Технологический процесс изготовления детали Вал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет операционных размеров

 

1. Расчет длинновых размеров

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема обработки  детали.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Граф исходных структур

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Граф производных  структур

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Граф размерных  цепей

 

Определяем приблизительные  значения операционных размеров

 

Исходными данными для  расчета являются:

• Припуск на черновую механическую обработку точением  – 1,5 (мм).
• Припуск на чистовую механическую обработку точением – 0,5 (мм).

(По укрупненным нормативам для данных условий обработки)

 

Размеры, заданные по чертежу:

• С1 = (мм);
• С2 = (мм);
• С3 = (мм);
• С4 = (мм);
• С5 = (мм).

 

 

А13 = С1 + Z1 = 491.5  (мм).

А2 = С1 = 490 (мм).

А3 = C2 + C3 + C4 + C5 + Z3 = 459.25 (мм).

А5 = A3 - Z4 =458.75 (мм).

А12 = С1 – Z12 =488.5 (мм).

А10 = С1 – C5 – C4 + Z10 =279.25 (мм).

А8 = C1 - А10 – Z8 = 209.25(мм).

А4 = А3 – Z3 =458.75  (мм).

А6 = А5 – Z5 =458.25 (мм).

А11 = А12 - Z11 =488 (мм).

А9 = А10 - Z9 =278.75 (мм).

А7 = А4 – Z7 =458.25 (мм).

 

 

 

Определяем допуски  на замыкающие звенья в размерной  цепи

 

Допуск на замыкающее звено размерной цепи определяем как сумму допусков составляющих звеньев.

TZ7 = TA3 + TC1 = 0,32 + 0,62 = 0,94 (мм).

TZ1 = TA12 + TA2 = 1,6 + 0,62 = 2,22 (мм).

TZ4 = TA6 + TA5 = 1,2 + 0,52 = 1,72 (мм).

TZ2 = TA11 + TA3 = 0,62 + 0,62 = 1,24 (мм).

TZ3 = TA5 + TC3 = 0,43 + 0,43 = 0,86 (мм).

TZ5 = TA8 + TC2 = 0,62 + 0,52 + 1,14 (мм).

TZ8 = TA11 + TA2 = 0,62 + 0,62 = 1,24 (мм).

TZ6 = TA9 + TA8 = 1,2 + 0,62 = 1,82 (мм).

 

Определяем величины максимальных припусков

 

Z1max = 2,22 + 1,5 = 3,72 (мм).

Z2max = 1,24 + 1,5 = 2,74 (мм).

Z3max = 0,86 + 0,5 = 1,36 (мм).

Z4 max = 1,72 + 0,5 = 2,22 (мм).

Z5 max = 1,14 + 0,5 = 1,65 (мм).

Z6 max = 1,82 = 1,5 = 3,32 (мм).

Z7 max = 0,94 + 0,5 = 1,44 (мм).

Z8max = 1,24 + 1,5 =2,74 (мм).

 

 

 

 

 

 

Определяем операционные размеры

 

А2 = С1 = 490 (мм).

А13 = С1 + Z1

А13max = С1min + Z1max = 490 (мм).

А13min = С1max + Z1min = 489.6 (мм).

Принимаем:490 _-0,4 (мм), без корректировки.

 

А3 = C2 + C3 + C4 + C5 + Z3

А3max = С2min +С3min+ С4min+ С5min + Z3max = 490.9(мм).

А3min = С2max + С2max +С2max +С2max +Z3min = 489.7(мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А5 = A3 - Z4 =458.75 (мм).

А5max = A3min – Z4max = 343.7(мм).

А5min = A3max – Z4min = 342.7(мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А12 = С1 – Z12

А12max = C1min – Z12max = 417.9(мм).

А12min = C1max – Z12min = 416.7 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А10 = С1 – C5 – C4 + Z10

А10max = C1min – C5min – C4min +Z10max = 308.7 (мм)

А10min = C1max – C5max – C4max + Z10min = 307.6 (мм)

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А8 = C1 - А10 – Z8

А8max = C1min - A10max – Z8max = 181.7 (мм).

А8min = C1max - A10min – Z8min = 180.7 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А4 = А3 – Z3

А4max = А3min – Z3max = 344.6 (мм).

