Изготовление полуфуфты

Введение

технологический деталь заготовка

Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс (ТП).

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия.

В ТП изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин заданных размеров и конфигурации путем литья, обработки давлением, резки сортового или специального проката, а также комбинированными методами. В процессе термической обработки происходят структурные превращения материала заготовок, изменяющие его свойства. При механической обработке наблюдается последовательное изменение состояния исходной заготовки (ее геометрических форм, размеров и количества поверхностей) до получения готовой детали.

Для осуществления практически любого ТП в машиностроительном производстве необходимо применение совокупности орудий производства, называемых средствами технологического оснащения.

ТП всегда многовариантен. Многовариантность разработки ТП всегда связана с преодолением существенных трудностей. Каждый разработчик процесса, анализируя многие факторы, приходит в итоге к определенному технологическому решению (ТР). Однако нельзя гарантировать, что именно принятое решение является наиболее приемлемым, поскольку задача разработки процесса с самого начала содержала много неизвестных факторов. Кроме того, в настоящее время для решения многовариантных задач с успехом применяют электронно-вычислительные машин (ЭВМ). При этом удается не только учесть многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время.

Использование ЭВМ при разработке ТП знаменует новый этап развития технологии машиностроения как науки. Оптимальные решения формируются за короткое время и при сравнительно малых затратах средств. Конкретный ТП изготовления детали и сборки может быть представлен на уровне как технологического маршрута, так и технологической операции. При этом оформляют соответствующую документацию с графическим подтверждением принятых решений.

Несмотря на очевидную прогрессивность использования ЭВМ, нельзя считать, что разработка ТП связана исключительно с их применением. Разработчик должен владеть различными методами решений технологических задач как с применением ЭВМ, так и без них.

Основы технологии машиностроения традиционно включают несколько важнейших этапов разработки ТП. В любом типе производства оказывается необходимым анализ исходных данных и технологический контроль конструкторской документации. Экономические проблемы современного производства одной из основных делают задачу выбора заготовок и разработку маршрутного ТП. Маршрутный и операционный ТП определяют особенности смежных производств (в частности, заготовительного), выбора оборудования, режущего инструмента, приспособлений, измерительных средств и всех элементов производства, которые образуют производственную среду.

1. Служебное назначение детали

Деталь типа «Полумуфта» является одной из разновидностью пальчиковой муфты, которая служит для соединения двигателя с редуктором.

2. Анализ технологичности детали

Полумуфта - деталь вращения

Материал детали - сталь 35

Поверхность: круглая

Остальная обработка детали имеет шероховатость

Цель анализа: выявление недостатков конструкции и улучшение технологичности детали.

Технологичность детали определяет возможность её изготовления типовыми методами обработки с минимальной трудоёмкостью. Деталь представляет собой тело вращения.

Конструкция детали предусматривает небольшое количество обрабатываемых поверхностей, сопрягаемых с другими деталями. Все поверхности детали выполняются стандартными инструментами, и не требует специальных инструментов.

При разработке технологического процесса изготовления детали типа «Полумуфта» мной использован типовой технологический процесс.

3. Определение характера вида производства

Находим массу детали по формуле:

, где

- диаметр, - длина, для стали

Разбиваем деталь на элементарные части и находим их массу.

,

,

,,

,

Зная массу детали и годовой объём выпуска , определяем тип производства по таблице. Тип производства - серийное

4. Расчет параметров заготовки

Определяем форму поковки

- определяем массу поковки по формуле: , где - масса детали, кг; - расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствие с табл. 26

определяем группу стали по табл. 24, [3], для стали 35 группа стали М2

степень сложности определяем по формуле , где - масса поковки, - масса геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки

по коэффициенту находим степень сложности С2

класс точности определяем табл. 25, [3] четвертый класс точности Т4.

Определяем исходный индекс для последующего назначения основных припусков, допусков и допускаемых отклонений.

Исходный индекс зависит от массы поковки, марки стали, степени сложности и класса точности. По табл. 27, [3] находим исходный индекс - 9

Заготовку получаем методом поковки. Материал заготовки сталь 35. Определим припуски на обработку каждой поверхности. Общие припуски выбираются табл. 23, стр. 251 [3]. Расчет отражаем в чертеже заготовки детали.

Таблица 1

Таблица 2. Маршрут обработки

Материал взят из [3] табл. 27 стр. 338, табл. стр. 333, табл. 10 стр. 332, табл. 17 стр. 335, табл. 18 стр. 334; [6] табл. 2.27 стр. 33, табл. 2.18 стр. 31.

. Разработка маршрутного и операционного технологического процесса изготовления детали

Таблица 3

. Расчет режимов резания

Расчет режима резания для подрезки торца

Операция токарная 005 переход 1

1. Подача S [мм/об]

При глубине резания t = 1,5 мм, шероховатости поверхности R_z25 и радиуса при вершине 2 мм подачи будет равна 0,55 (мм/об). ([4], стр366, табл14)

2. Скорость резания V_рез [м/мин]

Т [мин] − период стойкости режущего инструмента. Т находится в диапазоне от 30 до 60 минут. Принимаем Т = 60 мин.

