Конструкторско-технологическое обеспечение изготовления детали «Полумуфта конвейера»

(1)

(2)

(3)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 8

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ... 11 1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ ... 12 1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия ... 12 1.2 Служебное назначение детали «Полумуфта конвейера» и

технические требования, предъявляемые к детали ... 13 1.3 Аналитический обзор и сравнение зарубежных и отечественных

технологических решений для соответствующих отраслей машиностроения... 15 1.4 Формирование целей и задач квалификационной работы ... 16 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ... 17

2.1 Анализ существующей на предприятии документации по конструкторско-технологической подготовке действующего

производства ... 17 2.1.1 Анализ операционных карт действующего

технологического процесса ... 17 2.1.2 Анализ технологического оборудования, применяемой

технологической оснастки и режущего инструмента ... 20 2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего

технологического процесса ... 23 2.1.4 Выводы по подразделу ... 25 2.2 Разработка проектного варианта технологического процесса ... 26

2.2.1 Аналитический обзор, выбор и обоснование способа

получения исходной заготовки ... 26 2.2.2 Аналитический обзор и выбор основного

технологического оборудования ... 27 2.2.3 Формирование маршрутно-операционной технологии

проектного варианта ... 30

(4)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Лист

Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 9

2.2.4 Размерно-точностной анализ проектного варианта технологического процесса ... 34

2.2.5 Расчет режимов резания и норм времени на все операции проектного варианта технологического процесса. ... 39

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ ... 49

3.1 Аналитический обзор и выбор стандартизированной технологической оснастки ... 49

3.2 Подбор специального станочного приспособления ... 49

3.3 Аналитический обзор и выбор стандартизированного режущего инструмента ... 52

3.4 Проектирование и расчет специального режущего инструмента ... 56

3.5 Выбор измерительного оборудования и оснастки на операциях технического контроля ... 65

4 Автоматизация технологического процесса ... 68

4.1 Анализ возможных направлений по автоматизации технологического процесса... 68

4.2 Разработка структурной схемы гибкого производственного участка . 69 4.3 Выбор оборудования для функционирования автоматизированной системы (промышленные роботы, накопители, транспортные системы, складские системы) ... 74

4.4 Базирование заготовки, полуфабриката, готовой детали в промышленном роботе, транспортном устройстве, промежуточном накопителе ... 76

4.5 Анализ производительности автоматизированной системы ... 78

5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ ... 79

6 БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ ... 81

6.1 Мероприятия и средства по созданию безопасных и безвредных условий труда ... 81

6.2 Мероприятия по электробезопасности ... 83

(5)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Лист

Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 10

6.3 Мероприятия по пожарной безопасности ... 86

7 ВЫВОДЫ ПО КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ ... 88

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... 89

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ... 90

(6)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

ВВЕДЕНИЕ

Для эффективной работы предприятия необходимо создание эффективной технологии производства. Создание эффективной технологии невозможно без применения современных методов обработки, использования современного оборудования с расширенными технологическими возможностями и современного режущего инструмента, обеспечивающих высокую точность и производительность.

Целью данной работы является изучение действующего технологического процесса обработки детали «Полумуфта конвейера», а также проектирование нового технологического процесса с целью повышения эффективности и конкурентоспособности производства.

Задачи выпускной квалификационной работы – выбор способа получения заготовки, разработка плана и методов механической обработки поверхностей детали с указанием последовательности технологических операций, выбор основного технологического оборудования, расчет режимов резания и норм времени, выбор технологической оснастки и приспособлений, анализ автоматизации технологического процесса, выбор автоматизированного оборудования, разработка планировки механического участка, оформление документации технологического процесса.

(7)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия

Деталь «Полумуфта конвейера» используется в редукторе конвейера (рисунок 1). Конвейер служит для транспортировки отбитой горной массы и погрузки её в бункер-перегружатель или самоходный вагон. Конвейер состоит из задней и передней рам, хвостовой части, цепи со скребками и привода цепи.

Рисунок 1 – Чертеж редуктора конвейера

1, 2, 13 – вал; 3, 16, 17, 18 – крышка; 4 – сапун; 6 – колесо; 7, 8, 9, 20, 23, 24 – прокладка; 10, 11, 12, 19, 31, 32, 33, 37, 38, 40 – кольцо; 14, 15 – шестерня; 21, 29, 30 – шайба; 25, 26, 27, 28 – болт; 33, 34 – подшипник; 35, 36 – пробка; 42 – корпус.

(8)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

От внешнего привода через фланцевое соединение полумуфты вращение от нее передается на ведомый вал посредством шлицевого соединения. От ведущего вала 2 передается вращение на шестерню 14, от неё вращение передается на шестерню 15 и ведомый вал 13 и далее через колесо 6 на ведомый вал 1.

