Конструкторско-технологическое обеспечение изготовления детали «Стопор редуктора гусеничного хода»

(1)

(2)

15.03.05.2017.413

Изм Лист. № докум. Подп. Дата.

Разраб. ДьяченкоН.В.,

Конструкторско-технологическое обеспечение изготовления детали

«Стопор редуктора гусеничного

Лит. Лист Листов

Пров. ШипулинЛ.В. 7 133

ЮУрГУ

АННОТАЦИЯ

Дьяченко Н.В. Конструкторско- технологическое обеспечение изготовление детали «Стопор редуктора гусеничного хода».

– Челябинск: ЮУрГУ, П-452; 2017, 133 с., 67 илл., 16 табл., библиографический список – 17 наим.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка нового технологически процесса изготовления детали «редуктор гусеничного хода», обеспечивающего требуемое качество детали и повышение производительности ее изготовления.

В результате разработки было подобрано технологическое оборудование, технологическая оснастка, режущий и мерительный инструмент. Спроектирован и рассчитан специальный режущий инструмент для операции сверления.

Произведен расчет режимов резания и норм времени на все операции проектного варианта технологического процесса. Была составлена расчетно-технологическая карта для одной операции.

При разработке технологического процесса был подобран преимущественно современный режущий инструмент с СМП, автоматизированная технологическая оснастка и технологическое оборудование с числовым программным управлением.

(3)

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ... 10

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ ... 11

1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия ... 11

1.2 Служебное назначение детали «стопор редуктора гусеничного хода» и технические требования, предъявляемые к детали ... 12

1.3 Анализ исходной заготовки и метода ее получения ... 13

1.4 Формирование целей и задач проектирования. ... 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 ... 30

2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего технологического процесса ... 33

2.1.4 Выводы по разделу ... 36

2.2 Разработка проектного варианта технологического процесса ... 36

2.2.1 Аналитический обзор, выбор и обоснование способа получения исходной заготовки ... 36

2.2.2 Аналитический обзор и выбор основного технологического оборудования ... 37

2.2.3 Формирование маршрутно-операционной технологии проектного варианта ... 39

2.2.4 Размерно-точностной анализ проектного варианта технологического процесса ... 46

(4)

2.2.1 Расчет режимов резания и норм времени на все операции проектного варианта технологического

процесса. ... 51

2.2.2 Выводы по разделу ... 63

3 Конструкторская часть ... 65

3.1 Аналитический обзор и выбор стандартизованной технологической оснастки ... 65

3.2 Аналитический обзор и выбор стандартизированного станочного приспособления ... 70

3.3 Аналитический обзор и выбор стандартизированного режущего инструмента ... 74

3.4 Проектирование и расчет специального режущего инструмента ... 82

3.5 Выбор измерительного обрудования и оснастки на операциях технического контроля ... 90

4 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ... 98

4.1 Анализ возможных направлений по автоматизации технологического процесса изготовления детали ... 98

4.2 Разработка структурной схемы гибкого производственного участка . 99 4.3 Выбор оборудования для функционирования автоматизированной системы ... 112

4.4 Базирование заготовки в промышленном роботе ... 114

4.5 Анализ производительности автоматизированной системы ... 115

5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ ... 116

6 БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ ... 118

6.1 Мероприятия и средства по созданию безопасных и безвредных условий труда ... 118

6.2 Мероприятия по электробезопасности ... 121

6.3 Мероприятия по пожарной безопасности ... 123

7 ВЫВОДЫ ПО КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ ... 130

Библиографический список ... 132

(5)

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наблюдается стремительное развитие технологии машиностроительного производства.

Отличительной особенностью современного машиностроения является ужесточение требований к качеству выпускаемых машин и их себестоимости. В условия рыночных отношений необходимо быстро реагировать на требования потребителя. Побеждает в конкурентной борьбе тот, кто способен быстрее реализовывать принятые конструктивные и технологические решения.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка проектного варианта технологического процесса изготовления детали «Стопор редуктора гусеничного хода». Создание эффективной технологии невозможно без применения современного оборудования и режущего инструмента, обеспечивающего высокую производительность и точность. Для достижения поставленной цели необходимо: проанализировать действующий технологический процесс; подобать современное оборудование, режущий инструмент, измерительное приспособление, инструментальную и станочную оснастку; рассчитать и спроектировать специальный режущий инструмент, специальное станочное приспособление; рассчитать режимы резания.

В выпускной квалификационной работе рассмотрены необходимые этапы разработки проектного технологического процесса. В результате оценки производительности выяснилось, что проектный технологический процесс обеспечивает большую производительность.

(6)

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия

Узел – «редуктор гусеничного хода» КП21.03.02.100 СБ (рисунок 1) служит для передачи вращения от регулируемого гидромотора к приводной звезде.

Редуктор состоит из литого корпуса, внутри которого смонтировано пять пар цилиндрических передач. Для удержания комбайна на уклонах редуктор снабжен гидромеханическими тормозами, которые автоматически включаются и отключаются при маневрах комбайна, и срабатывают при помощи пружины, встроенного гидроцилиндра и кулачковой муфты, затормаживая один из валов.

Рисунок 1 – Сборочный чертеж «редуктор гусеничного хода» КП21.03.02.100

(7)

1.2 Служебное назначение детали «стопор редуктора гусеничного хода» и технические требования, предъявляемые к детали

Стопор 18 (рисунок 2) предназначен для стопорения механических передач цилиндрического редуктора ходовой части от тормоза. При включении тормоза 92 гидравликой подается давление на поршень, который передает усилие на пружину. Пружина выталкивает кулачки полумуфты и они зацепляются с кулачками стопора 18, так как стопор крепится болтами к шестерне 16 работа редуктора стопорится.

Рисунок 2 – Чертеж детали «стопор» КП21.03.02.114

Рабочий чертеж детали «стопор» КП21.03.02.114 включает в себя:

 главный вид делали в разрезе;

(8)

 вид слева;

 местный вид;

 общую неуказанную шероховатость поверхностей;

 общие тех. требования.

На представленных в чертеже видах указаны размеры, шероховатости, технические требования, обозначения базы. Присутствуют все необходимые данные, для правильного представления конструкции детали.

Деталь цементируют, так как она подвергается одновременно износу и динамическим нагрузкам.

Кулачки проверяют на симметричность, так как от них зависит правильная фиксация тормоза.

К поверхностям Г и Д представлены требования торцевого биения относительно базы В, для более точной установки детали в узле.

Для точного крепления стопора к колесу: к отверстиям Ø14мм представлен допуск позиционирования; для резьбовых отверстий М12 используется жесткий допуск 6Н и требование к шероховатости Ra5; к отверстиям Ø20мм предъявлены требования к шероховатости Ra 2,5 и используется жесткий допуск в системе отверстия H8.

Общая шероховатость чертежа Ra20. Трущиеся поверхности (В, Г, Д) имеют шероховатость Ra5.

1.3 Анализ исходной заготовки и метода ее получения

В современном машиностроение можно выделить три основных вида получения заготовок: литьѐ, пластика (поковка, штамповка), и периодический прокат.

Рассмотрим каждый вид получения заготовок подробнее.

(9)

Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий.

Основные методы получения литых заготовок:

 литьѐ в песчаные формы применяется для получения заготовок сложной формы любой массы при низкой себестоимости, но с неоднородной структурой металла и низкой точностью (14-16 квалитет, шероховатость Ra≥80 мкм.);

 литьѐ в оболочковые формы. Используется для получения заготовок простой формы, с точностью размеров 10-12 квалитета, шероховатостью Ra=5-10 мкм;

 литьѐ по выплавляемым моделям применяется для получения мелких стальных заготовок простой и сложной формы, с точностью размеров 10- 12 квалитет, шероховатостью – Ra=5-10 мкм.;

 литьѐ в металлические формы (кокили) применяется для получения заготовок из алюминиевых сплавов, чугуна и углеродистой стали (метод в 2…3 раза производительнее литья в песчаные формы, но более дорогой);

 литьѐ под давлением применяется для получения сложных тонкостенных отливок, с точностью размеров 10-11 квалитета, шероховатостью – Ra=5 мкм.;

 центробежное литье применяется для заготовок имеющих ось вращения, точность размеров отливок до 14 квалитета, шероховатасть – Ra=20-80 мкм., при этом отливки имеют равномерную структуру по глубине;

 литьѐ в вакуумных печах применяется для получения небольших заготовок простой формы из алюминиевых и медных сплавов, которые быстро окисляются на воздухе;

(10)

 литьѐ непрерывным способом применяется для получения длинных заготовок в виде прутков и труб различного профиля поперечного сечения с точностью размеров до 10 квалитета.

Штамповка — процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела.