Материал режущей части - Т15К6. Следовательно:             

C_V = 290; y = 0,35; m = 0,2; x = 0,15.       ([4], стр368, табл17)   

K_V = K_MV K_ПV K_ИV

K_MV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,

K_ПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,

K_ИV - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Т.к. материал заготовки − сталь, следовательно

s_В находится в диапазоне до 450 МПа. Пусть s_В = 450 МПа, материал режущего инструмента − твердый сплав. Следовательно, К_Г = 1 и n_V = 1. Отсюда:

 ([4], стр358,361, табл1,5,6)

Поверхность без корки, следовательно: K_ПV = 1,0

K_ИV = 1,0. Теперь находим K_V:

K_V = 1,67×1,0×1,0 = 1,67

Теперь найдем скорость резания:

3. Частота вращения шпинделя n [об/мин]

Станок имеет ступенчатую коробку передач: 100, 200, 300, 400, 500 и т.д. Действительная частота вращения шпинделя n_д = 800 м/мин. Отсюда найдем действительную скорость резания V_д:

4.      Мощность резания N_рез [кВт]

P_z [H] − тангенциальная сила резания

 ([4], стр372, табл22)

С_Р = 300; x = 1,0; y = 0,75; n = -0,15.

K_р = K_jр K_gр K_lр ([4], стр374, табл23)

У нас подрезной резец:

Материал режущего инструмента − твердая сталь, следовательно:

K_jр = 1,0; K_gр = 1,0; K_lр = 1,0.

K_р = 1,0×1,0×1,0 = 1,0

P_z = 10×300×0,55^0,75×1,5¹×249^-0,15 = 1219 (H)

5.      Машинное время Т_м [с]

, где

i - число проходов резцом, L − длина прохода резца

, где l - обрабатываемая поверхность заготовки

y - врезание ()

 - перебег (2 мм)

6.      Вывод результатов расчета режимов резания:

·        Подача S = 0,55 (мм/об)

·        Период стойкости режущего инструмента T = 60 мин

·        Скорость резания V_рез = 249 (м/мин)

·        Частота вращения шпинделя n = 800 об/мин

·        Мощность резания N_рез = 4,89 (кВт)

·        Машинное время Т_м = 5,4 (с)

Расчет режима резания для наружного продольного точения

Операция токарная 005 переход 2

1.      Глубина резания t [мм]

, где

d_З − диаметр заготовки, а d₀ − диаметр заготовки после обработки.

d = 96 (мм); d = 98 (мм). Тогда

2. Подача S [мм/об]

Диаметр детали находится в диапазоне: 60÷100 (мм)

Размер державки резца: от 16×25 до 25×40 (мм)

Следовательно, S в диапазоне от 0,6 до 1,2 (мм)

Пусть S = 0,9 (мм/об) ([4], стр364, табл11)

3. Скорость резания V_рез [м/мин]

, где

Т [мин] − период стойкости режущего инструмента. Т находится в диапазоне от 30 до 60 минут. Выбираем Т = 60 мин. Подача S =0,9. Следовательно: C_V = 280; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,20. ([4], стр367, табл17)

K_V = K_MV K_ПV K_ИV ([4], стр358,361, табл1,5,6)

K_MV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,

K_ПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,

K_ИV - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Материал заготовки − сталь, следовательно

s_В находится в диапазоне до 450 МПа. Выберем s_В = 450 МПа. Материал режущего инструмента − твердый сплав, тогда

К_Г = 1,0; n_V = 1,0. Отсюда

Поверхность без корки. Следовательно, K_nv = 1,0

Материал заготовки - конструкционная сталь. Марка стали режущего инструмента: Т15К6 (твёрдый сплав). Следовательно, K_ИV = 1,0

Подставляем коэффициенты K_MV, K_ПV и K_ИV и находим К_V

K_V = 1,67 × 1,0 × 1,0 = 1,67

Теперь мы можем вычислить скорость резания, подставив значения в формулу

4.      Частота вращения шпинделя n [об/мин]

корректируем, полученную n_д соответствие с паспортными данными станка:

n_д = 700 (м/мин)

Отсюда найдем действительную скорость резания V_д:

5. Мощность резания N_рез [кВт]

P_z [H] − тангенциальная сила резания

 ([4], стр372, табл22)

= 300; x = 1,0; y = 0,75; n = - 0,15

K_р = K_jр K_gр K_lр ([4], стр374, табл23)

Материал режущего инструмента − твердая сталь, следовательно:

K_jр = 0,94; K_gр = 1,0; K_lр = 1,0.