А4min = А3max – Z3min = 344.4 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А6 = А5 – Z5

А6max = А5min – Z5max = 343.5 (мм).

А6min = А5max – Z5min = 342.9 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А11 = А12 - Z11

А11max = А12min – Z11max = 384.75 (мм).

А11min = А12max – Z11min = 384.05 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А9 = А10 - Z9

А9max = А10min – Z9max = 277.4 (мм).

А9min = А10max – Z9min = 276.9 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

А7 = А4 – Z7

А7max = А4min – Z7max = 177.3 (мм).

А7min = А4max – Z7min = 176.9 (мм).

Принимаем: (мм), без корректировки.

 

9. Нормирование операций

 

Техническое нормирование устанавливает  технически обоснованную норму расхода  производственных ресурсов – рабочего времени, сырья, материалов, инструментов. При обработке в условиях среднесерийного типа производства на станке с ЧПУ, определяется штучное время (Т_шт).

    Норма штучного времени  – это норма времени на выполнение  объема работы, равной единице нормирования, на выполнение технологической операции:

Т_шт=t_o+t_в+t_обс+t_п,     

    где t_о= - основное время на операцию, мин; t_В – вспомогательное время, мин; t_обс – время обслуживания рабочего места, мин; t_п – время на личные потребности, мин. Основное время на выполнение i – го перехода:

,     

    где L – длина обрабатываемой поверхности, мм; l – длина врезания и перебега инструмента, мм; i – число рабочих ходов; n – частота вращения шпинделя, об/мин; S – подача, мм/об.

         мин. мин.     мин. мин.   

                                          

    t_в = t_в.у + t_м.в — вспомогательное время, включающее время t_в.у на установку и снятие заготовки и вспомогательное время t_м.в, связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхности, мин

t_в.у = установка и снятие заготовки – 0,4 мин.

t_м.в = время на переход, установку фрезы – 0,38 мин.

 t_в =0,4+0,38=0,78 мин.

    Времена t_обс и t_п принимаются в процентном отношении от оперативного времени (t_оп):

t_оп=t_о+t_в       

t_оп=3,796+0,78=4.576 мин.

(t_обс + t_п)=0,12×4.07=0,49 мин.

Т_шт=3,796+0,78+0,49=5,066 мин.

Подготовительно – заключительное время включает в себя:

T_п-з=T_п-з1+T_п-з2+T_п-з3,     

    где T_п-з1 – время на приемы вошедшие в комплекс, T_п-з1=12 мин; T_п-з2 – время дополнительных работ, T_п-з2=7 мин; T_п-з3 – время на пробную обработку детали, T_п-з3=5 мин.

T_п-з=12+7+5=24 мин.

Штучно-калькуляционное  время

Т_ш-к=Т_шт+Т_п-з / n_З, 

где Т_п-з - подготовительно-заключительное время на партию, мин; n_З — размер партии деталей, запускаемых в производство.

Размер партии определяется по фактическим данным или расчетом (при оценке экономической эффективности):

n_З= , где P - годовой выпуск деталей, шт.; S_n - число запусков в год.

Для среднесерийного (600—1200 деталей в год) производства  можно  принять S_n =12.

 n_З=

Т_ш-к=5,066+ =5.386 мин.

 

10. Разработка карты наладки на одну из операций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Проектирование специальной станочной оснастки

 

1. Принципиальная схема станочного приспособления

Спроектируем  приспособление для обработки шпоночного паза. Установка производится в призме и прижимается.  Произведем расчет сил закрепления заготовки в приспособлении.

Для определения  силы закрепления необходимо знать  силы резания, действующие на заготовку  в процессе работы.

 

 

2. Расчет силы закрепления с определением характеристик силового привода

 

При фрезеровании шпоночных  пазов: Рх - осевая сила ( сила подачи ) в  нашем случае направлена параллельно  силе закрепления к опорам ; Рz - касательная сила ( определяет мощность при фрезеровании) ; Ру - радиальная сила ( направлена по нормали к обрабатываемой поверхности.

При данных условиях базирования  силы резания пытаются сдвинуть заготовку  в боковом, осевом направлениях и  повернуть заготовку относительно призмы.

