Технология машиностроений

При решении  принимаем, что рассеяние  погрешностей  составляющих  звеньев подчиняется  закону Гаусса, а риск  составляет 0,27 %.

 

1. Номинальные  размеры составляющих звеньев:

А1=38 мм; А2=90 мм; А3=66 мм; А4=63 мм; A5=130 мм; А6=101 мм; АΔ= мм;   

А7=20 мм; А8=15 мм; А9=26,5 мм; А10=549,5 мм.

Принимаем, что рассеяние погрешностей составляющих звеньев подчиняется закону Гаусса, а риск выхода значений замыкающего звена за установленные пределы составляет не более 0,27% (принимаем р=0,27%), тогда относительное среднее квадратичное отклонение lj=1/3, коэффициент Dt=3.

Для определения нужного квалитета составляющих звеньев находим среднее число единиц допуска (при способе одинаковой степени точности).

                                            ,

 

 

где ТАD - допуск замыкающего звена,

        а – число  единиц  допуска

 

 

Принимаем 8 квалитет для составляющих звеньев, для которых а=25. Тогда расчетные значения замыкающего звена для выполнения условия

  

 

 

Поскольку неравенство не соблюдается, поэтому допуски  на  размеры А2=90 мм, А3=66 мм, А4=63 мм, A5=130 мм, А6=101 мм, А7=20 мм, А8=15 мм, А9=42 мм принимаем  по  7 квалитету, а на остальные звенья  по 8  квалитету. Изготовление деталей по этим допускам не представляет затруднений, можно назначить для составляющих звеньев допуски по этим квалитету.

ТА2=35 мкм, ТА3=30 мкм, ТА4=30 мкм, ТА5=40 мкм; ТА6=35 мкм, ТА7=21 мкм, ТА8=18 мкм, ТА9=25 мкм

ТАΔ расч=152,8 мкм,  значит 

Определяем коэффициент риска :

,

что соответствует риску Р= 0,5 %

Для определения предельных отклонений составляющих звеньев задаемся расположением полей допусков:

для А1, А10 – симметричное расположение,

для А2, А3, А4, А5, А6, А7, А8, А9, А11 – как для основного вала.

 

 

 

75=(-1) ∙ 0+(-1)∙(-17,5)+(-1) ∙(-15)+(-1)∙(-15) +(-1)∙(-20) +(-1)∙(-17,5) +(-1)∙(-10,5) +(-1)∙(-9) +(-1)∙(-12,5) +(-1)∙0+1∙(-55)

75=62

Для  удовлетворения  равенства  для  звена  А4  изменяем  среднее отклонение:

ECA11=68 мкм.

Тогда  ESA11 =68+110/2 =123 мкм;

            EIA11 =68-110/2 =13 мкм. 

Окончательно получаем и подставляем в чертеж следующие размеры:

В результате расчетов размерной цепи можно  сказать, что вероятный метод, хотя и не обеспечивает полной взаимозаменяемости, но обеспечивает достаточно широкие пределы допусков составляющих звеньев. Поэтому затраты на исправление брака здесь несколько меньше, чем экономия от расширения

допусков на составляющие звенья изготовления детали.

Поэтому, чем больше количество составляющих звеньев, тем больше выгода от использования вероятностного метода.

 

 

Рисунок 6.3.1 – Схема  размерной  цепи 

 

7  Выбор деталей представителей, их служебное назначение.

Анализ  на  технологичность.

Определение  серийности  производства.

 

7.1  Выбор деталей  представителей,  их служебное  назначение.

 

По  полученному  сборочному  чертежу выбираем  деталь («Шпиндель» №1-295159),  по  которой  происходит  выполнение  следующих  этапов конструкторско-технологической  практики.

Служебное  назначение детали «Шпиндель» состоит в  передаче осевого усилия при бурении, подъеме буровой головки со штангами и подводе воздушно-водяной смеси.

 

7.2   Анализ  на  технологичность

 

Оптимальным  способом  обработки  детали,  является:

1. Расточная (фрезеровать торцы  заготовки,  зацентровать заготовку с обеих  сторон);
2. Токарная (выполнить  черновую  обработку  детали);
3. Токарная (выполнить  чистовую  обработку  детали);
4. Зубофрезерная (фрезеровать  зубья m=5 мм);
5. Резьбонарезная (нарезать резьбу МК )
6. Шлифовальная (шлифовать поверхности до достижения  требуемой  точности)

Выполним  анализ  на  технологичность  по  качественным  характеристикам:

1. Применение  более совершенных  исходных  заготовок, сокращающее объем  механической  обработки  невозможно, т. к. деталь  является  крупногабаритной (М=244 кг, Lmax=1120 мм, Dmax=270 мм).

 

 

Самым  возможным  и  приемлемым  вариантом  получения  заготовки является  поковка, выполненная  по ГОСТ 7062-79.