Таким образом полумуфта служит для передачи крутящего момента в редукторе, который имеет аналогичное назначение, а также позволяет снизить обороты от привода к ведомому валу.

Данный редуктор работает в условиях горных выработок, подвержен воздействию пыли, атмосферных осадков и других неблагоприятных воздействий.

Редуктор представляет собой типовую конструкцию, включает в себя ряд валов с установленными на них шестернями. Все эти детали размещены в корпусе.

1.2 Служебное назначение детали «Полумуфта конвейера» и технические требования, предъявляемые к детали

Полумуфта служит для передачи вращающего момента с редуктора конвейера через карданный вал для движения скребковой цепи. Полумуфта устанавливается на выходной вал приводной головки конвейера через шлицевое соединение и крепится через резьбовое соединение М12.

Рабочий чертеж детали представлен на рисунке 2.

Рассмотрим технические требования, приведенные на чертеже. Общая шероховатость чертежа Ra20. Поверхность Ж цементируется для увеличения износостойкости. Также поверхность Ж полируется и имеет наименьшую шероховатость (Ra 0,32) для уменьшения трения между поверхностями полумуфт.

Покрытие поверхности И адсорбатом –Х50-110тв. (покрытие поверхности адсорбатом показывает долю поверхности твердого тела, занятую адсорбированными объектами).

(9)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Рисунок 2 – Чертеж детали «Полумуфта»

К наружным поверхностям относительно базы Д представлены требования торцевого биения для более точной установки и плотного прилегания и требования радиального биения для точной сборки.

Поскольку полумуфта служит для передачи вращения от одного вала другому валу, то, соответственно, имеются требования по обеспечению соосности для таких валов. В частности, у детали имеется точная шлицевая поверхность, размеры которой на выданном заводом чертеже определяются обозначением d- 8x46H8x54B12x9C12. Таким образом к данной шлицевой поверхности предъявлены повышенные требования точности.

Кроме того у детали имеются дополнительные требования к цилиндрическим поверхностям у левого торца (Ra 0,32, f9, биение 0,05). Справа также имеется требование торцевого биения крайнего торца относительно прилегающего внутреннего цилиндра (0,05).

На исполнении 2 имеется требование допуска симметричности лысок относительно внутреннего цилиндра шлицевой поверхности. Но этот допуск не столь существенен (0,3).

(10)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Все технические требования соответствуют служебному назначению детали и должны выполняться в процессе механической обработки. Их невыполнение приводит к неточности установки детали в узле и неточности взаимного расположения деталей.

1.3 Аналитический обзор и сравнение зарубежных и отечественных технологических решений для соответствующих отраслей машиностроения

Существуют следующие технологии и решения, применяющиеся в отечественном и зарубежном производстве: электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка, электрохимическая обработка, лазерная обработка, обработка токами высокой частоты, метод индукционного нагрева материалов, нано технологии, технология финишной обработки поверхностей заготовок с применением высокоточных прецизионных станков, замена СОЖ на устройство охлаждения ионизированным воздухом и др.

Для производства деталей типа муфты, которые как и редукторы производятся практически во всех отраслях в отечественном машиностроении применяются типовые технологические процессы, включающие в себя отрезку заготовок, операции точения, для получения отверстий, имеющих оси несовпадающие с общей осью детали, применяют операции сверления. Для получения шлицевых поверхностей применяют протяжные технологии. Для получения лысок применяются операции фрезерования.

В последние десятилетия наблюдается объединение перечисленных операций в комплексные операции с применением станков с ЧПУ. Как за рубежом, так и в отечественном машиностроении все большее применение находят станки электроэрозионной обработки, включая проволочно-вырезные станки.

Чистовую обработку получают на операциях шлифования, а также часто используется притирка, хонингование, суперфиниширование, полировка, ультразвуковая обработка, электроискровая обработка и т.д..

(11)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

В действующем производстве применяются универсальные станки, включающие токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, протяжные, универсальные инструменты и приспособления. Что в целом не соответствует современным тенденциям мирового машиностроения.

1.4 Формирование целей и задач квалификационной работы

Целью выпускной квалификационной работы является улучшение технологического процесса детали «Полумуфта конвейера».

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

1) разработать проектный вариант технологического процесса изготовления детали «Полумуфта конвейера»;

2) произвести аналитический обзор и выбор станочного приспособления;

3) произвести аналитический обзор и выбор стандартного режущего инструмента;

4) выполнить проектирование и расчёт специального режущего инструмента;

5) произвести выбор измерительного оборудования;

6) разработать структурную схему гибкого производственного участка;

7) разработать планировку участка механической обработки.

