Размер детали, мм
|
Размер заготовки, мм
|
О20 )
|
O23
|
O38
|
O44
|
O30
|
O35
|
O58
|
O67
|
O88
|
102
|
O33
|
O29
|
28
|
33
|
96
|
111
|
69
|
80
|
25
|
29
|
31
|
36
|
.6 Проектирование
технологической операции
По типу зубьев передачи
подразделяются на прямозубые, косозубые, шевронные и криволинейные.
Технологический процесс изготовления зубчатых колес можно разделить на две
стадии: первая включает в себя комплекс операций, связанных с формообразованием
заготовки зубчатого колеса до нарезания зубьев, вторая включает зубонарезание и
последующие процессы, связанные с отделкой зубьев и чистовыми операциями
базовых поверхностей после термической обработки.
В нашем случае деталь
устанавливается в зажимной трехкулачковый патрон и с другой стороны подпирается
грибковым центром. Обработка зубьев производится дисковой модульной фрезой ГОСТ
10331-81 на Горизонтально-фрезерном станке 53А20.
Техническая
характеристика станка мод. 53А20
Наибольший диаметр обрабатываемой
заготовки, мм 200
Наибольший размер нарезаемых колес:
модуль, мм 6
длина зуба, мм 180
угол наклона зубьев, ° ±60°
Наибольший диаметр устанавливаемых
червячных фрез, мм 125
Расстояние от торца стола до оси
фрезы, мм 160-410
От оси инструмента до оси заготовки,
мм 25-200
Наибольшее осевое пересечение фрезы,
мм 170
Частота вращения шпинделя
инструмента, об/мин 75-500
Подача, мм/об, заготовки:
Вертикальная или продольная 0,45-120
Радиальная 0,1-1,6
Мощность электродвигателя привода
главного движения, кВт 7,5
Габаритные размеры:
длина 3150
ширина 1815
высота 2300
Масса, кг 6800
.7 Расчёт режимов
резания на заданной операции
Расчёт режимов
резания является одним из ключевых звеньев при разработке технологических
процессов формирования заданных конфигураций деталей, от этого во многом
зависит качество изделия, трудовые и денежные затраты на его изготовление. На
режимы резания оказывают влияние многие факторы, которые следует учитывать при
расчётах. К ним, например, относятся микро и макро- структура материала
заготовки, его физико-механические свойства; состояние обрабатываемой
поверхности; материал и геометрические параметры режущего инструмента;
механические характеристики оборудования и т.д.
При расчётах
режимов резания, в общем случае рекомендуется придерживаться следующей
последовательности:
- Выбрать и
обосновать тип режущего инструмента, материал и геометрические параметры его
режущей части. Привести эскиз инструмента с указанием основных размеров и углов
заточки. Обосновать и принять период стойкости;
- Рассчитать режимы
резания, для чего:
- определить
глубину резания;
- выбрать подачу и
откорректировать её в соответствии с паспортными данными выбранного станка;
· рассчитать скорость резания, а на её основе частоту вращения вала
шпинделя. Скорректировать последнюю с паспортными сведениями станка и
рассчитать фактическую скорость резания;
· определить силы резания, крутящий момент, осевую силу (в
зависимости от вида обработки), сравнить их с паспортными значениями выбранного
станка. В случае превышения расчётных величин над паспортными необходимо
произвести корректировку проведённых ранее расчётов;
· определить эффективную и потребную мощность и сравнить последнюю с
мощностью электродвигателя выбранного станка путём расчёта коэффициента
использования.
При установлении режимов
резания учитывается характер обработки, тип и материал инструмента, его
геометрические параметры, материал и состояние заготовки, тип оборудования и
другие факторы. Расчёт режимов чаще всего ведётся по следующей схеме т.е.устанавливается
глубина резания (t) подача(S), определяется скорость резания (V) и сила резания (Р), по которой рассчитывается потребная мощность
станка (N).
Глубина резания при
черновой обработке назначается по возможности максимальной (чаще всего равную
всему припуску на обработку), а при чистовой - в зависимости от требований
точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.
Подача при черновой
обработке выбирается максимально возможной, исходя из жёсткости и прочности
системы: станок-приспособление-инструмент-деталь; мощности станка, прочности
режущей части инструмента и других ограничивающих факторов. При чистовой
обработке принимается во внимание требуемая степень точности и шероховатости
обработанной поверхности.
Скорость и силы резания
рассчитываются по эмпирическим формулам, устанавливаемым для каждого вида
обработки. Значения коэффициентов и показателей степени, содержащихся в этих
формулах даны в справочной литературе.
Фрезерование.
Фрезерование является высокопроизводительным методом формообразования
поверхностей деталей многолезвийным режущим инструментом - фрезой. Для этого
метода характерно непрерывное главное вращательное движение инструмента и
поступательное движение заготовки. Тип применяемой фрезы определяется
конфигурацией обрабатываемой поверхности.
Глубина фрезерования t и ширина фрезерования В- величины связанные с
размерами снимаемого слоя. Параметр t измеряется в направлении, перпендикулярном оси фрезы (за
исключением торцового фрезерования). Ширина фрезерования измеряется
перпендикулярно глубине.
Глубина резания при
припуске на обработку до 5 мм, как правило, принимается равной последнему. В
противном случае назначается несколько проходов. При чистовом фрезеровании,
чаще всего t = 1…1,5 мм.
В данном случае глубина
резания составляет t =4 мм.
Подача.
При фрезеровании различаются подача на один зуб фрезы Sz, мм/зуб;
подача на один оборот So=Sz z мм/об, z -
число зубьев фрезы.
;
;
Скорость резания определяется
по формуле:
;
Значения выбираем
по таблице.
=30
м/мин;
=1;
=30
м/мин;
Частота
вращения фрезы:
V=; n=;
где V=30 м/мин - скорость резания;
D=60 мм - диаметр фрезы;
n==151,57≈150
об/мин;
Сила
резания. Главная составляющая силы резания
при фрезеровании - окружная сила, Н:
где Кмр -
поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала. Значения
коэффициента Ср и показателей степени приведены в таблице.
=68.2; t=4 мм;
х=0,86; =1,3;
у=0,72; В=6
мм;
u=0,1; D=63 мм;
q=0,86;
;
Крутящий момент
шпинделя:
;
= - сила резания;
D=63 мм - диаметр фрезы;
=4260 H*м;
Эффективная
мощность резания:
=14200 - сила резания;
V=30 м/мин - скорость резания;
кВт=6960
Вт;
.8 Техническое
нормирование операции
Технологическая операция как
составная часть технологического процесса в свою очередь состоит из большого
числа элементов (переходов, позиций и др.). Все эти элементы связаны между
собой как логическими, так и физическими (пространственными, временными,
материальными) связями. Цель нормирования- установление технически обоснованной
нормы времени на операцию, анализ уменьшения времени на операцию и,
соответственно, повышения эффективности производства.
Под техническим нормированием
понимают установление нормы времени на выполнение определенной работы или нормы
выработки в штуках в единицу времени. Величина затрат времени на изготовление
той или иной продукции при надлежащем качестве ее является одним из основных
критериев для оценки совершенства технологического процесса, планирования в
цехе и на предприятии, расчета с производственными рабочими. В машиностроении
норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию.
Техническая норма времени -
регламентированное время выполнения данной операции при определенных
организационно - технических условиях и наиболее эффективном использовании всех
средств производства.
Существует три метода нормирования:
1. Метод аналитического расчета
норм времени с использованием нормативов. При этом методе технологическая
операция разлагается на элементы; каждый из элементов подвергается анализу с
целью исключения лишних непроизводственных действий, сокращение пути всех
движений рук, ног и корпуса рабочего и т.д. Определяются элементы операции,
перекрываемые другими элементами. Затем для неперекрываемых элементов
производится расчет их длительности по формулам или точным нормативам. Данный
метод применяется в массовом, крупносерийном и среднесерийном производстве.
2. Опытно - статистический
метод нормирования. При этом методе норма времени устанавливается на всю
операцию в целом, путем сравнения с типовыми нормами и фактической
трудоемкостью выполнения в прошлом аналогичной работы. Для данного метода
разработаны укрупненные нормы времени на типовые операции. Данный метод
применяется в единичном и мелкосерийном производстве.
. Метод определения норм
времени на основе изучения затрат рабочего времени наблюдения (хронометраж,
фотография рабочего дня). Данный метод производится непосредственно на рабочем
месте и предназначен для изучения и обобщения передовых приемов труда, а также
для разработки нормативов, используемых при первом методе.
Метод аналитического расчета
технической нормы времени.
Штучное время - это время
изготовления одного изделия на данной технологической операции. Норма штучного
времени при техническом нормировании определяется по формуле
,
Тшт=0.49+16,2+0,6+1≈18.3
сек
где -
основное время на i-тый основной переход, мин; - число перекрываемых
основных переходов в операции, шт.; - вспомогательное время
на j-тый переход, мин; -
число неперекрываемых переходов в операции, на которые затрачивается
вспомогательное время, шт.; - время облуживания
рабочего места, мин; -
время на личные потребности рабочего, мин.
Основное (машинное,
технологическое) время -
это часть штучного времени, затрачиваемая на изменение или последующее
управление состояния предмета, определяется по формуле(для точения):
где -
длина обрабатываемой поверхности, с недобегом и перебегом, мм; -
частота вращения шпинделя, мин-1; - подача инструмента,
мм/об.
L=50 мм;
n=150 мм/об; S=40 мм/об;
Вспомогательное время -
часть штучного времени, затрачиваемая на выполнение приемов, необходимых для
обеспечения изменения и последующего определения состояния предметов труда.
Твсп=19,8
сек;
Во вспомогательное время
входит:
время на установку и
снятие заготовки в приспособлении;
время управления станком
(пуск, остановка, смена режимов обработки и т.п.);
время на перемещения
инструмента;
время на приемы
измерения детали.
Вспомогательное время
может быть ручным, машинным или машинно-ручным.
Составляющие
вспомогательного времени определяются по нормативам.
Сумма основного и
вспомогательного времени на операцию называется оперативным временем:
.
Топ=0.49+16,69=17 сек;
Время обслуживания
рабочего места -
часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание средств
технического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим
местом. Время обслуживания рабочего места подразделяется на время технического
обслуживания и
время организационного обслуживания .
Тобсл=3,5% Топ=3,5%*17=0,6
сек;
Время технического
обслуживания рабочего места .
затрачивается рабочим на уход за рабочим местом в течение смены и включает:
время на смену
затупившегося инструмента;
время на правку
инструмента в процессе работы;
время на удаление
стружки в процессе работы.
Время технического
обслуживания рабочего места определяется по специальным формулам; время
организационного обслуживания рабочего места определяется по нормативам в
процентах от оперативного времени.
В серийном производстве
определяется суммарное время обслуживания рабочего места по нормативам в
процентах от оперативного времени.
Время на личные
потребности Тотд. - часть штучного времени, затрачиваемая
человеком на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный
отдых. Оно определяется по нормативам в процентах от оперативного времени.
Тотд=4% Топ=4%*17=0.7
сек;
Тотд принимаем
равной 1 сек.
Норма выработки -
регламентированное количество изделий, которое должно быть обработано в
заданную единицу времени. Например, норма выработки в час определяется по
формуле
,
Nчас==196 шт.
3. Конструкторский
раздел
.1 Описание работы
приспособления
Измерительная станция включает в
себя два основных узла:, измерительное устройство, подводящее устройство.
Измеряемая деталь, устанавливается
между двумя призмами 3, которые закреплены на двух направляющих 1 болтами 12.
Направляющие установлены на плите 12.
Измерительное устройство включает в
себя два пружинных параллелограмма. Верхний параллелограмм состоит из
неподвижной каретки 5 и подвижной каретки 6, которая подвешена на двух прямых
плоских пружинах 13. Пружины крепятся к кареткам 6 и 5 с помощью четырёх
накладок 10 винтами 21.
К подвижной каретке 5 крепится губка
5 и наконечник 11. На каретке 6 крепится второй параллелограмм, состоящий из
неподвижной каретки 6, подвижной каретки 6, которая крепится на прямых плоских
пружинах 13. Накладки 10 служат для угловой жёсткости параллелограмма.
Упругие направляющие (пружинные
параллелограммы) широко используются в измерительных приборах, так как
обеспечивают высокую точность перемещения.
Преимущества. В них отсутствуют пары
внешнего трения: люфты, зазоры, перекосы.
Недостатки. Малая величина
перемещения (5-10 мм).
К подвижной каретке 6 крепится губка
5 с измерительным наконечником 11. Усилия прижима измерительных наконечников 11
к поверхности детали обеспечиваются цилиндрическими винтовыми пружинами
растяжения. В подвижной каретке 6 установлен также настроечный винт 21, с
помощью которого осуществляется настройка на 0 измерительного преобразователя
2. Преобразователь, с помощью кронштейна, крепится к каретке 5. Измерительное
устройство 2, установленное на шариковой направляющей 1 с помощью кронштейна 9,
имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении для вывода
измерительного наконечника из детали при её замене.
Для ограничения нижнего положения
каретки и установки измерительных наконечников 11 в нужном сечении детали
служит регулируемый упор 16. Вертикальные перемещения каретки осуществляются от
электродвигателя посредством винтовой передачи.
Описание преобразователя
Электроконтактный преобразователь -
это устройство, преобразующее линейное перемещение в электрический дискретный
сигнал-команду путем замыкания или размыкания электрических контактов. Команда
от преобразователя в станках или контрольных автоматах обычно реализуется путем
коммутации достаточно мощных электрических цепей станка или автомата, которые
приводят в действие его исполнительные органы. Поэтому электрический
сигнал-команду преобразователя усиливают специальным усилителем, а коммутация
внешних выходных электрических цепей осуществляется обычно с помощью
электромагнитных реле. Все это вместе образует блок усилителя командных
сигналов. Светофорное устройство служит для информации о командах. Блок питания
предназначен для поддержания параметров питания на заданном уровне.
По назначению преобразователи
разделяются на предельные, предназначенные для контроля размеров детали, и
амплитудные, предназначенные для контроля отклонений от правильной
геометрической формы.
В предельных преобразователях
(рисунок 5.19) каждому значению размера детали 1 соответствует определенное
положение подвижного контакта 7 относительно неподвижных (настраиваемых)
контактов 6 и 8. Когда деталь больше максимально допускаемого размера, замкнуты
контакты 7 и 6, когда меньше - замыкаются контакты 7 и 8, и, наконец, когда
деталь годна, все контакты разомкнуты.
Рисунок 2 - Принципиальная схема
предельного электроконтактного преобразователя
В конструкции преобразователя
используется двуплечий рычаг 2 с передаточным отношением i=l2/l1 и измерительный шток 3, контактирующий с поверхность
контролируемой детали 1. Силовое замыкание измерительного штока и рычага и
рычага осуществляется пружинами 4 и 5.
В амплитудных преобразователях, где
надо исключить влияние самого размера на результаты контроля отклонений детали
от правильной геометрической формы, контакт выполнен «плавающим», т.е. он под
действием некоторого усилия может перемещаться в направляющей рычага.
Наибольшее распространение получили
рычажные преобразователи, точность которых выше точности безрычажных.
Технические характеристики
предельных электроконтактных преобразователей приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Технические
характеристики предельных электроконтактных преобразователей
Параметры
|
Модель
|
|
233
|
228
|
229
|
КДМ-13
|
Число контактов
|
2
|
2
|
3
|
1
|
Пределы измерения, мм
|
0 - 0,4
|
0 - 1
|
0 - 1
|
0 - 3
|
Свободный ход измерительного стержня, мм
|
2
|
3
|
3
|
7
|
Передаточное отношение
|
5
|
5
|
5
|
1
|
Цена деления настроечного винта, мм
|
0,001
|
0,002
|
0,002
|
0,005
|
Измерительное усилие, сН
|
30-60
|
300
|
500
|
300
|
Колебание усилия, сН
|
10
|
150
|
300
|
100
|
Погрешность срабатывания, мм
|
+0,0005
|
+0,001
|
+0,001
|
+0,002
|
Смещение настройки за 25 тыс. срабатываний, мм
|
+0,0005
|
+0,001
|
+0,001
|
+0,004
|
Предельная скорость арретирования, мм/с
|
до 60
|
до 60
|
до 60
|
до 60
|
Габаритные размеры, мм
|
83*48*16
|
136*66*21
|
136*66*21
|
96*45*17
|
Масса, г
|
200
|
420
|
420
|
115
|
На рисунке 3 показана конструкция
предельного электроконтактного преобразователя модели 233.
Измеряемое
перемещение воспринимается измерительным стержнем 2, который
перемещается в бронзовых втулках 1 гильзы 3. Гильза запрессована
в жесткий корпус 5 преобразователя, ее наружный размер Ø 8 h6 предназначен для крепления преобразователя. Чтобы измерительный
стержень не поворачивался, установлен штифт-шпонка 14. Перемещение
измерительного стержня через корундовую шаровую опору 17 передается на
рычаг 9, установленный на агатовой ножевой опоре 8. Кинематическая
цепь стержня и рычага с подвижными контактами 7 замыкается пружиной 4 с усилием
которое должно быть несколько большим, чем необходимое усилие замыкания
электрических контактов. Передаточное отношение двуплечего рычага 9
преобразователя равно i=5.
Следует обратить
внимание на то, как предохранены рычаг и его высокоточная ножевая опора от
случайных ударов по измерительному стержню. Измерительный стержень так
контактирует с рычагом, что при ударе он может оторваться от рычага, но не
передаст удара на него. В технической литературе такое конструктивное решение
называют: «рычаг разгружен от удара».
Рисунок 3 - Предельный
электроконтактный преобразователь модели 233
Измерительное
усилие создается пружиной 12, его можно регулировать гайкой 11. Положение
настроечных контактов 13 регулируют с помощью микровинтов (М4x0,35), барабаны 10 которых
имеют цену деления 0,001 мм, а интервал делений 0,63 мм. Тугое вращение
микровинтов обеспечивается осевым натягом с помощью разрезной пружинной шайбы 16
и специальной гайки 15.
Контакты 7
запрессованы во втулках 6 из изоляционного материала, а настроечные
контакты 13 не изолированы от корпуса. На электрический разъем
преобразователя выведено три провода: от корпуса преобразователя и от двух
контактов 7. Наличие неизолированных контактов уменьшает область применения
данного преобразователя, так как некоторые электрические схемы требуют изоляции
всех контактов.
Лицевая сторона корпуса закрыта
прозрачной крышкой 18.
Заключение
В дипломном проекте разработаны
технологические процессы на механическую обработку детали «Вал первичный коробки
передач» в условиях серийного производства.
Подробно описаны назначение детали,
и конструкторские и технологические особенности.
Оценка технологичности конструкции
детали. Проанализирован и выбран метод получения заготовки, произведен
аналитический расчет минимальных припусков.
Классифицированы технологические
базы с учетом анализа их соответствию единства баз. Произведен расчет размерных
цепей.
На основании расчета предложены
технологические маршруты обработки детали.
Произведены расчеты режимов резания,
с использованием аналитических зависимостей и норм времени.
В проекте произведен подбор режущего
инструмента и проектируемого приспособления, а также обоснование и выбор.
Библиографический список
1. Горбацевич А.Ф.
Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич, В.А.
Шкред.. - М.: ООО ИД «Альянс», 2010. - 256 с.
2. Обработка
металлов резанием: Справочник технолога /А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и
др. Под общ. ред. А.А. Панова.- М.: Машиностроение, 1988.- 736 с.
3. Орлов П.И. Основы
конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1. /Под ред. П.Н.
Учаева. - 3-е изд. испр. - М.: Машиностроение, 2008..- 544 с.
4. Справочник
технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.
Мещерякова - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985..- 656 с.
5. Справочник
технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.
Мещерякова - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2010..- 496 с.