2. Простановка  размеров  на чертеже  детали  не  обеспечивает  возможность выполнения  обработки  по  принципу  автоматического  получения  размеров на  настроенных  на  размер станках, и на чертеже детали  измерительная и технологическая базы не совмещены. То есть для обработки  на  настроенных  на  размер  станках  требуется  выполнить  точностные  расчеты  и  посчитать технологические  размерные  цепи.
3. Применение  совершенных  и  производительных  методов  механической  обработки  для  анализируемой  детали  возможно (то есть обработка  многолезвийным  инструментом, магнитно-абразивная обработка, обработка  многоинструментальными  наладками).  Конструкция  детали  позволяет  применять высокие  режимы  резания.
4. Условия  врезания и выхода  режущего  инструмента  обеспечены (если  это  лезвийная  обработка). Правда, при обработке  детали  шлифовальным  кругом  на  чертеже  не выполнены  канавки  для  выхода  шлифовального  круга, поэтому  после шлифовки  поверхностей необходима правка  галтелей.
5. Допускаемые  отклонения  от  правильных  геометрических  форм  не  завышены и  вполне  выполнимы, если  после  токарной  обработки  добавить  шлифовальную  операцию.
6. При  выдерживании  заданных  допусков  на  размеры  и  требуемой  шероховатости  не возникает  технологических  трудностей. И  если  они  не  могут быть  выполнены  на  токарной  обработке (Ø 170 k6), то могут быть  выполнены  на  последующей  шлифовальной  операции.
7. Материалом детали «Шпиндель» является  сталь 40ХН ГОСТ1050-88  который  является доступным  и недорогим. Данный  материал  является  легкообрабатываемым.

 

8. Рабочий  чертеж  детали содержит  все  данные, необходимые  для  ее  изготовления: проекции, разрезы, сечения, обеспечивающие  полное  освещение  конструкторской  формы  детали;  размеры  с  указанием  допустимых  отклонений;  параметры  шероховатости  обрабатываемых  поверхностей; допустимые  отклонения  от правильных  геометрических  форм; допустимые  пространственные  отклонения  во взаимном  положении  элементарных  поверхностей  детали; материал, применяемый  для  изготовления  детали; прочие  технические  требования, предъявляемые  к детали и ее элементам.

Сделаем анализ конструкции на технологичность по количественной

характеристике:

1)   Уровень  технологичности  по  точности:

 

Таблица 7.2.1  – Квалитеты  точности детали «Шпиндель»

Квалитет  точности	6	8	9	11	12	14	16
Кол-во одинаковых квалитетов	2	3	1	2	5	42	1

 

      ,

где   Кбт =0,75…0,8 – базовый  коэффициент  технологичности;

         Кт  –  коэффициент  технологичности  по  данной  детали.

,

  ,

где   Тср –средний  квалитет  по  всем  размерам  данной  детали;

      

 

 Тi –  квалитет  присутствующий в  размерах  на  данной  детали;

 n – количество   одинаковых  квалитетов.

 

;

;

Вывод: так как попал  в  интервал  0<Кут<1, то  можно  сказать,  что деталь  технологична.

2)   Уровень  технологичности  по  шероховатости:

 

Таблица 7.2.2 – Шероховатости  поверхностей  детали «Шпиндель»

Шероховатость поверхности	0,8	1,25	2,5	3,2	6,3	12,5
Кол-во поверхностей с одинаковой шероховатостью	2	2	10	2	4	8

 

      ,

где   Кбш =0,7…0,75 – базовый  коэффициент  технологичности;

         Кш  –  коэффициент  технологичности  по  данной  детали.

,

  ,

 

 

где   Шср –среднее значение шероховатости по всем  поверхностям  данной  детали;

        Шi –  шероховатость присутствующая  на  поверхностях  данной  детали;

         n – количество   поверхностей  одинаковой  шероховатости.

 

,

 

;

Вывод: так как попал  в  интервал  0<Кут<1, то  можно  сказать,  что деталь  технологична.

 

7.3   Определение  серийности  производства

 

Определим  тип  производства  для  детали  «Шпиндель»

Годовая  программа  выпуска  рассчитывается  по  формуле:

,

где  m=100  штук – количество изделий, годовая  программа;

      n =1  штука – количество одинаковых  деталей  входящих  в  узел;

      α = 5%  – процент  запасных  деталей;

      β = 3%  – процент  технически  неизбежных  потерь;

Принимаем NГ=109 штук. 

 

 

 

Серийность  производства  определяется по величине  коэффициента закрепления операции :

,

где  Оi –количество  операций, выполненных  на i-ом рабочем  месте;

        Si –количество  станков  участка.

,

где  Fд=4015 –годовой  фонд  времени  работы  станка (двухсменная  работа)

       Квн =1,25 –коэффициент  выполнения  нормы.

  ,

где   КН =0,75…0,8 –коэффициент  нормативный;

         КЗФ –коэффициент загрузки  фактический.

Расчет  показателей  ведется  по  формулам:

    

Затем  находим  КЗО, определяем  серийность  производства.

 

Таблица 7.3.1 – Расчет коэффициента закрепления  операций

№ операц	Наименование операции	Тшт-к (мин)	SР	Sпр	КЗФ	Oi
01	разметочная	–	–	–	–	–
02	расточная	1-09	0,025	1	0,025	30,03
03	токарная	3-25	0,074	1	0,074	10,11
04	ленточно-отрезн.	1-02	0,022	1	0,022	33,42
05	транспортная	–	–	–	–	–
06	разметочная	–	–	–	–	–
07	расточная	1-04	0,023	1	0,023	32,37
08	токарная	3-10	0,069	1	0,069	10,91
09	токарная	1-18	0,028	1	0,028	26,56
10	транспортная	–	–	–	–	–
11	разметочная	–	–	–	–	–
12	слесарная	0-05	–	–	–	–
13	токарная	1-48	0,039	1	0,039	19,18
14	токарная	1-25	0,031	1	0,031	24,38
15	разметочная	–	–	–	–	–
16	расточная	3-04	0,067	1	0,067	11,26
17	токарная	1-48	0,039	1	0,039	19,18
18	слесарная	0-05	–	–	–	–
19	токарная	3-30	0,076	1	0,076	9,87
20	токарная	1-11	0,026	1	0,026	29,18
21	шлифовальн.	1-20	0,029	1	0,029	25,90
22	слесарная	0-12	–	–	–	–
23	транспортная	–	–	–	–	–
24	слесарная	0-10	–	–	–	–
25	зуборезная	4-31	0,098	1	0,098	7,65
26	слесарная	0-25	–	–	–	–
27	слесарная	0-12	–	–	–	–
28	транспортная	–	–	–	–	–
29	слесарная	0-10	–	–	–	–
30	токарная	1-55	0,042	1	0,042	18,02
31	токарная	1-45	0,038	1	0,038	19,73
32	слесарная	0-04	–	–	–	–
33	разметочная	–	–	–	–	–
34	расточная	2-19	0,050	1	0,050	14,91
35	слесарная	0-22	–	–	–	–
36	транспортная	–	–	–	–	–
37	слесарная	0-10	–	–	–	–
38	разметочная	–	–	–	–	–
39	расточная	1-39	0,036	1	0,036	20,93
40	слесарная	0-30	–	–	–	–

 

Приведем  пример  расчета  для  второй  операции (расточная), а остальные  по примеру.

Sпр =1.

      Вывод: для детали «Шпиндель»  тип  производства – мелкосерийный (КЗО=20…40)

При  мелкосерийном  производстве  обычно  применяют  универсальные  станки  и  станки  с ЧПУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8   Анализ  базового  технологического  процесса

 

Анализ  базового  технологического  процесса  механической  обработки детали «Шпиндель»  представляет  собой  информационную  таблицу. Таблица  содержит: перечень  выполняемых  операций;  модели  используемых  станков; перечень  режущего  и  измерительного  инструментов; эскизы  технологических  переходов  со  схемами  базирования (условное  изображение  по  ГОСТ 3.1107-81),  а  также рекомендации  по  возможному  совершенствованию  технологического  процесса.

Анализ  базового  технологического  процесса  механической  обработки  детали «Шпиндель»  представлен  в  приложении А.

 

   9   Выбор  заготовки  для  детали-представителя

 

С  учетом  конфигурации  детали, её  габаритов  и  массы, единственно  возможным  вариантом  получения заготовки  является  поковка.  Производим  расчет  для  поковки  штампованной  в  прессах  по  ГОСТ 7505-89.

Рассмотрим получение детали "Шпиндель" методами обработки давлением, масса детали – 244 кг.

Габариты:

Ф=270 мм, Ф=220 мм, Ф=170 мм, Ф=135 мм, L=194 мм, L=376 мм,

L=130 мм, L=614 мм.

Материал детали:  Сталь 40ХН.

Принимая во внимание массу габариты и форму детали - деталь типа вал, можно сделать предположение о способе её получения обработкой давлением. Это либо штамповка на молоте. КГШП, фрикционом прессе, ГКМ, гидравлическом  пресс, .однако целесообразно эти изделия получать на КГШП, так как штамповка на молоте неточна, на ГКМ подходит однако нежелательно из-за очень высокой производительности машины, на фрикционном прессе

 

 

нежелательно из-за его относительной тихоходности. Наиболее подходящим в данном случае является КГШП.

Выберем конструктивные характеристики поковки по табл.1, ГОСТ7505-89.

Класс точности табл.19 – Т4.

Группа стали М2.

Степень сложности из приложения 2.

Рассчитаем по формуле

где Gп – масса поковки;

Gф – масса фигуры, описывющей поковку:

С=341,6/500,2=0,68.

Принимаем степень сложности С1, приложение 2.