Проектирование наладки станков с ЧПУ на обработку детали Червяк 2А061.00.00.12

Масса поковки:

 

Q=V×γ=362,6×7,82=2835г=2,84кг                          (1.18)

Коэффициент использования материала:

 

                                    (1.19)

 

Себестоимость заготовки полученной штамповкой на ГКМ:

,                    (1.20)

где С_i – базовая стоимость 1т заготовок, руб.;

       К_Т, К_С, К_В, К_М, К_П, – коэффициенты, зависящие от класса точности,

                                        группы сложности, массы, марки материала и

                                        объёма производства заготовок.

С_i =373 тыс. руб. ([5] стр.37)

К_Т=1,0 − ([5] стр.37)

К_М=1,0

К_С=0,75 ([5] стр.38 табл. 2.12)

К_В=1,0

К_П=1,0 ([5] стр.38 табл. 2.13)

Так как себестоимость заготовки  из штамповки больше, чем у заготовки, полученной из проката на 0,04 руб., а коэффициент использования материала меньше, то в качестве метода получения заготовки принимаем прокат.

Годовой экономический эффект:

 

Э_э=(S_заг1−S_заг2) ×N                                              (1.21)

Э_э=(0,77−0,73) ×2400=96 руб,

(цены на 1.01.1981 г, перевод в современные  цены смотри экономический раздел).

 

1.4 Выбор технологических баз

 

Выбор технологических баз и схем базирования  производим по ГОСТ 21495-76. Изобразим  основные схемы базирования заготовки  на операциях техпроцесса.

Выбор баз для механической обработки  должен производится с учетом достижения требуемой точности взаимного расположения поверхностей детали, по линейным и угловым размерам, обеспечения доступа инструментов к обрабатываемым поверхностям, обеспечения простоты и унификации станочных приспособлений, а так же удобства установки в них заготовки.

Технологическими  базами для обработки деталей  типа тел вращения обычно являются наружные и внутренние цилиндрические и конические поверхности и  торцы. Следовательно, на первой операции необходимо обработать именно эти поверхности. В нашем случае базами на первой операции будут обрабатываться торцы и конические отверстия, базами при этом будут служить наибольший диаметр детали и торец детали.

Установка по наружному диаметру в призме и  прилежащему торцу, ведется обработка торцов, создаются установочные базы для последующей обработки (центровые отверстия). Схема базирования показана на рисунке 1.2 Данная схема базирования используется на фрезерно-центровальной операции.

Рисунок 1.2 - Схема базирования для цилиндрических поверхностей детали

 

Для обработки поверхностей детали используется трехкулачковый патрон и задний центр. Схема базирования показана на рисунке 1.3

 

Рисунок 1.3 - Схема базирования для обработки поверхностей детали

 

Для фрезерования шпоночного паза в детали базирование осуществляется по наружной поверхности упором в торец детали. Схема базирования показана на рисунке 1.4.

 

Рисунок 1.4 - Схема базирования для фрезерования шпоночного паза

 

Для доводочной обработки цилиндрических поверхностей используются центровые отверстия и левый торец. Схема базирования показана на рисунке 1.5

 

Рисунок 1.5 - Схема базирования для доводочной обработки поверхностей детали

 

1.5 Разработка маршрутного техпроцесса

 

На  этом этапе окончательно определяем  состав и порядок выполнения переходов  в пределах каждой технологической  операции, производим выбор моделей оборудования, станочных приспособлений, режущих и измерительных инструментов. При этом оформляются операционные карты и карты эскизов по ГОСТ 3.1404-86.

Произведём  выбор и обоснование методов  обработки всех поверхностей детали на основании технических требований чертежа детали, формы поверхностей, качества заготовки, типа производства.

При назначении метода обработки следует  стремиться к тому, чтобы одним и тем же методом обрабатывать возможно большее количество поверхностей заготовки, что даёт возможность разработать операции с максимальным совмещением обработки отдельных поверхностей, сократить общее количество операций, длительность цикла обработки, повысить производительность и точность обработки заготовки.