Фрезерование шпоночного паза шириной 18 мм:

 

Рис. Расчетная схема, для определения силы закрепления W

При фрезеровании паза возникает  сила резания P_z,которую рассматривают состоящей из P_н –горизонтальной составляющей усилия резания, которая сдвигает заготовку в осевом направлении, и Рv — вертикальной составляющей, опрокидывающей заготовку вокруг точки О.

P_z=1170 Н;

P_н=(1,0..1,2)· P_z =1,1·1170=1287 Н;

P_v=(0.2..0.3)· P_z =0,25·1170=293 Н;

Условие неподвижности  заготовки при засверливании:

P_v ·h2-W·h1=0, где   P_v- вертикальная составляющая силы P_z

                                                  W- сила закрепления;

W1= P_v ·h2/h1=293·26,5/280=27,73 H

-M_засв+W·h=0

W₂= M_засв/h=34,55/0,07276=474,85 H

Условие неподвижности  заготовки при фрезеровании:

F_тр= W ·f

F_тр= P/2

W=P/(2·f), где F_тр- сила трения возникающая в местах соприкосновения вала с призмой.

f – коэффициент трения (cталь по стали f=0.15)

W₃=1287/(2·0.15)=4290H

Фрезерование шпоночного паза шириной 20 мм:

P_z=1249 Н;

P_н=(1,0..1,2)· P_z =1,1·1249=1373 Н;

P_v=(0.2..0.3)· P_z =0,25·1249=312 Н;

Условие неподвижности  заготовки при засверливании:

-M_засв+W·h=0

W₄= M_засв/h=42,5/0,07276=584,11 H

Условие неподвижности  заготовки при фрезеровании:

F_тр= W *f

F_тр= P/2

W=P/(2*f)

W₅=1373/(2*0.15)=4577H

Выбираем наибольшую по величине силу закрепления W_max, W_max= W₅ =4577 H.

Определяем коэффициент  надежности закрепления, 

К=1,5К₁К₂К₃К₄К₅К₆,

   К₁ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за  случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях К₁ = 1.5;

К₂ - характеризует увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента ; К₂ = 1.2;

К₃ - учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании, К₃ = 1

 К₄ - характеризует постоянство силы закрепления в зажимном механизме , К₄ = 1.3 ;

 К₅ - характеризует эргономику ручных зажимных механизмов, К₅ = 1 ;

К₆ - учитывает наличие моментов, стремящихся, повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры, К₆ =1.

Коэффициент запаса:

К= 1,5·1·1,3·1·1,2·1·1=2,34;

W_закр= W_max· К=2,34·4577=10500 Н

Данная сила закрепления  используется для определения силы на штоке пневмоцилиндра.

Сила на штоке пневмоцилиндра:

Рис.9.2.-Рассчётная схема  для определения силы на штоке  пневмоцилиндра

Q·h+W·h’=0,Q= W·h’/h

Q=10500·60/50=12600 Н.

Определим диаметр штока  пневмоцилиндра из уравнения (зависимости) для нахождения действительной силы на штоке:

                                                                                              

где  р – давление рабочей жидкости в сети, МПа;

d – диаметр штока пневмоцилиндра, мм.

                                                                                                  

Принимаем пневмоцилиндр с d=80 мм по ГОСТ 19899-74, использование данного пневмоцилиндра позволит сохранить неизменное однозначное положение заготовки в процессе обработки, а действительная сила на штоке по формуле:

 

 

3. Расчет режимов резания

 

1. Фрезерование шпоночного паза шириной 18 мм:

Инструмент: фреза шпоночная  ГОСТ 9140-78. Материал инструмента –  Р6М5.Материал детали Сталь 45,глубина  паза t=7мм

Расчет ведется одновременно с заполнением операционных карт технологического процесса: запись данных по оборудованию, способу обработки, характеристики обработки обрабатываемой детали /6/.

Расчет режимов резания  для засверливания

Определяем расчетную  величину скорости резания:

Vp= , где

  -общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

         , где

- коэф., учитывающий качество  обрабатываемого материала ( )

     - коэф., учитывающий материал инструмента ( )

     - коэф., учитывающий глубину сверления ( ) 

Принимаем по таблице 39 и 40 [7]: значение стойкости инструмента и значения коэффициентов входящих в формулу: Т=80 мин; Cv=9,8; q=0,40;  y=0,7; m=0,20; S_z=0,18 мм/зуб; D=18 мм.