Основные этапы разработки технологического процесса на основании последних достижений науки и техники

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

1402.110300.908 ПЗ





Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

83

1402.110300.908 ПЗ



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



1402.110300.908 ПЗ



 Разраб.

Апаев Д.М.

 Провер.

Я.гафаров И.И

 Реценз.



 Н. Контр.

Давлеткулов 

 Утверд.

Криони Н.К

Разработка перспективного технологического процесса изготовления детали «вал»



Лит.

Листов



УГАТУ  КТО-422ус

Аннотация

         Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал» в условиях среднесерийного производства

Выпускная квалификационная работа. Уфимский государственный авиационный технический университет, 2017.

В работе рассмотрены вопросы проектирования технологического процесса изготовления вала в условиях среднесерийного производства.

Предложено:

- применение нового технологического процесса изготовления детали в условиях среднесерийного производства;

- получение заготовки методом штамповки;

- предложена конструкция нового токарного поводкового патрона с центром с приводом с торца, что позволяет обработать на токарных операциях деталь за один установ, а не за два;

- спроектирована червячная сборная фреза;

- спроектировано приспособление для контроля биения;

- на основе проведенных научных исследований описана методика повышения стойкости быстрорежущих сталей.

ВКР состоит из пояснительной записки в размере   страниц, содержащей     таблиц,    рисунков, и графической части, содержащей    листов.






         Введение

Важнейшим элементом экономики любой страны является машиностроение. 

В основе любой промышленности лежит производство, а основным элементов производства является технологический процесс. Именно он определяет свойства получаемой продукции, качество, конкурентоспособность, себестоимость издания.

Общеизвестен тезис о повышении качества продукции, но спроектировать деталь или изделие с заданными свойствами недостаточно. Главной задачей в этой области является решение проблем реализации качества изделия в процессе его изготовления. Это может обеспечить только полноценный, правильно организованный технологический процесс, соответствующий всем параметрам и требованиям конкретного производства. 

Компьютеризация конструкторской и технологической подготовки производства на машиностроительных предприятиях позволяет решить ряд принципиальных проблем: резко сократить сроки подготовки производства при переходе на выпуск новых изделий; повысить качество документации всех видов; перейти там, где это возможно, на безбумажную технологию; существенно улучшить управление подготовкой производства; решить кадровые вопросы. Понимание необходимости компьютеризации конструкторского проектирования и технологической подготовки производства свойственно сегодня большинству руководителей предприятий. Современные условия производства, когда производится попытка перевести страну на режим рыночной экономики, предъявляют к технологическим процессам несколько иные требования, чем раньше. Прежде всего, современные технологии должны быть гибкими, т.е. быть готовыми к быстрой смене номенклатуры изготавливаемых изделий. Они должны быть пригодны для изготовления разнообразных по ассортименту изделий, так как многие изделия не имеют массового спроса, то их изготовление должно осуществляться на таком оборудовании и таким инструментом, чтобы легко, без больших затрат можно было перейти на изготовление новых, более совершенных изделий и при этом сохранить нужное качество.

Важными требованиями является также и универсальность технологических процессов, т.е. создание групповых и типовых технологических процессов.

Большое будущее открывается при использовании технологий по конверсионной программе. Многие существующие в военно-промышленном комплексе технологи не имеют аналогов в мировой индустрии, но они еще не нашли широкого применения в промышленности, выпускающей мирную продукцию. Осуществление конверсионных программ - есть огромный потенциал для организации новых производств.

Технологическая подготовка производства- один из важнейших этапов при создании детали. Использование CAD/CAM систем значительно уменьшает время подготовки	 и позволяет избежать множество ошибок, тем самым ускоряя и удешевляя производство. 

В данном проекте разрабатывается техпроцесс изготовления вала.

Цель ВКР – научиться выполнять основные этапы разработки технологического процесса на основании последних достижений науки и техники. 
























1 Технологическая часть









1.1 Исходные данные для разработки технологического процесса



Исходными данными для проектирования технологических процессов являются сборочный чертеж узла, спецификация, чертежи деталей, программа выпуска. Также основой для модернизации технологических процессов является базовые варианты технологических процессов.

