Материал: Вал-шестерня

3. Расчёт межоперационных припусков, допусков и размеров

Припуски рассчитываются, с целью утонения размеров заготовки и для определения использованных размеров, и глубины резания при выполнениях перехода.

Для определения межоперационных припусков необходимо указать наименование поверхности, её окончательные размеры с точностью использования и шероховатости.

Расчёт припусков проводиться 2-мя методами аналитическим и статистическим Ra0,8 на длине L=43,5.

3.1 Аналитический метод

Расчет припусков аналитическим методом для тел вращения

Zmax=2Zmin+Ti-1 - Ti [3. с178 формула 24]

- максимальный припуск на выполняемый переход, мкм- минимальный припуск на выполняемый переход, мкм- допуск размера на предшествующем переходе, мкм- допуск размера на выполняемом переходе, мкм

 [3. с175 формула 24]

 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, мкм

 - Сумарное отклонение поверхностей на предшествующем переходе, мкм

 - Погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм

Расчет припусков на черновую обработку

 [3. С186 т.12]

 [3. С186 т.12]

где  - коробление - отклонение от прямолинейности, плоскостности, соосности, (в зависимости от вида заготовки), мкм.

 - отклонение при штамповки в разных половинах штампа, мкм.

 [3. С177 формула11]

 - удельное отклонение оси, мкм

 - расчетная длина, мм.

 [3. с186 т.16]

 [методичка]

 [3. С187 т.18]

 [1. С61 форм 3.32]

 - допуск на диаметр базовой поверхности, мкм

Припуск на чистовую обработку

 [3. С181 т5]

 [3. С181 т5]

 [3. С189 форм 38]

 - коэффициент уточнения

=0,06

Припуски на черновое шлифование

 [3. С181 т.5]

 [3. С181 т.5]

Припуски на чистовое шлифование

 [3. С181 т.5]

 [3. С181 т.5]

Расчет диаметров, мм

квалитет: Dmin=60,002 мм, Dmax=60,021 мм

квалитет: Dmin i-1 = Dmin i+2Zmin i = 60,002 + 0,1 = 60,102i-1= Dmin i-1+TD i-1 = 60,102 + 0,074 = 60,176

квалитет: Dmin i-1 = Dmin i+2Zmin i = 60,002 + 0,347 = 60,349i-1 = Dmin i-1+TD i-1 = 60,349 + 0,19 = 60,539

квалитет: Dmin i-1 = Dmin i+2Zmin i = 60,002 + 3,557 = 63,559i-1 = Dmin i-1+TD i-1 = 63,559 + 0,74 = 64,299

квалитет: Dmin i-1 = Dmin i+2Zmin i = 60,002 + 4,064 = 64,066i-1 = Dmin i-1+TD i-1 = 64,066 + 1,9 = 65,966

Таблица 7 - Результаты расчетов припусков аналитическим методом

Маршрут обработки	Квалитет	Элементы припусков				Допуск Т	2Zmin	2Zmax	Dmin	Dmax
		Rz	h
Заготовка	16	250	300	1602	-	1,9	7,184	9,061	67,186	69,082
Черновая обработка	14	50	50	96,12	375	0,74	6,070	7,260	61,116	61,852
Чистовая обработка	11	25	25	5,767	22,5	0,19	0,974	1,524	60,142	60,328
Черновое шлифование	9	10	20	-	-	0,074	0,1	0,216	60,042	60,112
Чистовое шлифование	6	5	15	-	-	0,023	0,04	0,091	60,002	60,021

Таблица 8 - Результаты расчетов припусков статистическим методом

Маршрут обработки	Квалитет	Допуск Т,мм	2Zmin, мм	2Zmax, мм	Dmax, мм	Dmin, Мм
Заготовка	16	1,9	5,9	7,777	67,802	65,902
Черновая обработка	14	0,74	3,2	4,36	63,442	62,702
Чистовая обработка	11	0,19	1,5	2,05	61,392	61,202
Черновое шлифование	9	0,074	0,8	0,916	60,476	60,402
Чистовое шлифование	6	0,023	0,4	0,451	60,021	60,002

Черновая обработка 2Zmin =3,2 [1. С42 т.3.13]

Чистовая обработка 2Zmin = 1,5 [1. С42 т.3.13]

Черновое шлифование 2Zmin =0,8 [1. С42 т.3.13]

Чистовое шлифование 2Zmin =0,4 [1. С42 т.3.13]

квалитет 2Zmax =2Zmin + Ti-1 - Ti = 3,2+1,9-0,74=4,36

квалитет 2Zmax =2Zmin + Ti-1 - Ti = 1,5+0,74-0,19=2,05

квалитет 2Zmax =2Zmin + Ti-1 - Ti = 0,8+0,19-0,074=0,916

квалитет 2Zmax =2Zmin + Ti-1 - Ti = 0,4+0,074-0,023=0,451

квалитет Дmini-1= 60,002 мм

Дmaxi-1= 60.021 мм

квалитет Дmin-1 = Дmini + 2Zmin = 60,002+0,4 = 60,402 мм

Дmaxi-1= Дmini + TДi-1 = 60,402+0,074 = 60,476 мм

квалитет Дmin-1 = Дmini + 2Zmin = 60,402 + 0,8 = 61,202 мм

Дmaxi-1 = Дmini + Tдi-1= 60,202+0,19 = 61,392 мм

квалитет Дmin-1 = Дmini + 2Zmin = 61,392 +1,7 = 62,702 мм

Дmaxi-1 = Дmini + Tдi-1 = 62,702 + 0,74 = 63,442 мм

4. Выбор и описание технологического оборудования

4.1 Фрезерно-центровальный полуавтомат Модель МР-76М

Рис. 1

Диапазон длины обрабатываемых деталей 100-500 мм.

Диапазон диаметров устанавливаемых в тисках деталей 20-160 мм.

Максимальный диаметр сверления 16 мм.

Максимальный диаметр фрезерования 150 мм.

Максимальный диаметр устанавливаемой фрезы 160 мм.

Максимальный диаметр подрезаемого торца (по стали 45) 50 мм.

Максимальный диаметр подрезаемой кольцевой поверхности (по стали 45) 100/80 мм.

Максимальный диаметр обточки шеек 100 мм.

Максимальный диаметр растачиваемых отверстий 100 мм.

Длина обточек шеек 40 мм.

Число шпинделей 4.

Габаритные размеры: длина*ширина*высота 3970*1750*2000мм.

4.2 Токарно-винторезный 16К20Ф3С32

Рис. 2

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной 500 мм. Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом 220 мм. Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах 1000 мм. Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе 55 мм. Наибольший ход суппорта поперечный 210 мм. Наибольший ход суппорта продольный 905 мм.

Количество одновременно управляемых координат 2. Точность позиционирования 0,01мм.

4.3 Вертикально-фрезерный 6Р12

вал шестерня допуск заготовка

Рис. 3

Размер рабочей поверхности стола (длина x ширина) 320 x 1250мм Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до поверхности стола 30 - 40мм Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины 350мм.

Наибольшее механическое перемещение стола:

Продольное 700 мм. Поперечное 240 мм. Вертикальное 370 мм.

4.4 Радиально-сверлильный 2Р55

Рис. 4

Наибольший диаметр сверления в стали средней твердости - 50мм.

Вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до образующей колонны) 450 - 1500 мм.

Расстояние от нижнего торца шпинделя до плиты - 470 - 1500мм.

Наибольшее вертикальное перемещение рукава по колонне - 680мм.

Наибольшее осевое перемещение шпинделя - 350 мм.

Конус шпинделя - Морзе 5.

4.5 Зубофрезерный Kalibo Y3150H

Рис. 5

Максимальный диаметр заготовки - 500 мм.

Максимальный нарезаемый модуль - 8 мм.

Скорость вращения шпинделя - 40 - 250 об/мин.

Скорость подачи шпинделя - 0,4 - 4 мм/об.