Все последовательности обработки сведём в таблицу 1.4

 

Таблица 1.4 - Разработка операционного технологического процесса обработки детали

                      «Червяк»

№	Наименование операции, содержание	Оборудование	Приспособление
1	2	3	4
005	Заготовительная: Отрезать пруток Ø41 в размер 371
010	Фрезерно-центровальная: 1. Установить заготовку  в приспособление 2.Фрезеровать торцы детали  в размер 369+0,8 3. Сверлить 2 центровых отверстия 4.  Открепить и снять  деталь.	МР78	Приспособление спец. на станке
015	Токарная с ЧПУ: 1.Установить и закрепить  заготовку в приспособлении; 2. Точить начерно Ø25(-0,013); Ø24; Ø20(-0,033), затем начисто Ø25(-0,013); Ø20(-0,033) по программе; 3. Точить канавки; 4. Нарезать резьбу М24×1,5; 5. Открепить и снять  деталь.	16К20Т1	3-ех кулачковый патрон
020	Токарная с  ЧПУ: 1.Установить и закрепить  заготовку в приспособлении; 2. Точить начерно Ø36; Ø30(-0,013); Ø20, затем начисто Ø30(-0,033) по программе; 3. Точить канавку; 4. Нарезать зубья червяка; 5. Открепить и снять деталь.	16К20Т1	3-ех кулачковый патрон

 

Продолжение таблицы 1.4

025	Контрольная: Контроль межоперационный	Стол  контрольный	–
030	Фрезерная: Фрезеровать шпоночный паз, выдерживая размеры 6N9(-0,03) на глубину 3,5+0,5; на длину 45.	6Р13	Приспособление спец.
035	Фрезерная: Фрезеровать шпоночный паз, выдерживая размеры 5N9(-0,03) на глубину 4+0,5; на длину 23.	6Р13	Приспособление спец.
040	Фрезерная: Фрезеровать шпоночный паз, выдерживая размеры 8N9(-0,036) на глубину 4+0,3; на длину 25.	6Р13	Приспособление спец.
045	Слесарная: 1. Зачистить заусенцы, притупить  острые кромки 2. Рихтовать резьбу М24×1,5	Верстак слесарный	–
050	Термическая: Закалка зубьев ТВЧ, 50…54 HRCэ, h=0,8…1,2мм	Установка ТВЧ	−
055	Моечная: Промыть заготовку после  термической обработки	Машина  моечная	−
060	Контрольная	Стол  контрольный	−
065	Круглошлифовальная: 1. Установить и закрепить  деталь в приспособлении; 2. Шлифовать поверхность  предварительно и окончательно, выдерживая размер Ø20h8(-0,033); 3. Открепить и снять  деталь. Положить в тару	3М151	Центра
070	Круглошлифовальная: 1. Установить и закрепить  деталь в приспособлении 2. Шлифовать поверхность  предварительно и окончательно, выдерживая размер Ø25h6(-0,013); 3. Открепить и снять  деталь. Положить в тару	3М151	Центра
075	Круглошлифовальная: 1. Установить и закрепить  деталь в приспособлении 2. Шлифовать поверхность  предварительно и окончательно, выдерживая размер Ø30h6(-0,013); 3. Открепить и снять  деталь. Положить в тару	3М151	Центра
080	Резьбошлифовальная Установить и закрепить  деталь в приспособлении Шлифовать винтовую канавку  червяка 3. Открепить и снять  деталь. Положить в тару	МВ-13	Приспособление специальное
085	Моечная	Машина  моечная	–
090	Контрольная	Стол  контрольный	−

 

Подробное описание технологического процесса, тип и модель оборудования, расписаны в маршрутных картах. Содержание токарных операций с ЧПУ, последовательность переходов расписаны в операционных картах и картах эскизов (см. Приложение). 

1.6 Обоснование выбора станков с ЧПУ

 

Станки  с ЧПУ одно из наиболее эффективных  средств производительности труда в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства. При их использовании на 50-70% сокращается сроки подготовки производства; на 50-60% – общая продолжительность цикла обработки; на 30-85% – затраты на проектирование и изготовление технологической оснастки.