На проектируемом участке будет производиться механическая обработка вала с зубчатой ступенью выносной коробки агрегатов авиационного двигателя. 

Выносная коробка агрегатов представляет собой коробку передач, состоящую из ряда цилиндрических шестерен, размещенных в литом корпусе из магниевого сплава. 

ВКА связана с КДА (коробка двигательных агрегатов) гибким валом, конструкция которого позволяет компенсировать несоосность и перекос осей соединяемых выходных валов ВКА и КДА. 

КДА предназначена для передачи крутящего момента от ЦКП (центральная коническая передача) на агрегаты, обслуживающие системы двигателя, а также передачи крутящего момента от ВКА на агрегаты двигателя и на вал РВД (ротор высокого давления) для его раскрутки при запуске двигателя. 

Изготавливаемые детали входят в состав авиационного турбореактивного двигателя АЛ-31Ф с управляемым вектором тяги.



1.2 Анализ объекта производства



Деталь работает в условиях действия радиальных и осевых нагрузок. 

Марка материала детали– сталь 30ХГСА  ГОСТ 4543-71.

Масса – 1,81 кг.

Годовая программа выпуска – 10000 шт.







	В таблице 1.1 приведен химический состав стали 30ХГСА.

	В таблице 1.2 приведены физико-механические свойства стали 30ХГСА.

         Таблица 1.1 - Химический состав стали, %



        Таблица 1.2 - Механические свойства



Согласно таблицам 1.2. и 1.3 химический состав и механические свойства стали 30ХГСА вполне соответствуют служебному назначению изготавливаемого из нее детали «Вал».

Анализ чертежа детали выполняем для того, чтобы убедиться в обоснованности и правильности задания требований к поверхностям деталей на чертеже, необходимых при разработке технологического процесса (ТП), и при необходимости внести предложения об изменении требований.

Марка материала – сталь 30ХГСА, указана в основной надписи. 

На чертеже даны все размеры, необходимые для изготовления и контроля детали. Точность размеров задана комбинированным способом в виде посадки, квалитета точности и предельных отклонений по ГОСТ 2307-79. 

Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками принимаем по ГОСТ 30893.1-2002: h12, Н12; ±IT12/2.

Шероховатость поверхностей указана непосредственно на изображении и в правом верхнем углу чертежа. 

Предельные отклонения формы и расположения поверхностей указываются на чертеже – биение отверстия диаметром 47H7 относительно базы Б 0,03 мм,  биение поверхности  диаметром 70h11 относительно базы Б 0,04 мм, биение поверхн. диаметром 40H7 относительно базы Б 0,03 мм.

Фаски и радиусы закруглений выполнены по ГОСТ 10948-64.

Таким образом, рабочий чертеж вала содержит необходимую графическую информацию для полного представления о его конструкции. Указаны все размеры, отклонения от правильности, геометрических форм, проставлены шероховатости поверхностей.

Расположение поверхностей обеспечивает свободный доступ режущего инструмента, возможность применения стандартного режущего и мерительного инструмента. 

Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей вала определяется конструкцией узла и условиями работы детали. Точность поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы детали заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный.

Создадим электронную модель изделия для визуального отображения конструкции изделия в процессе выполнения проектных работ, для изготовления чертежной конструкторской документации в электронной или бумажной форме.

Создание твердотельной модели детали «Вал» осуществляем в среде Компас 3D, выдерживая размеры по чертежу (см. рисунок 1.1).



 

Рисунок 1.1 – Модель детали «Вал»

После построения твердотельной модели детали и присвоения материала (сталь конструкционная легированная 30ХГСА или близкий ему по свойствам) вычисляем основные массовые характеристики детали (см. рисунок 1.2)





Рисунок 1.2 – МЦХ детали «Вал»

1.3 Анализ технологичности конструкции детали



Все обрабатываемые поверхности детали на чертеже нумеруем в зависимости от их служебного назначения. 

Однотипные поверхности, например, на равнорасположенные отверстия, пазы или плоскости, нумеруем однократно.

Поверхности, полученные одним инструментом, например, пазы, отверстия, нумеруем однократно.