Расстояние между осью фрезы и осью стола- 30 - 330 мм.

Расстояние между осью фрезы и столом - 235 - 535 мм.

Максимальный угол поворота фрезы - 240°.

Максимальное перемещение червячной фрезы- 55 мм.

Максимальный размер червячной фрезы Ø х L - 160×160 мм.

Диаметр стола/отверстия - 510/80 мм.

Т - образный паз стола - 6×M12.

4.6 Кругло-шлифовальный 3М131

Рис. 6

Диаметр обрабатываемой детали - 280мм. Длина детали - 700мм Мощность электродвигателя главного движения - 11,5кВт. Габариты - 3176 х 1250 х 2170мм. Масса - 6835 кг.

5. Приспособление

Фрезерно-центровальная

УСП

, 015 Токарно - винторезная с ЧПУ:

Поводковый патрон ГОСТ 2571-71

Поводковый хомут d=60 ГОСТ 2578-70

Центр вращающийся ГОСТ 8742-75

Центр упорный ГОСТ 13214-79

Вертикально-фрезерная:

УСП

Радиально-сверлильная

УСП.

-Зубофрезерная

УСП

,040 Круглошлифовальная:

Поводковый патрон ГОСТ 2571-71

Поводковый хомут ГОСТ 16488-70

(2)Центр упорный ГОСТ 13214-79

6. Выбор режущего инструмента

005 Фрезерно-центровальная:

(2) Фреза торцевая насадная со вставными ножами оснащенными пластинами из твердого сплава, D=100мм, B=50мм, H при ф45°=10мм, d=32мм, ГОСТ 24360-80

(2)Центровочное сверло комбинированное d=8,5, D=20мм, L=103мм, l=14,2мм ГОСТ 14952-75

; 015Токарно-винторезная:

Резец ЧПУ для контурного точения с пластинками твердого сплава Т15К6 ГОСТ 3882. H=20; B=16; L=125

Токарный отрезной резец ГОСТ 18874-73. Н=20мм, В=12мм, L=120мм, l=50мм, а=3мм

Токарный отрезной резец ГОСТ 18874-73. Н=25мм, В=16мм, L=140мм, l=60мм, а=5мм

Токарный резьбовой резец с пластинами из твердого сплава ГОСТ 1885-73. H=32мм, В=20мм, L=170мм, l=10мм, n=5мм

Вертикально-фрезерная:

Шпоночная немерная фреза с цилиндрическим хвостовиком ТУ 2-035-858-82 D=16мм, L=92мм, l=32мм, d1=20мм

Концевая фреза с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 17025-71. D=16мм, L=83мм, l=26мм

Радиально-сверлильная:

Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 866-77. L=148мм, l=97мм

Машинный метчик для нарезания метрической резьбы ГОСТ 8859-74. D=10мм, L=140, l=25мм

Зубофрезерная:

Червячная фреза. D=160мм, В=18мм, d=50мм, Z=12, m=10.

, 040 Кругло-шлифовальная:

Шлифовальный круг ПВД 24А40НСМ25К8

ПВД - плоский с двусторонней выточкой

А - материал абразивных зерен белый электрокорунд

Н - зернистость (для предварительного шлифования)

СМ2 - твердость (средне мягкий)

- структура круга №5 средняя

К8 - разновидность керамической связки К8 (для электрокорундовых кругов)к=600 мм Вк=63 мм

7. Выбор измерительного инструмента

) ШЦ-III-0-125 0,1 ГОСТ 166 Штангенциркуль нониусный

) Микрометр 150-0,5мм ГОСТ 6507-90

) Калибр-плоский В=20 мм ГОСТ 24121-80

) Калибр пробка M10 Н7 мм.

) Калибр - пробка D=8,5, L=76, d=8. ГОСТ 14810-69

) Калибр-скоба ГОСТ 18360

Определение режимов резания и норм времени

Токарно-винторезная (Режимы резания)

.Точить Ø 60 до Ø62,7 по длине 44,5 √Rа 12,5.

Глубина резания

 мм, где- максимальный диаметр, мм [Чертеж]- минимальный диаметр, мм мм [Чертеж]

Назначаем Подачу

Назначаем Скорость резания

Поправочный коэффициент по скорости резания

Частота вращения

- скорость резания, м\мин

Поправочный коэффициент на скорость резания Кvn=1

 коэффициент интенсивности напряжения [6. С43 к.5]

 коэффициент состояния поверхности заготовки [6. С43 к.5]

 коэффициент схемы установки заготовки [6. С43 к.5]

 коэффициент геометрических параметров режущего инструмента

 мин

где L - длина обрабатываемой поверхности, мм- частота вращения шпинделя, мин-1- подача, мм\об

Остальные расчеты производятся аналогично, поэтому сводим результаты в таблицу.

Таблица 9 - Результаты режимов резания

№ перехода	Наименование перехода	Расчет размеров		Режим обработки					To, мин	Tв, мин
		Диаметр, мм	Длина мм	t, мм	i.	S, мм/об	N об/мм	U, м
1	Токарно-винторезная Точить Ø60 до Ø62,7 по дине 44,5 √Rа 12,5	69,8	44,5	3,55	1	0,54	465	102	0,18	56,64 56,64
2	Точить Ø70 до Ø70 с одновременным образованием торца и гантели R=8 на длине 56,5 √Rа 12,6	79,8	56,5	4,9	1	0,54	407	102	0,26
3	Точить Ø140,72 до Ø146,22 на длине 100 на проход √Rа12,5	15,3	109,6	3,54	1	0,54	189	91	1,07
4	Точить фаску 2×45о на Ø60к6 √Rа 6,3	62,7	2	2	0,71	472	93	0,01
5	Точить Ø 60К6 до Ø61,2 с одновременным образование торца на длине 43,5 √Rа 6,3	62,7	44,5	0,75	1	0,71	472	93	0,13
6	Точить фаску 2×45о на Ø 114,72 √Rа 6,3	146,22	2	2	1	0,71	202	93	0,01
7	Точить Ø144,72 до Ø144,72 на проход √Rа 6,3	146,22	109,6	0,75	1	0,71	202	93	0,76
8	Точить канавку на Ø60к6 шириной 5 Ø59 √Rа 6,3	59	5	1	1	0,54	502	93	0,02

время связанное с установкой [5 стр. 65. К6]

 время связанное с переходом [5 cтр. 116]

 вспомогательное время на контрольные измерения [5 стр. 196]

 вспомогательное время на приемы управления станком [5 стр. 223]

вспомогательное время на приемы управления станком [5 стр. 332 прил. 7]

 мин

 операционное время

 , время на обслуживание рабочего места [5. С223 К45. Л1.]

 мин

, время в процентах от оперативного времени [5. С223 К45. л1.]

 мин время перерыва

 мин штучное время

 мин подготовительно-заключительное время [5. С237 К47]

 мин штучно-калькуляционное время

Таблица 10 - Результаты режимов резания

№ перехода	Наименование перехода	Расчет размеров		Режим обработки					To, мин
		Диаметр мм	Длина мм	t, мм	l	S, мм/об	N, об/мм	U м
1	Радиально-сверлильный. Сверлить отверстие на торце вала Ø 55к6 Ø8,5 на длину 26	8,5	26	4,25		0,07	1087	29	28,775
2	Снять фаску 1×45	8,5	1	1		0,09	1023	0,01
3	Нарезать резьбу	10	26	0,75		1,5	325	0,05

Находим глубину сверления за 1 проход, мм

 мм

Находим глубину нарезания метрической резьбы за 1 проход, мм

 мм

 мин

 мин

 мин

[5 стр. к 8]

 [5 стр. 137]

 [5 стр. 196]

 [5 стр. 233]

 [5 стр. 242]

 мин

 мин

 [5. С223 К45. л1.]

 мин

[5. С223 К45. л1.]