(12)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Анализ существующей на предприятии документации по конструкторско-технологической подготовке действующего производства

2.1.1 Анализ операционных карт действующего технологического процесса

На 100 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей, расточка внутренних поверхностей, проточка фасок. Комплект баз:

двойная направляющая. В качестве режущих инструментов используются 2103- 0057 резец Т5К10 ГОСТ 18879-73, 2102-0055 резец Т5К10 ГОСТ 18877-73, 2301- 0087 сверло 25-3 ГОСТ 10903-77, 2301-0137 сверло 40-4 ГОСТ 10903-77, станочного приспособления – патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80, мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, штангенциркуль ШЦ-II-250-0,1 ГОСТ 166-89. Операция проходит на токарно-винторезном станке 1К62.

На 105 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей, расточка внутренних поверхностей, проточка фасок. Комплект баз:

двойная направляющая. В качестве режущих инструментов используются 2102- 0055 резец Т5К10 ГОСТ 18877-73, 2141-0028 резец Т5К10 ГОСТ 18883-73, станочного приспособления – патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80, мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166-89, штангенциркуль ШЦ-II-250-0,1 ГОСТ 166-89, пробка 45,4 Н11 8130-3102 спец.. Операция проходит на токарно-винторезном станке 1К62.

На 110 горизонтально-протяжной операции осуществляется расточка шлицов. Комплект баз: опорная и двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используются протяжка 2402-3519 спец., станочного приспособления – приспособления 7600-3001 спец., оправка 7622-3529-01 спец., мерительного инструмента – комплексный калибр 8311-5014 СТП 30.100-98,

(13)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

пробка 54,4 Н8 8319-4014 СТП 30.101-97. Операция проходит на горизонтально-протяжном станке 7Б57.

На 120 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используются 2103-0057 резец Т5К10 ГОСТ 18879-73, станочного приспособления – оправка шлицевая 7110-4046 спец., мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, скоба 75,6h11 8113-5216 спец..

Операция проходит на токарно-винторезном станке 1К62.

На 135 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей и растачивание отверстий. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используются 2103-0057 резец Т5К10 ГОСТ 18879-73, резец 2136-5032 Т5К10 30º спец., 2126-5047 резец Т15К6 спец., станочного приспособления – оправка шлицевая 7110-4046 спец., мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, скоба 100h13 8113- 5392 спец.. Операция проходит на токарно-винторезном станке 1К62.

На 140 токарно-винторезной операции осуществляется расточка внутренних поверхностей и проточка фасок. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используются 2141-0042 резец Т15К6 ГОСТ 18883-73, станочного приспособления – патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80, сырые кулачки 7016-3462 спец., мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, нутромер 95(^+0,87) 8143-0087 с переустановкой спец., пробка 95 Н11 8141-5359 спец.. Операция проходит на токарно-винторезном станке 1К62.

На 145 токарно-винторезной операции осуществляется просверливание отверстий. Комплект баз: опорная и двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используются 2301-0042 сверло 13-1 ГОСТ 10903-77, 2353-0121 зенковка ГОСТ 14953-80, 2320-2568 зенкер №2 ГОСТ 12489-71, станочного приспособления – кондуктор 7353-5774 спец., патрон 6152-5000 спец., мерительного инструмента – штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, пробка

(14)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

15 Н13 8130-3508 спец.. Операция проходит на радиально-сверлильном станке 2М55.

На 160 внутришлифовальной операции осуществляется шлифование внутреннего отверстия. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется шлифовальный круг 5.40х32х1324А 49ПС 27 КПГ 35М/СА 1 КЛ ГОСТ 2424-83, станочного приспособления – штатив Ш II-Н8 ГОСТ 10197-70, патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80, мерительного инструмента – индикатор ИЧ-02 ГОСТ 577-68, пробка 46 Н8 8130-3108 спец., пробка комплексная 8311-5015 СТП 30.100-98.. Операция проходит на внутри- шлифовальном станке 3А22В.

На 165 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется паста алмазная АСМ 14/10 ГОСТ 25593-83, станочного приспособления – оправка д/полировки 7910-3104 спец, оправка 7110-4383 спец..

На 170 кругло-шлифовальной операции осуществляется точение наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется шлифовальный круг 1.750х305х70 24А25ПС 1-С2 7К535МК1КЛА ГОСТ 2424-83, станочного приспособления – штатив Ш II-Н8 ГОСТ 10197-70, оправка 7110-4383 спец., мерительного инструмента – индикатор ИЧ-02 ГОСТ 577-68, скоба 74,85(^-0,04-0,100) 8113-6423 спец.. Операция проходит на кругло-шлифовальном станке 3М162.

На 171 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется паста алмазная АСМ 40/28 ГОСТ 25593-83, станочного приспособления – оправка 7110-4383 спец., оправка для копировки 7910-3104 спец., мерительного инструмента – скоба 74,85(^-0,04-0,100) 8113-6423 спец..