Результаты нумерации поверхностей детали приведены на рисунке 1.3



Рисунок 1.3 – Систематизация поверхностей

Анализ технологичности детали выполняем с целью выявления возможности снижения себестоимости обработки детали путем совершенствования ее конструкции.

К критериям технологичности детали относятся:

а) технологичность заготовки,

б) технологичность конструкции детали в целом,

в) технологичность обрабатываемых поверхностей.

Рассмотрим выполнение этих критериев применительно к заданной детали.

Технологичность заготовки

Деталь – вал изготавливается из прутка в условиях единичного и мелкосерийного  производства или из штамповки в условиях серийного. Конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки.

Таким образом, заготовку можно считать технологичной.

Технологичность конструкции детали в целом

Поверхности детали имеют квалитеты и шероховатости, соответствующие их служебному назначению. Максимальное значение данных параметров следующее:

- квалитета: JT7 – на пов. 18 , 8, 6;

- шероховатости: Ra 2,5 на пов. 6, 8, 15, 18;

- биение 0,03 пов. 18 , 8, 6 относительно оси.

Следовательно, хотя точность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной и повышенной точности.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный.

Из анализа следует, что конструкцию детали в целом можно считать технологичной.

Определение типа производства 

В зависимости от типа производства будем определять общие подходы к выбору организации технологического процесса, виду заготовки, назначению припусков.

Различные типы производства характеризуются различной величиной коэффициента закрепления операций. Для его расчёта необходимо знать трудоёмкость изготовления детали, последовательность обработки и количество станков.

Тип производства по заданию на дипломное проектирование- крупносерийное определим упрощенно в зависимости от массы детали и программы выпуска. 

По [6] при массе детали 1,81 кг и годовой программе выпуска Nг = 10000 шт производство – среднесерийное.

Т.к. производство среднесерийное, то в зависимости от программы и номенклатуры выпускаемых деталей форма организации техпроцесса – будет поточная или переменно- поточная.

В соответствии с этим необходимо использовать как универсальное так и специальное оборудование, станки-автоматы, механизированную оснастку, специальный режущий и мерительный инструмент, оборудование размещать по ходу технологического процесса.



1.4 Разработка исходной заготовки



Произведем технико-экономическое сравнение двух методов получения заготовки:

Вариант 1: штамповка на ГКМ.

Вариант 2: штамповка на КГШП.

          

           1.4.1 Конструирование и расчет заготовки, полученной методом штамповки на КГШП



Штамповочное оборудование: КГШП.

Нагрев заготовки: индукционный.

Исходные данные для расчета.

Масса поковки вычисляется по формуле

М = МдКр                                                     (1.1)

где Кр – расчетный коэффициент, Кр =1,4  [2].

М = 1,811,4 = 2,53 кг.

Класс точности – Т3 [2].

Группа стали – М1 [2].

Степень сложности.

Диаметр, описывающей поковку фигуры (цилиндра) равен

D= 701,05 = 73,5 мм.

Высота поковки равна

H= 1771.05 = 185,9 мм.

Масса описывающей фигуры (расчетная), кг вычисляется по формуле

m = V? ,                                                     (1.2)

где V – объем, мм3;

       ? – плотность стали, кг/мм3.

Объём описывающей фигуры вычисляется по формуле

V = ?  d2  l/4,                                                 (1.3)

V = 3,1473,52185,9/4 = 7,88105 мм3.

Тогда масса описывающей фигуры равна

m = 7,8510-67,88105 = 6,18 кг.

Отношение массы детали к массе описывающей фигуры равно

М / m = 2,53/6,18 = 0,4.                                                    

Тогда по [2] степень сложности – С2.

Исходя из М1, Т3 и С2 исходный индекс равен 12 [2].



Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская) [2].

Припуски и кузнечные напуски:

Основные припуски на размеры, мм:

1,7 мм – диаметр 70 и чистота поверхности 6,3;

1,7 мм – диаметр 52 и чистота поверхности 6,3;

1,7 мм – диаметр 40 и чистота поверхности 2,5;

1,6 мм – диаметр 24 и чистота поверхности 6,3;

1,8 мм –длина 151 и чистота поверхности 6,3;

2,0 мм – общая длина 177 и чистота поверхности 6,3;

1,7 мм – длина 55 и чистота поверхности 6,3;

1,7 – длина 46 и чистота поверхности 6,3.

