Экономика в машиностроении

 

П_р –потери на отрезку заготовки, %

 

.

(2.12.)

 

% ;

%;

%;

%;

П_п.о=2,36 + 0,64 + 1,43 + 0,09 = 4,52 %.

 

Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических потерь:

 

, кг

(2.13.)

 кг

 

Коэффициент использования материала:

 

(2.14.)

. 

 

1.3.2.Расчет  заготовки поковки

 

1.3.3. Вид  заготовки

Выбираем заготовку – поковку  полученную на кривошипном горячештамповом прессе в открытом штампе. Нагрев индукционный.

 

1.3.4. Расчетная  масса поковки

 

mзр = mд.Кр , кг

(2.15.)

 

где, m_д = 16,8 кг – масса детали;

К_р = 1,5 – расчетный коэффициент [3, прил. 3, табл. 20];

m_з^р =16,8^.1,5 = 25,2 кг.

 

2. Технологический  процесс изготовления изделия.

 

2.1 Технологический  маршрут и план изготовления.

 

Технологический маршрут изготовления детали представлен в табл.3.1. При  составлении технологического маршрута были использованы рекомендации приведенные в [14,15,16].

 

Таблица 3.1.

Технологический маршрут изготовления шпинделя

№ оп	Наименование оборудования	Наименование операции	Содержание операции	№ обрабатываемых поверхностей
000	КГШП	Заготовительная	-	все
010	Фрезерно-центровальный п/а МР-73М	Фрезерно-центровальная	Фрезеровать торцы. Сверлить центровочные отверстия.	1,7
020	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф305	Токарная	Обточить наружные поверхности предварительно. Обточить наружные поверхности  окончательно. Проточить канавки под выход инструмента. Проточить маслоотводные канавки.	8,9,2,10,11,3,12,13,14,4,15,5   9,2,11,3,12,14,4,15,5
030	Горизонтальный станок для глубокого сверления ОС-5222	Сверлильная	Сверлить центральное отверстие  насквозь.	20
040	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф305	Токарная	1 установ: Проточить торец окончательно, расточить  центровую фаску. 2 установ: Обточить наружные поверхности  предварительно.	1,34       7,17,6,16
			Расточить отверстие под конус  Морзе предварительно. Обточить наружные поверхности  и проточить торец окончательно. Расточить отверстие под конус  Морзе окончательно, расточить центровую фаску.	18,19     17,6,16,7       18,35
050	Вертикально-фрезерный консольный станок с ЧПУ 6Р13РФ3	Фрезерная	Фрезеровать шпоночный паз и пазы под стопорные многолапчатые шайбы.	21,22,23,24, 25,26
060		Термическая (стабилизирующий отпуск)	-	все
070	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф305	Токарная	Обточить ступени под резьбу для  снятия цементируемого слоя. Нарезать резьбу окончательно.	8,10,13
080	Горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной  станок с ЧПУ 6906ВФ3	Многоцелевая	Сверлить отверстия во фланце. Зенкеровать. Нарезать резьбу.	27,28,29,30, 31,32,33
090		Термическая (закалка, отпуск, цементация)	-	все
100	Горизонтально-доводочный п/а 3925Р	Шлифовальная	Шлифовать центровые фаски.	34,35
110	Круглошлифо-вальный станок с ЧПУ 3М163Ф2Н1В	Шлифовальная	Шлифовать шейки и прилегающие  торцы предварительно и фланец окончательно.	9,2,11,3,14,4, 16
120	Торцекругло-шлифовальный станок 3Т161	Торцекругло-шлифовальная	Шлифовать наружный конус и прилегающий  торец фланца предварительно.	6,17
130	Внутришлифовальный станок 3А227	Внутришлифовальная	Шлифовать внутренний конус Морзе  предварительно.	18
140		Термическая (стабилизирующий отпуск)	-	все
150	Горизонтально-доводочный п/а 3925Р	Шлифовальная	Шлифовать центровые фаски.	34,35
160	Круглошлифо-вальный станок с ЧПУ 3М163Ф2Н1В	Шлифовальная	Шлифовать шейки и прилегающие  торцы шпинделя окончательно.	9,2,11,3, 14,4
170	Суперфинишный центровой станок 3871К	Суперфинишная	Обработать шейки шпинделя окончательно.	11,14
180	Торцекругло-шлифовальный станок ХШ4-11П	Торцекругло-шлифовальная	Шлифовать наружный конус и прилегающий  торец фланца окончательно.	6,17
190	Внутришлифовальный станок СШ-37	Внутришлифовальная	Шлифовать внутренний конус Морзе  окончательно.	18

 

План изготовления детали выборочно  представлен на чертеже 

№ 03.М.15.421.09.000.

Технические требования к изготовлению детали включают в себя требования к шероховатости, точности размеров, формы и взаимного расположения обработанных поверхностей.