На 180 кругло-шлифовальной операции осуществляется шлифование наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве

(15)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

режущего инструмента используется шлифовальный круг 1.750х80х305 24А40ПСМ27 к 5 35м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83, станочного приспособления – оправка 7110-4383 спец., штатив Ш II-Н8 ГОСТ 10197-70, мерительного инструмента – скоба 75,02f9 8113-6466 спец., индикатор 2 МИГ ГОСТ 9696-75.

Операция проходит на кругло-шлифовальном станке 3У144.

На 185 кругло-шлифовальной операции осуществляется шлифование наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется шлифовальный круг 1.600х50х305 ГЕМ 28- М-36 ОСТ2-4-70-1-78, станочного приспособления – оправка 7110-4383 спец., штатив Ш II-Н8 ГОСТ 10197-70, мерительного инструмента – скоба 75 f9 8113- 5392 спец., индикатор 2 МИГ ГОСТ 9696-75. Операция проходит на кругло- шлифовальном станке 3У144.

На 190 токарно-винторезной операции осуществляется точение наружных поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая. В качестве режущего инструмента используется паста алмазная АСМ 40/28 ГОСТ 25593-83, станочного приспособления – патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80, мерительного инструмента – скоба 75f9 8113-6466 спец.. Операция проходит на токарно-винторезном станке 1М63Н.

Вывод: таким образом все операционные карты действующего технологического процесса в соответствии со стандартами содержат всю необходимую информацию.

2.1.2 Анализ технологического оборудования, применяемой технологической оснастки и режущего инструмента

В действующем технологическом процессе обработки детали используются следующие станочные приспособления:

 патрон 7100-0009 ГОСТ 2675-80;

 штатив Ш II-Н8 ГОСТ 10197-70;

 комплект вспомогательного инструмента 7858-0100 СТП 30.151-2002;

А также следующие специальные станочные приспособления:

(16)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

 приспособления 7600-3001 спец.;

 оправка 7622-3529-01 спец.;

 патрон 6152-5000 спец.;

 сырые кулачки 7016-3462 спец.;

 оправка д/полировки 7910-3104 спец.;

 оправка 7110-4383 спец.;

 оправка шлицевая 7110-4046 спец.;

 оправка для копировки 7910-3104 спец.;

 кондуктор 7353-5774 спец..

Кондуктор является вспомогательным приспособлением при сверлении на станке отверстий для болтов во фланцах. Сущность его устройства заключается в том, что имеющиеся в нем направляющие для сверла втулки могут перемещаться все одновременно, сохраняя одинаковое расстояние отверстий между собой и до центра фланца. Такое приспособление отвечает заданным условиям, аналогично, предварительный анализ показал, что и остальные специальные приспособления также соответствуют заданным условиям обработки.

Вывод: таким образом, применяемое как стандартное, так и специальное приспособление соответствуют заданным условиям серийного производства.

В действующем технологическом процессе обработки детали используется следующий режущий инструмент:

 резец отрезной ленточнопильный НВР 360А;

 2103-0057 резец Т5К10 ГОСТ 18879-73;

 2102-0055 резец Т5К10 ГОСТ 18877-73;

 2141-0028 резец Т5К10 ГОСТ 18883-73;

 2103-0057 резец Т15К6 ГОСТ 18879-73;

 2141-0042 резец Т15К6 ГОСТ 18883-73;

 2301-0087 сверло 25-3 ГОСТ 10903-77;

 2301-0137 сверло 40-4 ГОСТ 10903-77;

 2301-0042 сверло 13-1 ГОСТ 10903-77;

(17)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

 комплект инструмента 2899-0003 СТП 30.151-2002;

 2353-0121 зенковка ГОСТ 14953-80;

 2320-2568 зенкер №2 ГОСТ 12489-71;

 шлифовальный круг 5.40х32х1324А 49ПС 27 КПГ 35М/СА 1 КЛ ГОСТ 2424-83;

 паста алмазная АСМ 14/10 ГОСТ 25593-83;

 паста алмазная АСМ 40/28 ГОСТ 25593-83;

 шлифовальный круг 1.750х305х70 24А25ПС 1-С2 7К535МК1КЛА ГОСТ 2424-83;

 шлифовальный круг 1.750х80х305 24А40ПСМ27 к 5 35м/с А 1 кл.

ГОСТ 2424-83;

 шлифовальный круг 1.600х50х305 ГЕМ 28-М-36 ОСТ2-4-70-1-78.

А также следующие специальные режущие инструменты:

 2126-5047 резец Т15К6 спец.;

 2136-5032 резец Т5К10 30º спец.;

 2402-3519 протяжка спец..

Разработка специальной протяжки велась еще несколько десятилетий назад. С тех пор появились новые расчетные схемы и подходы. Протяжка сложный и дорогостоящий инструмент, целесообразно еще раз произвести расчет с целью улучшения характеристик.

Вывод: таким образом, применяемый режущий инструмент соответствует заданным условиям серийного производства.

В действующем технологическом процессе обработки детали используется следующие контрольные приспособления:

 штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89;

 штангенциркуль ШЦ-1-150-0,1 ГОСТ 166-89;

 штангенциркуль ШЦ-II-250-0,1 ГОСТ 166-89;

 шаблон 9С12 8315-2008 СТП 30.103-97;

 пробка 54,4 Н8 8319-4014 СТП 30.101-97;

(18)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

 пробка комплексная 8311-5015 СТП 30.100-98;

 комплексный калибр 8311-5014 СТП 30.100-98;

 индикатор ИЧ-02 ГОСТ 577-68;

 индикатор 2 МИГ ГОСТ 9696-75;

А также следующие специальные контрольные приспособления:

 шаблон 3,5 30º 8370-0093 спец.;

 пробка 15 Н13 8130-3508 спец.;

 пробка 45,4 Н11 8130-3102 спец.;

 пробка 46 Н8 8130-3108 спец.;

 шаблон 75,6h11 8107-7197 спец.;

 шаблон 88,2Н11 8193-3058 спец.;

 шаблон 55-0,74 8101-3251 спец.;

 пробка 95 Н11 8141-5359 спец.;

 скоба 74,85(^-0,04-0,100) 8113-6423 спец.;

 скоба 75,6h11 8113-5216 спец.;

 скоба 75,02f9 8113-6466 спец.;

 скоба 75f9 8113-6466 спец.;

 скоба 100h13 8113-5392 спец.;

 нутромер 95(^+0,87) 8143-0087 с переустановкой спец.;

Вывод: в действующем технологическом процессе применяется универсальные и специальные контрольные приспособления, что соответствует условиям серийного производства.

2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего технологического процесса

Для данного действующего технологического процесса проведен размерный анализ. Схема размерной цепи представлена на рисунке 3.

(19)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Рисунок 3 – Схема размерной цепи технологического процесса

(20)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Размерный анализ действующего технологического процесса проводится с целью проверки выполнения конструкторских размеров и расчета значений припусков.

В результате расчета размерной цепи линейных размеров технологического процесса изготовления полумуфты замыкающих звеньев нет.

Были составлены уравнения для припусков и найдены их значения:

[17…18] = – (18…107) + (107…17);

[17…18] = –96(1) + 98(1) =2(2).

[108…107] = (107…18) – (18…108);

[108…107] = 96(1) – 94(-0,87) = 2(_–1^+1,87).

[108…107] = (107…18) – (18…108);

[108…107] = 94(-0,87) – 88(-0,54) = 6(_–0,87^–0,54).

[47…48] = (48…17) – (17…47);

[47…48] = 24(^+0,33) – 23(^+0,33) = 1(0,33).

Все конструкторские размеры в технологическом процессе выполняются.

Вывод: размерная цепь подтверждает правильность составленного технологического процесса.

2.1.4 Выводы по подразделу

В действующем технологическом процессе применяется большое число специального инструмента и приспособлений. В целом, технологическое оборудование, технологическая оснастка и режущий инструмент соответствуют условиям серийного производства. Размерный анализ действующего технологического процесса показал, что простановка баз и размеров корректна.

Операционные карты выполнены в соответствии со стандартами.

(21)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

2.2 Разработка проектного варианта технологического процесса 2.2.1 Аналитический обзор, выбор и обоснование способа получения исходной заготовки

Правильный метод получения заготовки при проектировании оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели, трудоёмкость и себестоимость. Метод получения заготовок для деталей машин определяется материалом и конструкцией детали, назначением детали технологическими требованиями, серийностью изготовления. Выбрать заготовку – значит установить способ её получения, наметить припуски на механическую обработку для каждой поверхности, указать допуск на прочность изготовления.

В действующем производстве детали полумуфта используют заготовки из проката. Учитывая, что тип производства серийный, то обычно применяются штамповка и ковка. Таким образом целесообразно выбрать заготовку штамповку на кривошипном прессе. Преимущества данного метода в том, что припуски и допуски на 20-25% ниже по сравнению с заготовкой изготавливаемой из проката, в результате чего коэффициент использования материала повышается, при этом достигается значительная экономия металла.

Чтобы предварительно оценить эффективность выбранного способа получения заготовки необходимо посчитать коэффициент использования материла (КИМ):

КИМ = _𝑚^𝑚^д

заг, (1) где mд – масса детали, 𝑚_заг = 5,5 кг;

mзаг – масса заготовки, 𝑚_д = 4,5 кг.

Подставив значения в формулу (1) получим:

КИМ = 4,5

5,5= 0,82

Вывод: коэффициент использования материала высокий, что говорит о том, что металла в стружку уйдет мало. Следовательно, заготовка выбрана подходящая.

(22)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

2.2.2 Аналитический обзор и выбор основного технологического оборудования

Выбор технологического оборудования производим исходя из размеров детали, количества режущего инструмента. Деталь имеет следующие габаритные размеры Ø148х88, для обработки необходимо как минимум три режущего инструмента, плюс на торцах имеются отверстия с осями, не совпадающими с общей осью. Таким образом выбираем токарный обрабатывающий центр с ЧПУ SMEC PL 20L(рисунок 4). Это многоцелевой станок, работающий в режиме токарной обработки, сверления отверстий, точения заготовки. Достоинством данного обрабатывающего центра является малая занимаемая площадь и большая мощность, передаваемая шпинделем.

Рисунок 4 – Токарный обрабатывающий центр с ЧПУ SMEC PL 20L

Основные технические характеристики обрабатывающего центра представлены в таблице 1.

(23)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Таблица 1 – Основные технические характеристики SMEC PL 20L

Параметры Ед. изм. PL 20L

Max диаметр обработки над станиной мм Ø450

Max диаметр х длина обработки мм Ø300х520

Сквозное отверстие шпинделя мм Ø52 [Ø66]

Размер патрона дюйм 8

Скорость вращения шпинделя мин^-1 4000

Присоединительный торец шпинделя ASA А2-6

Мощность двигателя шпинделя (непрерывно/30 мин)

кВт 15/18.5 [F Oi-TD:

11/15]

Скорость быстрых перемещений (X/Z) м/мин 24/24

Быстрое перемещение по оси (X/Z) мм 180/560

Количество инструментальных позиций шт. 10

Сечение резца мм 25х25

Диаметр осевого инструмента мм Ø40

Перемещение задней бабки мм 80

Вес станка кг 3900

Занимаемая площадь мм 2805х1444

Система ЧПУ Fanuc Oi-Mate TD, Fanuc Oi-T

Для горизонтально-протяжной операции мы оставляем протяжной станок 7Б57, т.к. на данном этапе модернизации участка его замена не целесообразна:

удовлетворяет требования по точности и имеет малый износ.

Шлифовальный станок выбираем также исходя из размеров детали и с учетом того, что шлифуются внутренние и наружные поверхности. Таким образом, выбираем универсальный круглошлифовальный станок с ЧПУ Paragon GU-3210CNC (рисунок 5).

(24)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Рисунок 5 – Универсальный круглошлифовальный станок с ЧПУ Paragon GU-3210CNC

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Основные технические характеристики Paragon GU-3210CNC

Параметры Ед.

изм.

PL 20L

Макс. диаметр над столом мм 320

Расстояние между центрами мм 1000

Макс. диаметр обработки мм 280

Макс. длина обработки мм 1020

Макс. вес обработки кг 150

Размеры шлифовального круга мм 405х56х127 Макс. скорость шлифовального круга м/с 45 м/с

Перемещение по оси X мм 200

Скорость подачи на хол. ходу мм/мин 8000

Скорость подачи мм/мин 0,0001-8000

Угол поворота по часовой стрелке 0.5

Угол поворота против часовой стрелки -0.5

Перемещение по Z 1100

Скорость шпинделя мин^-1 0-500

Конус шпинделя КМ 4

Макс. перемещение центра задней бабки мм 35

Конус задней бабки КМ 4

(25)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Окончание таблицы 2

Мощность привода шлиф. круга кВт 3,7

Мощность привода по оси Х кВт 1

Мощность привода шлиф. круга при врезном шлиф

кВт 1,6

Мощность привода шлиф. бабки при врезном шлиф.

кВт 3,0

Мощность привода при внутреннем шлиф. кВт 0,75

Масса станка кг 3300

2.2.3 Формирование маршрутно-операционной технологии проектного варианта

Маршрутный технологический процесс проектного варианта:

000 Заготовительная 001 Транспортирование

005 Комплексная с на обрабатывающих центрах с ЧПУ 006 Транспортирование

007 Термическая обработка (цементация) 008 Транспортирование

010 Горизонтально-протяжная 011 Транспортирование

015 Контроль

016 Транспортирование

020 Комплексная на обрабатывающих центрах с ЧПУ 021 Транспортирование

022 Термообработка (закалка) 023 Транспортирование

025 Шлифовальная с ЧПУ 026 Транспортирование 030 Промывка

035 Контроль

Операционный технологический процесс:

(26)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

000 Заготовительная операция (рисунок 6)

Рисунок 6 – Операционный эскиз 000 операции

Операция 005 Комплексная на обрабатывающих центрах с ЧПУ Установ А (рисунок 7)

Рисунок 7 – Операционный эскиз 005 операции (установ А)

(27)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Установ Б (рисунок 8)

Рисунок 8 – Операционный эскиз 005 операции (установ Б) Операция 010 Горизонтально-протяжная (рисунок 9)

(28)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Операция 020 Комплексная на обрабатывающих центрах с ЧПУ Установ А (рисунок 10)

Рисунок 10 – Операционный эскиз 020 операции (установ А) Установ Б (рисунок 11)

Рисунок 11 – Операционный эскиз 020 операции (установ Б)

(29)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Операция 025 Шлифовальная с ЧПУ (рисунок 12)

2.2.4 Размерно-точностной анализ проектного варианта технологического процесса

Размерный анализ проектного варианта технологического процесса проводится для проверки выполняемости замыкающих звеньев и расчета межоперационных размеров в процессе механической обработки, а так же фактических припусков на обработку. Рассчитанные значения припусков используются в дальнейшем для расчета режимов резания.

На рисунке 13 представлена линейная размерная схема проектного варианта технологического процесса.

Все конструкторские размеры в технологическом процессе выполняются, следовательно замыкающих звеньев нет. Размерная цепь составлена правильно.

(30)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Рисунок 13 – Линейная размерная схема проектного варианта

(31)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

В ходе анализа были составлены уравнения для припусков:

[47 … 48] = −(48 … 18) + (18 … 108) − (108 … 17) − (17 … 47);

[67 … 68] = −(68 … 18) + (18 … 108) − (108 … 17) − (17 … 67);

[17 … 18] = (18 … 108) − (108 … 17);

[107 … 108] = (108 … 17) − (17 … 107);

[46 … 47] = (47 … 17) − (17 … 107) + (107 … 16) − (16 … 46);

[66 … 67] = (67 … 17) − (17 … 107) + (107 … 16) − (16 … 66);

[16 … 17] = (17 … 107) − (107 … 16).

Подставим в уравнения соответствующие значения, посчитаем припуски и неизвестные операционные размеры.

Припуск [47 … 48]:

[47 … 48] = В_−0,46− 60_−0,74 [17 … 18]_𝑚𝑖𝑛 = (𝑅𝑍 + 𝐷𝐹) +^𝑊

2 − ∆₀,

где W – поле рассеянья составляющих звеньев;

Δ0 – координата середины поля допуска.

Подставляя получим:

𝑅𝑍 + 𝐷𝐹 = 0,25 + 0,4 = 0,65 – шероховатость и дефектный слой после штамповки;

𝑊 = 0,46 + 0,74 = 1,2;

∆₀= ^−0,46

2 − (^−0,74

2 ) = 0,14;

[17 … 18]_𝑚𝑖𝑛 = 0,65 +^1,2₂ − 0,14 = 1,11_−0,46^+0,74. Выразим из уравнения припуска размер B:

В = [17 … 18] + 60 = 1,11 + 60 = 61,11

Так как данный размер в уравнении является уменьшающим звеном, то округляем в меньшую сторону, следовательно получаем:

В = 61,1_−0,46^+0,74. Припуск [47 … 48]:

[47 … 48] = Д ± 1 − 61,1_−0,46;

(32)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

𝑊 = 0,46 + 2 = 2,46;

∆₀= 0 − (^−0,46

2 ) = 0,23;

[47 … 48]_𝑚𝑖𝑛 = 0,65 +^2,46₂ − 0,23 = 1,65_−0,1^+1,46. Выразим из уравнения припуска размер Д:

Д = [47 … 48] + 61,1 = 1,65 + 61,1 = 62,75

Так как данный размер в уравнении является увеличивающим звеном, то округляем в большую сторону, следовательно получаем:

Д = 63 ± 1.

Припуск [37 … 38]:

[37 … 38] = −50_−0,39 + Б_−0,46− 61,1_−0,46 + 60_−0,74

𝑅𝑍 + 𝐷𝐹 = 0,26 – шероховатость и дефектный слой после чернового точения;

𝑊 = 0,39 + 0,74 + 0,46 + 0,46 = 2,05;

∆₀= (−^0,46₂ −^0,74₂ ) − (−^0,39₂ −^0,46₂ ) = −0,175;

[37 … 38]_𝑚𝑖𝑛 = 0,26 +^2,05₂ + 0,175 = 1,46_−1,2^+0,85. Выразим из уравнения припуска размер Б:

Б = 1,46 + 50 + 61,1 − 60 = 52,6;

Б = 52,6_−0,46. Припуск [27 … 28]:

[27 … 28] = 36^+0,62 − А ± 0,195

𝑅𝑍 + 𝐷𝐹 = 0,26 – шероховатость и дефектный слой после чернового точения;

𝑊 = 0,62 + 0,39 = 1,01;

∆₀= (^0,62

2 − 0) = 0,31;

[27 … 28]_𝑚𝑖𝑛 = 0,26 +^1,01₂ − 0,31 = 0,455_−0,15^+0,815.

(33)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Выразим из уравнения припуска размер А:

А = 36 − 0,455 = 35,545 мм.

Так как данный размер в уравнении является уменьшающим звеном, то округляем в меньшую сторону, следовательно получаем:

А = 35,5 ± 0,195.

Припуск [27 … 26] находим вероятностным методом, так как уравнение состоит из пяти звеньев:

[26 … 27] = 35,5 ± 0,195 − Г ± 0,8 − 62,8 ± 1 + 61,1_−0,46− 60_−0,74; 𝑇 = 𝑡√∑ 𝜆²𝑇_А𝑖², где

t=2 – для расчета с точностью 95 %;

𝜆 = ¹

√6 – для серийного производства;

𝑇_А𝑖 – допуск составляющего звена.

Подставляя значения получим:

𝑇 = 2√( 1

√6)

2

∙ (0,39²+ 1,6²+ 2²+ 0,46²+ 0,74²) = 2,23;

∆₀= (0 + 0 −0,46

2 ) − (0 −0,74

2 ) = 0,14;

Найдем верхнее и нижнее отклонение припуски по формулам:

в. о. = ∆₀+𝑇

2 = 0,14 +2,23

2 = 1,255;

н. о. = ∆₀−𝑇

2 = 0,14 −2,23

2 = −0,975;

Определим минимальный требуемы припуск:

[27 … 26]_𝑚𝑖𝑛 = 0,65 +2,23

2 − 0,14 = 1,625_−0,975^+1,255. Выразим из уравнения припуска размер Г:

Г = 1,625 − 35,5 + 62,8 − 61,1 + 60 = 27,925 мм.

(34)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Так как данный размер в уравнении является увеличивающим звеном, то округляем в большую сторону, следовательно получаем:

Г = 28 ± 0,1.

Таким образом выполненная размерная цепь подтверждает правильность составленного технологического процесса.

2.2.5 Расчет режимов резания и норм времени на все операции проектного варианта технологического процесса.

Определение режимов резания сводится к определению оптимальных глубин резания (t), величин подачи (S), стойкости инструмента(T) и скорости резания (Vрез.), при которых должна быть достигнута наибольшая производительность обработки на станке, при наименьшей ее себестоимости и требуемого качества обработанной поверхности.

Рассмотрим подробно расчет режимов резания для операции 005 (установ А, переход I) токарной с ЧПУ.

Точение продольное и подрезание торца.

Исходные данные для расчета.

Деталь:

 наименование детали – «Полумуфта»;

 материал – сталь 12ХН3А (217 НВ);

 точность обработки: 13 кв.

 параметры шероховатости обработанной поверхности: Ra=10 мкм.

Заготовка:

 заготовка – штамповка (IТ14);

 состояние поверхности – с коркой;

Станок:

 модель – SMEC PL 20L;

Операция:

базирование – трехкулачковый патрон.

Выбор стадий обработки.

(35)

15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР

Для получения размеров детали, соответствующих 13-му квалитету, из заготовки 14-го квалитета необходимо вести обработку в одну стадию:

получистовую.

Получистовая стадия.

Подача Sот = 0,49 мм/об, поправочные коэффициенты:

инструментального материала Ksи = 1;

способа крепления пластины K_sр = 1,05;

сечения державки Ksд = 0,95;

прочности режущей части Ksh = 1;

механических свойств обрабатываемого материала Ksм = 1,25;

схемы установки заготовки Ksу = 1,2;

состояния поверхности заготовки Ksп = 0,85;

геометрических параметров резца Ksφ = 1;

жесткости станка Ksj = 1.

Тогда подача:

S = 0,49·1·1,05·0,95·1·1,25·1,2·0,85·1·1,1 = 0,62 мм/об.

Составляющие силы резания:

Рхт = 900 Н и Рут = 360 Н.

Поправочные коэффициенты в зависимости от:

механических свойств обрабатываемого материала Kpм = 0,75;

главного угла в плане Kpφх = Kpφу = 1;

главного переднего угла Kpγх = Kpγу = 1,5;

угла наклона режущей кромки Kpλх = Kpλу = 1,3.

Тогда силы резания:

Р_х = 900·0,75·1·1,5·1,3 = 1316 Н, Ру = 360·0,75·1·1,5·1,3 = 527 Н.

Скорость и мощность резания:

Vт = 121 м/мин, Nт = 8 кВт.

Поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от:

инструментального материала Kvи = 1,1;