K_р = 0,94 × 1,0 × 1,0 = 0,94

P_z = 10×300×1¹×0,9^0,75×211^−0,15×0,94 = 1242 (H)

Данная мощность удовлетворяет мощности станка

6. Машинное время Т_м [с]

, где

i - число проходов резцом, L − длина прохода резца

, где l - обрабатываемая поверхность заготовки

y - врезание ()

 - перебег (2 мм)

7. Вывод результатов расчета режимов резания:

·        Глубина резания t = 1 (мм)

·        Подача S = 0,9 (мм/об)

·        Период стойкости режущего инструмента T = 60 (мин)

·        Скорость резания V_рез = 211 (м/мин)

·        Частота вращения шпинделя n = 700 (об/мин)

·        Мощность резания N_рез = 4,3 (кВт)

·        Машинное время Т_м = 1,3 (с)

Остальные расчеты сводим в таблицу 4

Таблица 4

. Расчет штучного времени операций

Норма штучного времени на операцию

,

где Т_О - технологическое (основное) время, мин; Т_в - вспомогательное время, мин; Т_.ПЗ - подготовительно-заключительное время, мин; N - партия.

Т_ПЗ/N=30/6000=0,005 мин

Операция 005

Т_О берем из таблицы 4

Т_О=0,09+0,022+0,2+0,7+0,54=1,552 мин

Т_В=5 мин

Т_шт=1,552+5+0,005=6,557 мин

Операция 010

Т_О=0,026+0,008=0,034 мин

Т_В=2,0 мин

Т_шт=0,034+2,0+0,005=2,039 мин

Операция 015

Т_О=0,6 мин

Т_В=2,5 мин

Т_шт=0,6+2,5+0,005=3,105 мин

Операция 020

Т_О=0,046+0,044+0,006+0,019=0,115 мин

Т_В=2,33 мин

Т_шт=0,115 +4,0+0,005=4,12 мин

Операция 025

Т_О=0,046+0,044+0,006+0,021=0,117 мин

Т_В=4,0 мин

Т_шт=0,117 +4,0+0,005=4,14 мин

Норма штучного времени

 =20,36 мин

. Выбор приспособления для закрепления детали или инструмента

Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. В промышленности эксплуатируется более 25 миллионов специальных станочных приспособлений. Задача повышения эффективности и качества технологической оснастки стала одной из важнейших народнохозяйственных проблем.

Технологическая оснастка способствует повышению производительности труда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения. На предприятиях машиностроения до 90% организационно-технологических мероприятий, направленных на обеспечение роста производительности труда рабочих-станочников, связано либо с изменением конструкций, либо с изготовлением новых видов инструментов и приспособлений.

Конструкции всех станочных приспособлений основываются на использовании типовых элементов, которые можно разделить на следующие группы:

·         Установочные элементы, определяющие положение детали в приспособлении;

·        Зажимные элементы-устройства и механизмы для крепления деталей;

·        Элементы для направления режущего инструмента и контроля его положения;

·        Силовые устройства для приведения в действие зажимных элементов;

·        Корпуса приспособлений, на которых крепят все остальные элементы.

В нашем случае используется трёхкулачковый самоцентрирующий клиновой патрон с механизированным приводом, применяется для зажима заготовок, обрабатываемых на токарных и револьверных станках и многошпиндельных полуавтоматах. В пазах корпуса патрона 1 установлены три кулачка 2, к которым винтами 4 и сухарями 3 прикреплены сменные кулачки 5. В корпусе 1 патрона установлена втулка 6, которая винтом 8 и тягой соединена со штоком поршня пневмоцилиндра. Во втулке 6 имеются три паза «а» с углом наклона , в которые входят наклонные выступы «б» кулачков 2, образуя клиновые сопряжённые пары. Во время подачи сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в пневмоцилиндре влево, шток через тягу, винт 8 и втулка 6 передвигает выступы «б» кулачков 2 вниз по наклонным пазам «а» втулки 6. при этом сменные кулачки 5, перемещаясь к оси патрона, зажимают обрабатываемую заготовку. После обработки заготовки сжатый воздух подаётся в безштоковую полость. Шток через промежуточные звенья передвигает втулку 6 вправо, выступы «б» кулачков 2 перемещаются по наклонным пазам втулки 6 вверх и сменные кулачки 5 расходятся от оси патрона и деталь разжимается.

Для замены кулачков в шестигранное отверстие во втулке 6 вставляются торцовый ключ, который поворачивает втулку против часовой стрелки на угол , кулачки 2 выходят из пазов корпуса 1 и тогда их вынимают. Втулка 7 предохраняет патрон от засорения. Клиновые патроны обладают высокой жёсткостью и износоустойчивостью.

. Выбор технологического оборудования

Токарный обрабатывающий центр с ЧПУ модели 16К20Ф3. Станок патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепежных резьб (в зависимости от возможностей системы ЧПУ). Станок используют в единичном, мелко-серийном и среднесерийном производстве.

Технические характеристики 16К20Ф3

Список литературы

1.   А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков. Станочник широкого профиля. М.: «Высшая школа», 2001

2.      Г.Н. Андреев, В.Ю. Новиков, А.Г. Схиртладзе. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства. М.: «Высшая школа», 2001

.        Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение - 1, 2001 г. 944 с., ил.

.        Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение - 1, 2001 г. 944 с., ил.

.        Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя (3 тома). М.: Машиностроение -2001

.        Тимирязев В.А. Расчет припусков и межоперационных размеров в машиностроении, М.: «Высшая школа», 2004

.        Серебреницкий П.П. Программирование для автоматизированного оборудования, М.: «Высшая школа», 2003