На эти параметры назначают  технологические допуски из условия:

Таⁱ ³ wA_стⁱ , мм (3.1.)

 

где, Таⁱ - допуск на параметр А, задаваемый на операции;

wА_стⁱ - величина погрешности параметра А, которая может возникнуть на данной операции при нормальном состоянии технологической системы (статистическая погрешность).

Величины технологических допусков на шероховатость обрабатываемых поверхностей определяем, используя статистические данные возможностей методов обработки, и указываем соответствующие  обозначения на операционном эскизе.

Допуски на размеры исходной заготовки, а также шероховатость ее поверхности определяем по ГОСТ 7505-89 [3].

На шероховатость обработанных поверхностей оказывают влияние  метод обработки, тип оборудования, число рабочих ходов и в  зависимости от этих данных определяются по [7, c. 234-241].

Операционные допуски на диаметральные  размеры при обработке замкнутой поверхности определяем из условия:

 

ТAⁱ = wA_стⁱ , мм (3.2.)

 

wА_стⁱ выбираем по таблице допусков в зависимости от квалитета точности и номинального размера. Квалитет точности, получаемый на данной операции, зависит от типа технологического оборудования, способа обеспечения точности настройки инструмента, характера обработки и выбирается по

[7, прил.1].

При назначении операционного допуска  на линейный размер, связывающий измерительную и обработанную поверхность, используют формулу:

Таⁱ = wA_стⁱ +D_пр^и +e_б , мм (3.3.)

 

где, D_пр^и - пространственное отклонение измерительной базы;

e_б - погрешность базирования от несовпадения установочной и измерительной баз.

Значение e_б определяется с учетом выбранной схемы базирования по [8], D_пр^и определяем по [7, табл. 5].

 

2.2. Расчет  режимов резания 

 

2.2.1 Исходные  данные

На внутришлифовальном станке СШ-37 (операция 190) проводится окончательное шлифование отверстия под конус Морзе 5, D_max=44,399(^+0,025)мм.

Припуск под шлифование Z=0,132мм, материал заготовки 12ХН3А, твердость 59…63 HRC_э , шероховатость после обработки R_а=0,63мкм.

Шлифовальный круг: ПВ 32х63х13 25А16С2К8 ГОСТ 2447-83.

 

 Глубина  резания, мм

Принимаем глубину резания t=0,0025мм [9, с. 186]

 

Подача

Продольная подача в долях от ширины круга:

 

S_пр=0,25…0,4 [9, с.187]

 

Принимаем S_пр=0,3.

Поперечная подача – S_поп= t = 0,0025мм/дв.х.

 

 Период  стойкости круга, мин

Принимаем Т=10 мин.

 Допускаемая скорость вращения  обрабатываемой детали, м/мин

 

, м/мин (6.1.)

 

где, D_отв – диаметр отверстия, мм;

t – глубина резания, мм;

S – продольная подача в долях от ширины круга;

C – коэффициент учитывающий условия обработки;

r, m, x, y – показатели степени;

Т – период стойкости круга.

 

С=0,05, r=0,5, m=0,6, x=0,9, y=0,9 [9, с. 182]

=54,3 м/мин

 

Частота вращения детали, мин^-1

 

n_д= , мин^-1 (6.2.)

n_д= =389 мин^-1

 

Принимаем n=390 мин^-1 т.к. на внутришлифовальном станке СШ-37

бесступенчатое регулирование  частоты вращения детали в пределах

50…1000мин^-1.

 

Частота вращения круга, мин^-1

Определяем частоту вращение шлифовального  круга при принятой скорости V_кр=30…35 м/с.

 

n_кр=, мин^-1 (6.3.)

 

где, D_к – диаметр круга, мм;

 

n_кр= =17914…20990 мин^-1

 

По паспорту станка принимаем n=20000 мин^-1.

 

 Скорость  вращения круга, м/мин

 

, м/мин (6.4.)

 м/мин

 

 Эффективная  мощность при шлифовании, кВт

 

N_э=С_N ^.V_д^{r .}t^{x .}S^{y .}D_отв^{g .}K₁ ^.K₂, кВт (6.5.)

 

где, С_N – постоянная;

r, x, y, g – показатели степени;

K₁– поправочный коэффициент на твердость круга;

K₂ – поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;

С_N =0,3; r=0,35; x=0,4; y=0,4; g=0,3; [ 9, с. 184]

K₁=1,16; K₂=1,1 [ 9, с. 189]

N_э=0,3 ^.54,3^{0,35 .}0,0025^{0,4 .} (0,3 ^.63)^{0,4 .}44,399^{0,3 .}1,16 ^.1,1=1,43 кВт

N_э=1,43 кВт< N_шп= N_н ^.h=6,2 ^.0,8=4,96 кВт

3. Нормирование технологических  операций

 

Нормирование производят на основании  рассчитанного основного (машинного) времени на данной операции.

В серийном производстве определяют норму штучно-калькуляционного времени:

 

, мин  (6.17.)

 

где, Т_п.з – подготовительно-заключительное время на наладку, установку и настройку приспособлений, получение инструмента.

n – количество деталей в запускаемой партии, принимаем n=250 шт.

Т_шт – норма штучного времени:

 

Т_шт=Т_о+Т_в+Т_об+Т_от , мин  (6.18.)

 

где, Т_о – основное время на операцию;

Т_в – вспомогательное время:

 

Т_в=(Т_уст+Т_з.о+Т_упр+Т_изм), мин  (6.19.)

 

где, Т_уст – время на установку и снятие заготовки;

Т_з.о – время на закрепление и открепление заготовки;

Т_упр – время на приемы управления;

Т_изм – время на измерение детали;

Т_об – время на обслуживание (учитывается на шлифовальных

операциях):

Т_об=Т_тех +Т_орг , мин (6.20.)

 

где, Т_тех – время на техническое обслуживание;

Т_орг – время на организационное обслуживание рабочего места;

Т_от – время на отдых, выбирается в процентах от оперативного

времени Т_оп :Т_оп=Т_о +Т_в, мин

 

4.Графическая часть

4.1.Чертеж заготовки

 

 

 

 

4.2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

 

 Сбор  исходных данных 

 

Технологическая операция 50: Фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз и  два паза под стопорные многолапчатые шайбы.

Вид и материала  заготовки – сталь 12ХН3А s_в =850 МПа после чистовой токарной обработки.

Инструменты – фреза шпоночная  цельная Æ14 и Æ10 мм ГОСТ 9140-78. Материал режущей части – Р6М5.

Используемое оборудование. Вертикально-фрезерный  консольный станок с ЧПУ 6Р13РФ3. Размер стола 400х1600 мм, мощность электродвигателя N=7,5 кВт, частота вращения 40- 2000 об/мин, подача стола 7,5-600 мм/мин.

Тип приспособления – СНП с пневматическим зажимом.

Теоретическая схема базирования  представлена на рис.10.1.

 

Операционный эскиз

 

 

Рис.10.1.

 Расчет  усилий резания

 

Усилия резания рассчитываем на фрезерование паза под стопорную  многолапчатую шайбу т.к. на этом переходе обработка осуществляется за один проход с глубиной резания t=3,5мм равной глубине паза.

Режимы резания(определены в пункте 6): S= 0,05мм/зуб, V=39,5м/мин, n=1250 мин ^–1.

Силу резания  рассчитываем по эмпирической формуле [23,с.282]:

 

(10.1.)

 

где , Cp – постоянный коэффициент;

x,y,u,g,w – показатели степеней;

Kмp – коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал:

 

(10.2.)

x=0,86; y=0,72; u=1; g=0,86; w=0 ; Cp=68,2 [23,с. 286, табл.39]

 

_{Составляющие  сил резания Рv, Рh определяем из соотношений, представленных в таблице [23, с.292, табл.42]}

Из диапазона соотношений принимаем  меньшие. В нашем случае: =538 H, P_h= = 162H, = = 458H.

 

 Расчет усилий зажима

 

Схема закрепления  заготовки, включающая схему установки  заготовки. разработанную на основе теоретической схемы базирования, и схему составляющих силы резания для наихудшего случая их расположения представлена на рис.10.2.

 

Схема закрепления  заготовки

Рис.10.2

 

Определяем коэффициент  запаса К по [24,c.382]:

 

(10.3.)

 

где, К₀ – гарантированный коэффициент запаса, К₀=1,5;

К₁ – коэффициент, учитывающий неравномерность припуска, К₁=1,2;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента К₂ =1,2;

К₃ – коэффициент, учитывающий прерывистость резания, К₃=1;

К₄ – коэффициент, учитывающий постоянство сил закрепления, для механизированных ЗМ К₄= 1;

К₅ – коэффициент, учитывающий эргономику немеханизированного ЗМ, К₅=1;

К₆ – коэффициент, учитывающий наличие моментов стремящихся повернуть заготовку вокруг своей оси, К₆=1,5.

Подставляя в  формулу 10.3., получим 

 

K=1,5 ^. 1,2 ^. 1,2 ^. 1 ^. 1 ^. 1 ^. 1,5 =3,24

 

При расположении зуба фрезы в точке  В сила P_h стремиться провернуть заготовку относительно точки О₁, создавая момент, равный:

 

(10.4.)

 

Повороту заготовки препятствуют силы трения Т , Т’ , Т₁ и Т₂, возникающие за счет прижима заготовки к призмам:

 

Т=R^.f(10.5.)

 

где, f – коэффициенты трения в контакте призмы и прижима с заготовкой; принимаем f=f’=f₁=f₂=0,16.

Момент закрепления будет составлять:

 

(10.6.)

 

Подставляя выражения (10.5.) в (10.6.), получим: