Разработка технологического процесса изготовления детали «Втулка». Проектирование специальной оснастки

Если одновременно параллельно  выполняют значительное число переходов в одной операции, то такую организацию работы называют параллельной концентрацией технологического процесса. Параллельная концентрация связана с использованием многоинструментальных станков (многорезцовых, многошпиндельных.), что обеспечивает высокую производительность, применение таких станков экономично при большом выпуске изделий.

Если технологический процесс  раздроблен на простейшие операции с  небольшим числом переходов в  каждой, то он называется дифференцированным технологическим процессом. Дифференциация применяется на отдельных этапах при недостаточном оснащении специальным оборудованием, отсутствии квалифицированных рабочих. В этом случае технологический процесс расчленен на простейшие операции, преимущественно однопереходные или двухпереходные.

В разделе 1.4 были отмечены поверхности, подлежащие дополнительной обработке после заготовительной операции. Данные поверхности следует обрабатывать в следующей последовательности:

1 Токарно-винторезная операция –Установить и закрепить заготовку –1) Подрезать поверхность 1– торец, начерно выдержав размер 13 мм,–2)Подрезать поверхность начисто выдержав размер 12,5мм,–3) Обточить цилиндрическую поверхность в размер Ø34H11 - Снять деталь.

2 Токарно – револьверная операция  - Установить и закрепить заготовку – 1,2) Подрезать поверхность 3 –торец, начерно и начисто, выдержав размер 12мм –3,4) Подрезать поверхность4 начерно и начисто выдержав размер 4мм  –2) Обточить цилиндрическую поверхность в размер Ø14H11 – 5) Начерно зенкеровать отверстие Ø7,6Н8, выдержав размер Ø7,09 мм – 6) Начисто зенкеровать, выдержав размер 7,42 мм  – 7) Развертывать окончательно в размер Ø7,6H8 – Снять деталь.

3 Вертикально-сверлильная операция – Установить и закрепить заготовку в кондукторе – Сверлить 4 отверстия Ø4Н12 глубиной 4 мм, выдержав размер 26 ± 0,1 мм относительно центров отверстий.

4 Вертикально-сверлильная операция – Установить и закрепить заготовку–Сверлить одно отверстие Ø2,8Н12 глубиной 6,4мм, выдержав размер 4 мм - Снять деталь.

1.7 Выбор средств технологического  оснащения для каждой

операции

Выбор модели станка, прежде всего, определяется  его возможностью обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовляемой детали.

Выбор режущего инструмента осуществляется в зависимости  от содержания операций, выбранного оборудования и по возможности из стандартного режущего инструмента.

Выбор СОЖ  или определение целесообразности ее применения зависит от конкретных условий резания (вида обработки, обрабатываемого  материала и материала инструмента, режимов резания и др.)[6].

 

1.7.1 Выбор станков 

Для обработки поверхностей необходимо выбрать типы и модели станков. Модели станков выбираются исходя из габаритов обрабатываемой заготовки (12х34 мм) [2]:

1 Для токарно – винторезной операции: токарно-винторезный станок 1П611.

2Для токарно – револьверной операции: токарно – револьверный станок 1Д316П.

3Для вертикально – сверлильной операции: вертикально – сверлильный станок 2Н106П.

Технические характеристики оборудования представлены в Приложении В.

 

1.7.2 Выбор режущего инструмента 

При проектировании технологического процесса важен выбор режущего инструмента, который обеспечивает необходимую точность и частоту при обработке и повышает производительность. 

1 Для подрезки торцов используется токарный проходной упорный резец по 73 2103-0021 ГОСТ 18879 –соответственно с пластинами из твёрдого сплава ВК8.

2 Для обточки наружного диаметра возьмем резец проходной упорный прямой 20х12х120 ВК8 ГОСТ 18879-73 - обозначение 2101-0009. Предназначен для обточки и отрезки деталей или заготовок из сталей, чугунов или цветных металлов и сплавов на универсальном и автоматизированным оборудовании.

2Для зенкерования отверстия Ø7,6 мм возьмем зенкер 2320–2715 с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 12489-71:

D = 7,4 мм – диаметр зенкера;

l = 75 мм – длина рабочей части;

L = 117 мм – длина зенкера;

3 Для развертки отверстия Ø7,6 мм - развёртка машинная цельная типа с цилиндрическим хвостиком. По ГОСТ 16086 – 70:

D = 7,6 мм,

L = 90 мм,

l = 18 мм.

4 Для зенкования отверстий 4 мм используем - зенковка с коническим хвостиком ГОСТ 14953-80 2353-0081:

D = 5 мм,

L = 50 мм,

l = 10 мм.

5Для сверления 4 отверстий 4 мм, используем спиральное сверло короткой серии с цилиндрическим хвостиком 2300-5445 ГОСТ 4010-77

D = 4 мм– диаметр сверла;

l = 22  мм– длина рабочей части;

L = 55 мм – длина сверла;

6Для сверления  отверстия2,8 мм, используем спиральное сверло длинной серии с цилиндрическим хвостиком 2300-6931 ГОСТ 4010-77

D = 2,8 мм– диаметр сверла;

l = 66 мм– длина рабочей части;

L =100 мм – длина сверла;

 

1.7.3 Выбор смазочно-охлаждающей  жидкости (СОЖ)

Цель применения СОЖ – снижение изнашивания режущего инструмента, улучшение качества обрабатываемой поверхности и повышение производительности труда.

Современные смазочно-охлаждающие жидкости –  это сложные многокомпонентные (в среднем 8–10 составляющих) соединения продуктов нефтехимического и химического производства. Они обладают рядом свойств, обеспечивающих при вводе их в зону резания повышение стойкости инструмента, улучшение качества обработки поверхности, уменьшение сил резания и способствующих удалению стружки.

В основе действия СОЖ на процесс резания  лежат три эффекта: смазочный, охлаждающий и моющий.

Смазочный эффект СОЖ состоит в уменьшении сил адгезии и трения на поверхность  контакта режущего инструмента с  обрабатываемым материалом вследствие образования адсорбированных пленок, а также пленок химических соединений. Необходимым условием для проявления смазочного действия СОЖ является способность веществ, входящих в их состав, проникать по капиллярам (каналам) на поверхности контакта режущего инструмента и обрабатываемого материала. При этом проникновению СОЖ могут способствовать вакуум, разность давлений, силы химического взаимодействия, внешние электрические и магнитные поля, вибрации и другие факторы.

Охлаждающий эффект СОЖ состоит в снижении температуры в зоне контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом вследствие уменьшения тепловыделения и улучшения теплоотвода. Уменьшение тепловыделения происходит благодаря влиянию СОЖ на прочность отделяемого слоя металла и повышение его хрупкости, то есть уменьшению работы, затрачиваемой на резание.

Моющий  эффект СОЖ состоит в обеспечении  непрерывного удаления из зоны обработки  продуктов резания: частиц износа инструмента, мелкой стружки и пыли, карбидов, выломанных из структуры обрабатываемого  металла. Особенно необходимо моющее действие СОЖ при выполнении финишных операций, так как скопление продуктов износа на режущих элементах снижает стойкость инструмента и качество обработанной поверхности[6].

Деталь  «Втулка» обрабатывается зенкерованием, сверлением. По справочнику для данного материала детали (Сталь  35Л  ГОСТ 977-75) находим наиболее подходящий тип СОЖ – эмульсия (ЭМ)[12]. Выбираем марку СОЖ: 1,5 – 3% -ная эмульсия из эмульсола Укринол-1 ТУ 38-101197-76.

1.7.4 Выбор измерительного  инструмента

1. Штангенциркуль ЩЦ-I-125-0,1-1 ГОСТ166-89.

Штангенциркуль  предназначен для измерения наружных и внутренних размеров и разметки. ЩЦ-I – штангенциркуль с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров с линейкой для измерения глубин.

 

Таблица 1.6 – Параметры штангенциркуля ЩЦ-I-125-0,1-1 ГОСТ166-89

Параметр	ЩЦ-I -125-0
Цена деления  шкалы штанги, мм	0,1
Значение отсчета  по нониусу, мм	0,1
Вылет измерительных  губок для измерения внутренних размеров, мм, не менее	35
Вылет измерительных  губок для измерения внутренних размеров, мм, не более	42
Предел допускаемой  погрешности, мм	±0,1

 

 

2. Калибр-пробка 8133-0920 H12 ГОСТ 14810-69.

Применяется для контроля диаметра отверстий  Ø4H12 мм.

3. Калибр-пробка 8133-0901H12 ГОСТ 14810-69.

Применяется для контроля диаметра отверстия Ø2,8H11мм.

4. Специальное приспособление для контроля межцентровых расстояний.

5. Специальное  приспособление для контроля  отклонения оси отверстия от перпендикулярности плоскости.

1.8 Разработка операционных эскизов

 

По ГОСТ 21495 – 76: базирование –  придание заготовке или изделию  требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Выбор баз  необходим на всех стадиях создания изделия: при конструировании, обработке, измерении, а так же при сборе. Это обстоятельство и положено в основу классификации баз по назначению.

Классификация баз по назначению:

1. Конструкторская:
1. основная
2. вспомогательная
2. Технологическая
3. Измерительная

Конструкторская база – база, используемая для определения  положения детали или сборочной  единицы в изделии.

Основная  база – конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения  в изделии.

Вспомогательная база - конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия.

Технологическая база – база, используемая для определения  положения заготовки или изделия  при изготовлении или ремонте.

Измерительная база – база, используемая для определения  относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

Схемы базирования строят с учётом выбранного метода дополнительной обработки и типа оборудования, то есть используя графы, представленные выше. Операционные эскизы с указаниемсхем базирования детали показаны на листе 2 графической части курсового проекта

1.9  Расчет припусков  и промежуточных технологических  размеров

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Общим припуском на обработку заготовки  называется слой металла, удаляемый  с поверхности заготовки в  процессе механической обработки с  целью получения готовой детали.

Межоперационный припуск - это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки при выполнении отдельной операции.

Припуск назначают для компенсации  погрешностей, возникающих в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали.

Припуск  задается  на  сторону.  Припуск  определяют  разностью  между  размерами  заготовки  и  готовой  детали  по  рабочему  чертежу.

Межоперационный  припуск  определяется  разностью  получаемых  размеров  на  предыдущей  операции  и  данной  операции [3].

Рассчитаем припуск на поверхность, занося все полученные данные в таблицу 5[10]. По справочной таблице найдем предельные отклонения для отверстия Ø7,6 мм, соответствующие квалитету точности H8. Предельные отклонения будут равны: нижнее – 0, верхнее - +22 мкм, то есть отверстие .

Данная поверхность - это поверхность вращения, следовательно, минимальный припуск при обработке внутренней поверхности вращения:[10]

 

где- высота микронеровностей для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

- глубина дефектного поверхностного слоя для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

- суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.

Технологический маршрут обработки  поверхности 4 состоит из трех операций: чернового, чистового зенкерования и чистового развертывания, выполняемые при одной установке обрабатываемой заготовки. Заготовка базируется с прижимом к торцевой поверхности.

Значения и определяем из таблицы для выбранного метода получения заготовки (литье по выплавляемым моделям) [10]: R_z=30 мкм, T=170 мкм.

Найдем  пространственное отклонение:

 

где -коробление, мкм;

- смещение, мкм.

Коробление  отверстия следует учитывать  как в диаметральном, так и в осевом сечение. Поэтому:

 

где - удельное коробление;

 – диаметр отверстия;

 – длина отверстия.

Значение удельного коробления заготовки найдем по таблице [10]: . Тогда:

 

По таблице  найдем значение смещения для литья  по выплавляемым моделям: [5]

Суммарное пространственное отклонение заготовки:

,

Величина  остаточного отклонения при последующей  обработке определяется по формуле: