессе установки ее в приспособление, т.е. включает базирование - придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат и закрепление - приложение сил или пар сил для обеспечения постоянства и неизменности положения заготовки, достигнутого при базировании.

Основные требования к закреплению заготовок:

• закрепление должно обеспечить надежный контакт заготовки с опорами приспособлений и гарантировать надежное положение заготовки в процессе обработки;

• силы закрепления не должны вызывать больших деформаций и смятия баз;

• закрепление должно выполняться с минимальными затратами времени и сил токаря;

• необходимо применять такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность закрепления;

• в качестве баз следует использовать простые по форме поверхности.

Конструктивными элементами приспособлений являются установочные и зажимные устройства.

Установочные элементы называют опорами. Они делятся на основные, координирующие обрабатываемую заготовку в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, и вспомогательные, которые подводят к детали в точках приложения сил резания или сил зажима после того, как заготовка займет определенное положение. Основные опоры бывают постоянные - спорные пальцы или пластины; регулируемые - домкраты и плавающие. Последние два вида опор используются, если заготовка занимает неустойчивое положение.

Зажимные устройства предназначены для доведения заготовок до установочных элементов приспособления или для их отведения, а также они создают силы зажима, противодействующие силам резания. Зажимное устройство обычно состоит из силового механизма и привода. Приводы могут быть механические, пневматические, гидравлические, электрические, магнитные и т.д. По степени специализации приспособления подразделяются на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные приспособления применяют для закрепления заготовок, размеры которых в значительной степени различаются между собой (например, универсальный трехкулачковый патрон). Специализированные приспособления (цанговые и мембранные патроны, оправки и др.) применяются при обработке группы деталей, сходных по размерам, конфигурации и технологии изготовления. Специальные приспособления применяются при обработке определенных деталей или при выполнении определенной операции.

Универсальные приспособления используют в единичном и мелкосерийном производствах, а специализированные и специальные - в крупносерийном и массовом.

При выполнении схемы закрепления заготовки на токарном станке обычно указывают и схему базировании. Примеры выполнения схем установок и базирования представлены на рис. 6.

Рис. 6 . Схемы установа и базирования вала: а - установка вала в центрах, б - базирование вала в центрах, в - установ вала в трехкулачковом патроне, 1,2,3,4,5,6 - опорные точки

Рис. 5. Поводковый патрон (Их применяют при обработке деталей в центрах 4 и 6 станка. Передача вращения осуществляется поводковым патроном 1 через палец-поводок 2 хвостовику 3 хомутика, который крепится на детали 5 винтом)

В нашем случае при обработке заготовки будем применять поводковые патроны (см. рис. 5). Они используются на токарных станках при обработке заготовок деталей типа вала в центрах станка. За счет применения подобных станочных приспособлений исключается необходимость перестановки заготовки, что обеспечивает сокращение времени на операцию, повышает производительность и точность обработки. Кроме того, появляется возможность смены деталей без остановки станка.

Поводковый патрон через палец-поводок и хвостовик хомутика, который крепится на заготовке винтом, передает вращение заготовке.
Универсальный поводковый патрон предназначен для базирования заготовок типа вала и передачи им крутящего момента при обработке в центрах на токарных станках, в том числе с ЧПУ.

В отверстии корпуса хвостовика установлен плавающий центр и пружина, расположенная между резьбовыми втулками. В задний торец центра установлена штанга. Корпус патрона имеет выточку под диск, в котором закреплены через 120° три неподвижных пальца. На диске установлены также три пальца, на которых закрепляют сменные эксцентриковые кулачки с зубчатыми поверхностями и поворотный кожух. Диск, поворачиваясь, увлекает за собой кулачки, которые пазами охватывают неподвижные пальцы и, перемещаясь вместе с диском, поворачиваются относительно пальцев, в результате чего кулачки равномерно зажимают заготовку, передавая ей крутящий момент. При повороте кожуха против часовой стрелки кулачки раскрываются и фиксируются подпружиненным фиксатором.

6. Нормирование технологического процесса

Техническое нормирование - установление нормы времени на выполнение определенной работы. Величина затрат времени на изготовление детали при заданном качестве - один из основных критериев оценки совершенства технологического процесса. Наиболее распространены аналитически-исследовательский и аналитически-расчетный методы оценки. Первый основан на хронометрировании работ и применяется в массовом и крупносерийном производстве, второй - на математическом расчете норм времени и применяется в индивидуальном и серийном производстве.

Норма времени на одну деталь определяется по формуле:

Тшк = Тшт +Тпз/N, (мин)

где Тшк - штучно-калькуляционное время, мин; Тшт - штучное время, мин; Тпз - подготовительно-заключительное время, мин; N- количество деталей в партии, шт.

Подготовительно-заключительное время устанавливается на всю партию деталей и затрачивается на изучение рабочего чертежа детали, получение заготовок и сдачу деталей, подготовку рабочего места и т. п. Принимают его в зависимости от сложности детали и партии обрабатываемых заготовок.

Тшт = Топ + (1 +), (мин),

где К - коэффициент, учитывающий время на техническое и организационное обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности рабочего в процентах к оперативному времени:

К = (Тоб + Тп) / Топ·100

где Тоб - время на организационное и техническое обслуживание рабочего места;

Тп - время на отдых и личные надобности.

К=(20+30)/5 ·100 =0,1

Тшт=5+(1+0,1/100)=6,001 мин

Тшк=6,001+60/5000=6,013 мин

Таким образом, техническая норма времени составляет 6,013 мин.

Заключение

В курсовом проекте разработаны технологические процессы на механическую обработку детали «Вал» в условиях мелкосерийного производства. Описаны назначение детали, конструкторские и технологические особенности.

Проведена оценка технологичности конструкции детали. Проанализирован и выбран метод получения заготовки, произведен расчет минимальных припусков под обработку.

На основании расчета предложен технологический маршрут обработки детали. Произведены расчеты режимов резания.

В проекте подобрана и спроектирована технологическая оснастка.

Литература

1.       Справочник конструктора-машиностроителя в 3-ёх томах. Т.1 - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979.

.         Справочник конструктора-приборостроителя. Проектирование. Основные нормы/В. Л. Соломахо, Р. И. Томилин, Б. В. Цитович, Л. Г. Юдовин. - Мн.: Выш. шк., 1988.

3.      Технология обработки материалов. Курсовое проектирование. В 2 ч. Ч.1: Выбор инструмента и назначение режимов резания.: Учебное пособие/ Сост: Г. М. Шахлевич и др. - Мн.: БГУИР, 2001.

.        Технологические процессы изготовления типовых деталей электронной аппаратуры. В 2 ч. Ч.1: Технология изготовления осей, валов, втулок, зубчатых колес и многоосных деталей: Учебное пособие/ А. А. Костюкевич, Г. М. Шахлевич. - Мн.: БГУИР, 2002.

.        Машиностроение. Энциклопедия. Т. III -3. Технология изготовления деталей машин/ Под общ. ред. А. Г. Суслова - М.: Машиностроение, 2000.

.        Типовые технологические процессы изготовления деталей машин: Учебное пособие/ Ткачев А.Г., Шубин И.Н. - Тамбов: ТГТУ, 2004.