 мин

 мин

мин [5. С237 К47]

 мин

Таблица 11 - Результаты режимов резания

№ перехода	Наименование перехода	Расчет размеров		Режим обработки					To, мм	Tв, мм
		Диаметр мм	Длина мм	t, мм	l	S, мм/об	N, об/мм	U м
1	Зубофрезерная. Фрезеровать зубья на Ø 144,72 на длине 100. Число зубьев 12 m10	144,72	100	22	1	0,75	40	18,2	31.9	59,40

Выбираем режущий инструмент

Угол заточен передней поверхности зубьев фрезы  [прил. 2, с.160] Наклон зуба фрезы и зуба нарезаемого колеса одноименный.

Назначаем режим резания. Нарезаем зубья за 1 рабочий ход. В этом случае колеса . Обычно черновые червячные фрезы профилируют такими, чтобы ими можно было нарезать зубья на полную глубину, но оставляя припуск на окончательную обработку лишь по боковым сторонам зуба.

Тогда

Назначаем подачу

 [7, с.27 К3]

 по механической хар-ки стали [7, с.29 К4]

 по кол-ву осевых перемещений фрезы [7, с.29 К4]

 по углу наклона зубьев колеса [7, с.29 К4]

 по кол-ву проходов [7, с.29 К4]

 по классу точности фрезы [7, с.29 К4]

 по паспортным данным S=0,75мм/об

Период стойкости фрезы

 [7, с.161 Прил 3]

Скорость главного движения резания

 м/мин

 по механической хар-ки стали [7, с.30 К5]

 по кол-ву осевых перемещений фрезы [7, с.30 К5]

 по углу наклона зубьев колеса [7, с.30 К5]

 по кол-ву проходов [7, с.30 К5]

 м/мин

Частота вращения фрезы

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nд=40мин-1

Действительная скорость главного движения резания

м/мин

Находим мощность, затрачиваемую на резание

 [7, с.30 К5]

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка.

У станка Y3150H

,09 < 8,1 т.е. обработка возможна

Основное время

мин

[5, с.74 К9]

 [5, с.215 К43]

 [5, с.225 К45]

 [5, с.236 К46]

 [5, с.256 К67]

 мин

 мин

 [5. С223 К45. л1.]

 мин

[5. С223 К45. л1.]

 мин

 мин

мин [5. С237 К47]

 мин

Заключение

В курсовом проекте разработан технологический процесс механической обработки детали вал-шестерня для серийного производства.

Все выбранные приспособления, режущий инструмент являются стандартными, что ускоряет технологическую подготовку производства и уменьшает затраты.

В технологическом процессе применены стандартные измерительные инструменты.

В работе проведен анализ технологичности детали, вследствие чего определено, что деталь является технологичной. Проведен выбор заготовки детали для данного типа производства, в качестве заготовки выбрана штамповка. Рассчитаны межоперационные припуски и размеры детали, приведен размерный анализ детали. Разработан маршрутный и операционный техпроцесс обработки детали. Рассчитаны режимы резания, проведено нормирование операций.

Таким образом разработанный технологический процесс является прогрессивным, обеспечивает повышение качества детали, сокращение трудовых и материальных затрат на реализацию.

Список использованной литературы

1.     Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения», 1985 - 184 с.

2.      Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др; Под общ. ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

.        Справочник технолога - машиностроения в 2-х т. Т. 1/ Под ред. Г. Косиловой, Р.К. Мещерекова, 4-е издание, перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1985 - 656 с.

.        Гельгафт Ю.И Справочник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностр. спец. Техникумов. -2-е изд., перераб- М.: Высш. шк., 1986-271 с.

.        Общемашиностроительные нормативы вспомогательного, на обслуживание рабочего места, подготовительно - заключительного времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Среднесерийное и крупносерийное производство./Под редакцией Н.М. Федосова. - М: Машиностроение, 1984 - 472 с.

.        Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ. Справочник / под ред. В.И. Гузеева. М.: Машиностроение 2005. 365 с.

.        Общемашиностроительные нормативы режимом резания для технологического нормирования работ на металореж. Станках часть 2 издательство «Машиностроение», 1974 г.