Дополнительные припуски, учитывающие:

- смещение по поверхности разъема штампа – 0,2 мм [2],

- отклонение от плоскостности – 0,4 мм [2].

Штамповочный уклон на наружной поверхности – не более 50 [2].

Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

Размеры поковки, мм:

- диаметр 70 + (1,7 + 0,2)2 = 73,8 мм;

- диаметр 52 + (1,7 + 0,2)2 = 55,8 мм;

- диаметр 40 + (1,7 + 0,2)2 = 43,8 мм;

- диаметр 24 + (1,6 + 0,2)2 = 27,6 мм;

- общая длина 177 + (2,0+0,4)2 = 181,8 мм;

- длина 151 + (1,8 + 0,4) + (2,0 + 0,4)  = 155,6 мм;

- длина 55 + (1,7 + 0,4)+(2,0 + 0,4) = 59,5 мм;

- длина 46 + (1,7 + 0,4)+(2,0 + 0,4) = 50,5 мм.

Радиусы закругления наружных углов – 2,0 мм [2].

Допускаемые отклонения размеров, мм [2]:

- диаметр ;

- диаметр ;

- диаметр ;

- диаметр ;

- длина ;

- длина ; 

- длина ;

- длина .

Неуказанные допуски радиусов скруглений - 0,5 мм [2].

Допускаемая величина остаточного облоя – 0,7 мм [2].

Допускаемое отклонение от плоскостности –  0,5 мм [2].

Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа – 0,5 мм [2].

Допускаемая величина заусенца – 3,0 мм [2].

Определяем массу штамповки

М = 7,8510-63,14[74250,5 + 562?9 + 44296,2 + 27,42 22,3] / 4 = 3,13 кг.

         

         1.4.2 Конструирование и расчет заготовки, полученной методом штамповки на ГКМ



Штамповочное оборудование: ГКМ.

Нагрев заготовки: индукционный.

Масса поковки М = 2,53 кг.

Класс точности – Т4 [2].

Группа стали – М1 [2].

Степень сложности – С2.

Конфигурация поверхности разъема штампа  П (плоская) [2].

Исходный индекс 10 [2, с.10, табл. 2].

 Припуски и кузнечные напуски:

Основные припуски на размеры, мм:

1,5 мм – диаметр 70 и чистота поверхности 6,3;

1,5 мм – диаметр 52 и чистота поверхности 6,3;

1,5 мм – диаметр 40 и чистота поверхности 2,5;

1,4 мм – диаметр 24 и чистота поверхности 6,3;

1,6 мм –длина 151 и чистота поверхности 6,3;

1,7 мм – общая длина 177 и чистота поверхности 6,3;

1,5 мм – длина 55 и чистота поверхности 6,3;

1,5 – длина 46 и чистота поверхности 6,3.

Дополнительные припуски, учитывающие:

- смещение по поверхности разъема штампа – 0,3 мм [2],

- отклонение от плоскостности – 0,5 мм [2].

Штамповочный уклон на наружной поверхности – не более 50 [2].

Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

Размеры поковки, мм:

- диаметр 70 + (1,5 + 0,3)2 = 73,6 мм;

- диаметр 52 + (1,5 + 0,3)2 = 55,6 мм;

- диаметр 40 + (1,5 + 0,3)2 = 43,6 мм;

- диаметр 24 + (1,4 + 0,3)2 = 27,4 мм;

- общая длина 177 + (1,7+0,5)2 = 181,4 мм;

- длина 151 + (1,6 + 0,5) + (1,7 + 0,5)  = 155,3 мм;

- длина 55 + (1,5 + 0,5)+(1,7 + 0,5) = 59,2 мм;

- длина 46 + (1,5 + 0,5)+(1,7 + 0,5) = 50,2 мм.

Радиусы закругления наружных углов – 2,0 мм [2].

Допускаемые отклонения размеров, мм [2]:

- диаметр ;

- диаметр ;

- диаметр ;

- диаметр ;

- длина ;

- длина ; 

- длина ;

- длина .

Неуказанные допуски радиусов скруглений - 1,0 мм [2].

Допускаемая величина остаточного облоя – 0,8 мм [2].

Допускаемое отклонение от плоскостности –  0,6 мм [2].

Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа – 0,6 мм [2].

Допускаемая величина заусенца – 3,0 мм [2].

Определяем массу штамповки

М = 7,8510-63,14[73,6250,2 + 55,62?9 + 43,6296,1 + 27,42 22,1] / 4 = 3,08 кг.



        1.4.3 Технико-экономическое сравнение методов получения  заготовок



В экономическом обосновании выбора метода получения заготовки сопоставляем два варианта технологического процесса изготовления шестерни по технологической себестоимости.

Показатели по обеим вариантам заготовок сводим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 – Данные для расчета стоимости заготовок

Наименование показателей

Штамповка



ГКМ

КГШП

Класс точности

Степень сложности

Масса заготовки, кг

Стоимость 1 кг заготовок, принятым за базу Сзаг, руб

Стоимость 1 кг стружки Сотх, руб

Т4

С2

3,08

0,315

0,0298

Т3

С2

3,13

0,315

0,0298

            1.4.4 Определение технологической себестоимости заготовок

Смех = Сс + ЕнСк,                                                      (1.4)

где Сс – текущие затраты на 1 кг стружки, Сс = 0,188 руб.;

       Ск – капитальные затраты на 1 кг, Ск = 0,566 руб;

       Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен = 0,15.

Тогда

Смех = 0,188 + 0,150,566 = 0,273 руб/кг.

Определяем стоимость заготовок по формуле

Сзаг = СштКтКсКвКмКп ,                                       (1.5)

где  Сзаг – стоимость 1 кг заготовок, полученных штамповкой, руб/кг;

        Сшт – базовая стоимость 1 кг штампованных заготовок, руб/кг;

         Кт – коэффициент точности штамповок;

         Кс – коэффициент сложности штамповок;

         Кв – коэффициент массы штамповок

         Км – коэффициент марки материала;

         Кп – коэффициент объема производства.

Для штамповки класса точности Т3 Кт=1,05 [3].

Для штамповки класса точности Т4 Кт=1,0.

Для штамповки 2 группы сложности Кс=0,87 [3].

При массе штамповки 2,53 кг Кв=1,14 [3].

Для стали 30ХГСА принимаем Км = 1,13 [3].

При N=10000 шт/год Кп=1,0 [3].

Тогда:

Сзаг баз = 0,3151,00,871,141,131,0 = 0,353 руб/кг

Сзаг проект = 0,3151,050,871,141,131,0 = 0,370 руб/кг

      Определение технологической себестоимости изготовления по сравниваемым вариантам получения заготовок

Технологическая себестоимость вычисляется по формуле

Ст = СзагМ + Смех(М – m) – Сотх( М – m),                       (1.6)

где Ст – технологическая себестоимость изготовления детали, руб;

      Сзаг – стоимость 1 кг заготовки, руб/кг;

      М – масса заготовки, кг;

      Смех – стоимость механической обработки, отнесенная к 1 кг срезаемой стружки, руб/кг;

      m – масса детали, кг;

      Сотх – цена отходов, руб/кг.

Технологическая себестоимость заготовки, полученной штамповкой на ГКМ

Ст1 = 0,3533,03 + 0,273(3,03-1,81) – 0,0298(3,03-1,81) = 1,366 руб.

Технологическая себестоимость заготовки, полученной штамповкой на КГШП

Ст2 = 0,3703,13 + 0,273(3,13-1,81) – 0,0298(3,13-1,81) = 1,479 руб.

Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является проектный вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой на КГШП.

Ожидаемая годовая экономия при изготовлении детали из заготовки, полученной штамповкой на ГКМ по сравнению со штамповкой на КГШП вычисляется по формуле

Эг = (Ст1-Ст2)NКп                                           (1.7)

где   Эг – годовая экономия, руб;

         N – годовая программа выпуска, шт;

         Кп – коэффициент приведения цен 1983 года к ценам 2006 года.

Тогда

Эг = (1,479-1,366)1000050 = 56500 руб.

Вывод: на основании сопоставления технологической себестоимости по рассматриваемым вариантам делаем заключение о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать  получение заготовки методом штамповки на ГКМ. 



1.5 Разработка технологического процесса

1.5.1 Анализ базового варианта техпроцесса

Задача анализа - выявить недостатки базового техпроцесса (ТП), устранение которых будет содействовать достижению цели ТП.

Анализ технологического маршрута базового техпроцесса проводим с целью выявления недостатков последовательности и содержания операций.

Порядок и содержание операций базового маршрута приведе-ны в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Базовый технологический процесс изготовления детали



Анализ заводского ТП обработки вала  показывает, что базовый техпроцесс пригоден только для единичного и мелко-серийного производства. Применяемое оборудование и оснастка недостаточно производительны в условиях среднесерийного производства. 

Анализ базового техпроцесса, сделанный во время производственной практики и подготовки к дипломному проекту, позволил выявить ряд недостатков, сдерживающих повышение производительности обработки вала и снижение себестоимости.



Укажем основные недостатки базового техпроцесса:

1) низкая износостойкость резцов на токарных операциях, что объясняется большими припусками на обработку и напусками на заготовке. 

2) большое штучное время на токарных операция вследствие большого припуска, неоптимальных режимов резания и применения универсального оборудования.

3) конфигурация детали может позволить обработать весь контур детали за один установ при применении стакнов с ЧПУ с контршпинделем. 

4) неоптимально выбрано оборудование – универсальный низ-копроизводительные станки, такие как 16К20 или дорогие, такие как  ГДВ400ПМФ4. 

5) большое штучное время на операциях вследствие применения универсальной оснастки с ручным зажимом.

6) большое время тратится на слесарную операцию, где происходит снятие заусенцев по всему контуру детали.

7) низкий уровень автоматизации и механизации на всех операциях. 



Учитывая указанные недостатки базового техпроцесса, сформулируем задачи проекта и пути совершенствования ТП:

1) рассчитать одике и спроектировать штампованную заготовку;

2) применить для условий среднесерийного производства наиболее оптимальные высокопроизводительные станки, в основном с ЧПУ или полуавтоматы.

3) вместо ручной слесарной операции применить электрохимическую, что позволит существенно снизить штучное время.

4) применить специальную и специализированную высокопроизводительную оснастку. 

5) спроектировать специальный поводковый патрон для токарной операции. 

6) спроектировать контрольное приспособление для контроля биения;

7) спроектировать фрезу червячную сборную.  

Решению этих задач посвящены последующие разделы проекта.

1.5.1 Разработка плана обработки 

1.5.1.1 Разработка схем базирования

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве черновых баз на первой фрезерно-центровальной операции возможно использовать пов. 6 и торец пов. 20.  

Теоретическая схема базирования при первом установе приведена в плане обработки для операции 05. Двойной направляющей базой (опорные точки 1, 2, 3, 4) является ось цилиндрической поверхности 6, опорной (точка 5) – торец 20, опорной (точка 6) – точка на поверхности 6.

В качестве баз при дальнейшей токарной, шлифовальной, зубофрезерной, шлицерезной обработке необходимо использовать центровые отверстия и торцы 1, 13.

На сверлильной операции в качестве баз используем поверхности 6, 8 и торец 20. 

На шлицефрезерной и зубофрезерной операцииях в качестве баз используем центровые отверстия и торцы 1,13. 

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях технологического процесса изготовления вала приведены в плане обработки. 



1.5.1. Выбор методов обработки поверхностей

Анализ последовательности обработки поверхностей на базовом предприятии проводим с целью проверки правильности выбора методов обработки (переходов).

Перечень методов обработки каждой поверхности заносим в графу 2 таблицы 1.5, где обозначено: Ц – центрование, Т – обтачивание черновое, Тч – обтачивание чистовое, Ш – шлифование, Зф – зубофрезерование, Шф – шлицефрезерование, 

С – сверление, Рз - резьбонарезание, Р - растачивание черновое, Рч – растачивание чистовое, То – термообработка, Шв – внутреннее шлифование

        

       Таблица 1.5 - Последовательность обработки поверхностей



Анализируя таблицу 1.2 приходим к выводу, что данные методы обработки и их последовательность обеспечивают обработку поверхностей с заданным качеством.



1.5.2. Технологический маршрут обработки детали

Произведем описание технологического маршрута обработки детали.

Технологический маршрут обработки детали представлен в таблице 1.6.

        

          Таблица 1.6 – Технологический маршрут обработки детали

          1.5.3 Разработка плана обработки  

На основании предыдущих пунктов разработаем план обработки детали с указанием номера и наименования операций, применяемого оборудования и операционного эскиза для каждой операции.

На операционном эскизе показываем деталь с указанием обрабатываемых поверхностей линией двойной толщиной, схемой установки  и операционными размерами.

План обработки детали показан в графической части данной работы.

1.5.4 Роль и место термической обработки

Термическая обработка детали:

1 Изотермическия отжиг заготовки до твердости 210±20 НВ.

2 На термической операции 050 производится следующая термообработка:

2.1 Закалка при температуре 780-810 ?С, отпуск при температуре 180-200 ?С

2.2 Твердость HRC 46...50, твердость сердцевины HRC 37-42



            1.6 Разработка технологических операций и переходов

1.6.1 Выбор технологического оборудования

Выбор станка должен основываться на следующих правилах:

а) мощность, производительность и точность должны быть минимальными, но достаточными для выполнения требования предоставляемых к операции;

б) обеспечении концентрации производства с целью уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числа перестановок заготовки;

в) предпочтение отдавать отечественным станкам (они дешевле и сделаны по нашим стандартам);

г) в серийном производстве следует применять высокопроизводительные станки-автоматы, агрегатные станки, станки с ЧПУ; 

д) оборудование должно отвечать требованиям безопасности, эргономики и экологии. 

Результаты выбора оборудования приведены в таблице 1.7. 



1.6.2 Выбор станочных приспособлений

При выборе приспособлений будем руководствоваться следующими правилами:

а) приспособление должно обеспечивать материализацию теоретической схемы базирования на каждой операции с помощью опорных и установочных элементов;

б) приспособление должно обеспечивать надежные закрепление заготовки обработке;

в) приспособление должно быть быстродействующим;

г) зажим заготовки должен осуществляться, как правило, автоматически;

д) следует отдавать предпочтение стандартным, нормализованным, универсально-сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальные приспособления.

Исходя из типа и модели станка и метода обработки, выбираем тип приспособления.

Данные по выбору приспособления сведены в таблицу 1.7.

1.6.3 Выбор режущих инструментов

При выборе режущего инструмента следует руководствоваться правилами:

а) режущий инструмент выбирается исходя из метода обработки, оборудования, расположения обрабатываемой поверхности;

б) следует отдавать стандартным и нормализованным инструментам и только при их отсутствии применять нестандартные;

в) материал режущего инструмента выбирается исходя из обрабатываемого материала, состояния поверхности и вида обработки.

Результаты выбора инструмента представлены в таблице 1.7.

        1.6.4 Выбор контрольно-измерительных средств контроля

При выборе средств контроля будем руководствоваться следующими правилами:

а) точность измерительных инструментов и приспособлений должна быть существенно выше точности измеряемого размера, однако неоправданное повышение точности ведет к резкому удорожанию;

б) в единичном и мелкосерийном производстве следует применять инструменты общего назначения: штангенциркули, микрометры, длинномеры и т.д. В крупносерийном – специальные инструменты;

в) следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным средствам контроля.

Результаты выбора средств контроля представлены в таблице 1.7

           

        Таблица 1.7- Выбор оборудования, приспособление, инструмента

1.6.5 Выбор СОТС

При обработке легированных сталей применение эмульсии стандартного состава повышает стойкость режущего инструмента по сравнению с аналогичным точением без охлаждения  в 1,2-2,5 раза  и позволяет осуществлять точение со скоростью большей, чем при обработке без СОТС. 

В нашем случае при обработке сталей твердосплавным инструментом применяем 3-5% раствор Укринол- 1. 

1.6.6 Назначение и расчет режимов обработки

1.6.6.1 Разработка токарной операции с ЧПУ 010

Содержание операции, содержание переходов, длина обработки и величина припуска  приведены в таблице 1.8. 





         Таблица 1.8- Содержание операции

Расчет режимов резания:

Глубина  резания  t= 1,5 мм.

Подача S= 0,5 мм/об [12].

Расчётная  скорость  резания вычисляется по формуле

V=,                                           (1.8)     

       где     CU – поправочный коэффициент, CU = 350 [12, c.270];

T – стойкость, Т= 60 мин 

t – глубина резания, мм;

m, x, y – показатели степени,  m= 0.2, x= 0.15, y= 0.35,  [12];

KU – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [12,].

Поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания вычисляется по формуле

,                                             (1.9)

где    KMU – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [12];

KПU – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,

KПU = 1,0 [12];

KИU – коэффициент, учитывающий материал инструмента, KИU = 0,65 [12].

Коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала вычисляется по формуле

,                                           (1.10)

где    KГ – коэффициент, характеризующий  группу  стали  по  обрабатываемости; KГ = 1.0 [12];

в – предел прочности;

nU – показатель степени, nU = 1,0 [12,].                                                                

Тогда

KMU = .

Тогда

KU = .

Тогда скорость резания равна

V  = м/мин.

Частота вращения шпинделя вычисляется по формуле

,                                              (1.11) 

где    V – расчётная скорость резания, м/мин.

Тогда для ?70.7, ?52, ?40.8, 38.7, 24 мм частота резания равна

n1 =  об/мин,

n2 =  об/мин,

n3 =  об/мин,

n4 =  об/мин,

n5 =  об/мин.

Корректировка режимов резания по паспортным данным станка:

Переход 1: n = 500 об/мин;

Переход 2…4: n = 1000 об/мин;

Переход 3: n=1500 об/мин.



Тогда фактическая скорость резания вычисляется по формле

V = .					(1.12)

Тогда

V1  м/мин,

V2 = м/мин,

V3 = м/мин,

V4 = м/мин,

V5 = м/мин.

Главная составляющая силы резания вычисляется по формуле

Pz =  ,                                      (1.13)

где    CP – поправочный коэффициент, CP = 300   [12];

x, y, n – показатели степени, x= 1.0, y= 0.75, n= -0.15  [12]

KP – поправочный  коэффициент.

Поправочный коэффициент KP вычисляется по формуле

Kp=KмрKpKpKpKrр ,                                      (1.14) 

где   KMP – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [12] 

Kp,Kp,Kp,Krр- поправочные  коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания, Kp=0.89, Kp=1.0, Kp=1.0, Krр = 1.0 [12].

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала вычисляется по формуле

KMP = ,                                             (1.15) 

где    в – предел прочности;

n – показатель степени, n = 0,75 [12].



Тогда

KMP = ;

Тогда сила резания равна

Pz =  = 1210 Н.

Мощность резания вычисляется по формуле

,                                               (1.16)

= 2,2 кВт.

1.6.6.2 Разработка круглошлифовальной операции 060

Шлифовать поверхн., выдерж. разм. 40 мм на длинне 55 мм, 38 мм на длинне 46 мм

Круг шлифовальный ЗП600х75х305 91А25НС17К11 35 м/с.

Расчет режимов резания:

Глубина  резания t = 0,1 мм.

Скорость главного движения резания (шлифовального круга) принимаем рекомендуемое значение  Vк =35 м/с.

Скорость движения окружной подачи принимаем  Vз=35 м/мин.

Определяем частоту вращения заготовки, соответствующую принятой скорости движения окружной подачи.

Переход 1: шлифование  38:

nз1 = 1000 Vз / ?d = 100035/3.1438 = 293 об/мин/

Переход 2: шлифование  40:

nз2 = 100035/3.1440 = 278 об/мин.

Так как на шлифовальном станке применяется бесступенчатое регулирование, принимаем фактическую  частоту  вращения  шпинделя   

nз1 = 293 об/мин,

nз2 = 278 об/мин.

Поперечная подача круга для предварительной обработки вычисляется по формуле

Sм= Sм прК1К2К3,                                           (1.17)

Поперечная подача круга для пред.......................