На ряду с этим резко сокращается или вообще исключается слесарно-доводочные, разметочные и другие работы. Широкие технологические возможности станков с ЧПУ позволяют производить полную обработку детали на одном станке за один или несколько остановов, что сокращает время наладки и расхода на межстаночную транспортировку детали, повысить точность и идентичность деталей и как следствие сокращает брак.

Современные станки с ЧПУ имеют мощность электродвигателей достаточно для выполнения как черновой, так и чистовой обработки, бесступенчатые автоматические приводы скорости и подачи.

Время при работе на станке с ЧПУ разделяет  на время действий выполняемых оператором (установка, закрепление заготовок  и снятие обработанной детали) и время действий выполняемых станком (взаимные подводы и отводы инструментов и смены инструментов).

На  станках с целью сокращения времени  установки заготовки и снятие готовой детали используют быстродействующую оснастку. В станках с ЧПУ для сравнения со станками с ручным управлением мощностью привода главного движения больше в 2-3 раза. Это дает возможность вести обработку, как при большой глубине, так и при скорости резания до 460 м/мин.

Основное  машинное время на станке с СПУ  сокращает за счет выполнения резания с высокими и оптимальными режимами резания.

В настоящее время разработано и выпускается значительная номенклатура станков с ЧПУ.

В дипломном проекте разработан технологический  процесс обработки детали с использованием токарного станка с ЧПУ 16К20Т1. Основные технические характеристики станка приведены в таблице 1.5

 

Таблица 1.5 - Технические характеристики станка 16К20Т1

Параметры	Характеристика
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной	500
над суппортом	215
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя:	53
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки	900
Частота вращения шпинделя об/мин	10-2000
Число скоростей шпинделя	24
Наибольшее перемещение суппорта
продольное	900
поперечное	250
Подача суппорта (мм/об)
продольная	0,01-2,8
поперечная	0,005-1,4
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного	6000
поперечного	5000
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	11
Габаритные разметы (без ЧПУ), мм
длина	3700
ширина	1770
высота	1700
Масса, кг	3800

 

1.7 Расчет припусков

 

Расчет  припусков на обработку ведем  аналитическим методом, а так же построим для них схемы расположения припусков и допусков.

Исходные  данные:

Заготовка – прокат, материал – Сталь 45 (ГОСТ 1050-88).

Точность  размеров соответствует 14 квалитету.

Масса заготовки – 4,2 кг.

Выберем технологический маршрут обработки  поверхности Ø25h6(_-0,013) и определим величины Rz и h по переходам:

Заготовка, квалитет 14, Rz=200 мкм, h=250 мкм;

1-й  переход – черновое точение,  квалитет 12, Rz=125 мкм, h=120 мкм;

2-й  переход – чистовое, квалитет 10, Rz=63 мкм, h=60 мкм;

3-й  переход – шлифование однократное,  квалитет 8, Rz=10 мкм, h=20 мкм;

4-й  переход – шлифование чистовое, квалитет 6, Rz=6,3 мкм, h=12мкм

 

где Rz – величина микронеровностей обрабатываемой поверхности;

       h – глубина дефектного слоя поля обработки.

Определим значение пространственных отклонений для заготовки по формуле (1.22):

где p_кор – коробление (кривизна) трубы;

 

ρ_заг=Δ_к×l                                                       (1.23)

 

при                                                      (1.24)

где Δ_к – удельная кривизна заготовки, Δ_к=2 мкм/мм;

     l − длина заготовки, мм;

ρ_кор=2∙184,5=369 мкм

      ρ_ц – погрешность центрирования, определяемая по формуле (1.25):

 

где δ_з – допуск на диаметральный размер поверхности, используемой в каче-

             стве базовой на фрезерно-центровальной операции, δ_з=1,1 мм (п. 1.3)

 

 

Величина  остаточного пространственного  отклонения определяется по формуле (1.26)

ρ_ост=ρ_заг

К_у

где К_у – коэффициент уточнения формы;

К_у – коэффициент уточнения ([1] т.1 стр.338).

После чернового точения:

ρ₂=0,06∙708=43 мкм.

После чистового точения:

ρ₃=0,05∙708=35 мкм.

После шлифования чернового:

ρ₄=0,03∙708=21 мкм.

Расчетами чистового шлифования пренебрегаем.