Основные методы штамповки:

 штамповка на молотах применяется для заготовок сложной формы с высокой точность размеров и малыми припусками под дальнейшую обработку;

 штамповка на кривошипном горячештамповочном прессе производительнее в 2…3 раза, точнее и штамповки обладают меньшими припусками, чем штамповки на молотах, но этот метод дороже и приходится очищать заготовки от окалины;

 штамповки на горизонтально-ковочной машине применятся для получения заготовок высадкой и прошивкой;

 штамповка на ковочных вальцах применяется для предварительного профилирования заготовок (реже как окончательно готовая заготовка);

 штамповка на обжимных ковочных машинах применяется для получения заготовок, которые в дальнейшем механически не обрабатываются;

 штамповка на высокоскоростных штамповочных молотах применяется для получения заготовок из трудно деформируемых сплавов, метод менее универсален в сравнении штамповкой на молотах;

 штамповка жидкого металла применяется в основном для получения заготовок из цветных сплавов;

 холодная штамповка высадкой или выдавливанием применяется для получения тел вращения;

 порошковое прессование применяется для получения заготовок небольших размеров с высокими эксплуатационными свойствами.

Основные методы получения заготовок из периодического проката.

(11)

Прокат – это горячекатаные, холоднотянутые, кованые прутки круглого и шестигранного профилей, листы и трубы. В зависимости от размера прутка выбирается метод его изготовления. Для получения окончательно готовой заготовки пруток правят и обрезают в заданный размер.

Вывод: если не учитывать стоимость получения заготовки, то штамповка имеет ряд преимуществ: высокая точность поковок, высокая производительность, экономия металла, высокая надежность в эксплуатации.

1.4 Формирование целей и задач проектирования.

Главной целью является разработка нового технологического процесса с улучшенными технико-экономическими показателями.

Чтобы достигнуть поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

 выбрать стандартизированную технологическую оснастку;

 спроектировать и рассчитать специальное станочное приспособление;

 рассчитать и спроектировать специальный режущий инструмент, выбрать стандартизированный режущий инструмент;

 выбрать измерительное оборудование и оснастку для технического контроля;

(12)

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 В качестве исходной заготовки для изготовления детали «стопор»

КП21.03.02.114 используется поковка, так как это основной вид заготовок, применяемый на предприятии. Для получения поковки используется сортовой стальной горячекатаный прокат – круг В1-100 ГОСТ 2590-88 (обычной точности прокатки). Использование поковки выгодно в мелкосерийном производстве, так как в отличие от штамповки не требует специальной оснастки. Заготовки полученные поковкой имеют низкую шероховатость, повышенную твердость поверхностного слоя и низкую стоимость. При использовании поковки коэффициент использования материала (КИМ) низкий – 0,305. Это говорит о том, что больше половины металла уйдет в отходы. Эскиз заготовки представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эскиз заготовки

(13)

Операция 100 токарно-винторезная.

На данной операции выполняются наружное точение цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ2675-80 и в заднем центре А1-5Н ГОСТ 8742-75. Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (ось заготовки) и опорная в виде заднего центра. Эскиз 100 операции представлен на рисунке 4.

Применяется режущий инструмент:

 резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73.

Применяется измерительный инструмент:

 штангенциркуль ШЦ-II-250-0,1 ГОСТ 166-89.

Рисунок 4 – Операционный эскиз операции 100

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны размеры обрабатываемых поверхностей.

На данной операции выполняются следующие переходы: подрезка торца, наружное точение цилиндрической поверхности, точение наружной фаски, сверление и растачивание внутренней поверхности, растачивание внутренней

(14)

фаски на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ 2675-80. Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки). Эскиз 101 операции представлен на рисунке 5.

 сверло 2301-0087 ГОСТ 10903-77;

 сверло 2301-0173 ГОСТ 10903-77;

 резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73;

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73;

 резец Т15К6 2140-0082 ГОСТ 18882-73.

 штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89.

Применяется станочное оборудование:

 втулка 6101-0029 ГОСТ 13793-68.

(15)

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны размеры обрабатываемых поверхностей, но отсутствует линейная база.

На данной операции выполняются следующие переходы: подрезка торца, наружное точение цилиндрической поверхности, точение наружной фаски, растачивание внутренних поверхностей, растачивание внутренних фасок на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ 2675-80.

Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки). Эскиз 105 операции представлен на рисунке 6.

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73;

 резец Т15К 2141-0042 ГОСТ 18883-73;

 резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73.

 штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89.

(16)

Операция 110 фрезерная.

На данной операции выполняются следующие переходы: Фрезерование 4 кулачков на фрезерном станке с ЧПУ БР13ФЗ. Используется следующий комплект баз: двойная опорная (скрытая база в виде оси вращения заготовки), опорная (явная база в виде торца заготовки). Возможна неопределенность базирования (установочная база в виде торца заготовки, двойная опорная база на цилиндрической поверхности заготовки). Эскиз операции 110 представлен на рисунке 7.

 фреза 2223-011 ГОСТ 17026-71.

 штангенциркуль ШЦ I-125-0,1 ГОСТ 166-89;

 макет на расположение кулачков 8379-1747 специальный.

(17)

На данной операции выполняются следующие переходы: подрезка торца, точение наружной фаски на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ 2675-80. Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки). Эскиз 125 операции представлен на рисунке 8.

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73;

 резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73.

 штангенциркуль ШЦI-125-0,1 ГОСТ 166-89.

(18)

На данной операции выполняются следующие переходы: подрезка торца, наружное точение цилиндрической поверхности, точение наружных фасок на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ 2675-80.

Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки). Эскиз 130 операции на рисунке 9.

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73;

 резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73;

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73 со специальной заточкой R2.

(19)

 скоба Ø114h9 8115-5297 специальная;

 индикатор ИЧ-02 ГОСТ 577-68.

Применяется станочное приспособление:

 штатив Ш II-H8 ГОСТ 10197-80.

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны технические требования торцевого биения, указаны размеры обрабатываемых поверхностей, но отсутствует линейная база.

Операция 135 радиально-сверлильная.

На данной операции выполняются следующие переходы: сверление 8 отверстий, зенковка фасок 6 отверстий, зенкерование 2 отверстий, развертывание 2 на радиально-сверлильном станке 2Н55. Заготовка устанавливается и закрепляется на специальном пневмостоле 7390-3001, на заготовку накладывается

(20)

кондуктор специальный 7362-4378. Используется следующий комплект баз:

установочная. Эскиз 135 операции на рисунке 10 . Применяется режущий инструмент:

 сверло 2301-0046 ГОСТ 10903-77;

 сверло 2301-0054 ГОСТ 10903-77;

 зенкер №1 2320-2576 ГОСТ 12489-71;

 развертка 2363-0373 ГОСТ 1672-80;

 зенковка 2353-0134 ГОСТ 14953-80.

 пробка специальная Ø18H9(^+0,043) 8130-3036.

 патрон специальный 6152-5000.

(21)

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны технические требования позиционного отклонения, указаны размеры обрабатываемых поверхностей.

На данной операции выполняются следующие переходы: сверление 2 отверстий, зенковка фасок 2 отверстий, нарезание метрической резьбы в 2 отверстиях на радиально-сверлильном станке 2Н55. Заготовка устанавливается и закрепляется на специальном пневмостоле 7390-3001, на заготовку накладывается кондуктор специальный 7362-4603. Используется следующий комплект баз:

установочная. Эскиз 136 операции на рисунке 11.

 сверло 2301-0030ГОСТ 10903-77;

 зенковка 2353-0134 ГОСТ 1453-80;

 метчик М12-6М 2621-1520 ГОСТ 3266-81.

 пробка Ø10,2^+0,21 8130-8096 СТП 30-106-97;

 пробка резьбовая 8221-3019 ГОСТ 17758-72.

 патрон специальный 6152-5000.

(22)

На данной операции выполняется точение наружной цилиндрической поверхности, подрезка на токарно-винторезном станке 16К20М. Заготовка устанавливается и закрепляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне 7100-0009 ГОСТ 2675-80. Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки). Эскиз 150 операции на рисунке 12.

 резец специальный ВОК 2100-5002;

 резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73.

 скоба специальная Ø112h9 8115-5077;

(23)

 индикатор ИЧ-02 ГОСТ 577-68.

 штатив 7100-0009 ГОСТ 2675-80;

 сырые кулачки специальные 7016-3475.

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны технические требования торцевого биения, указаны размеры обрабатываемых поверхностей, но отсутствует линейная база.

На данной операции выполняются следующие переходы: зенкерование 2 отверстий, развертка 2 отверстий на радиально-сверлильном станке 2Н55.

Заготовка устанавливается на установочном штыре 18g6 7030-0428 ГОСТ 12213- 66 и закрепляется прихватами 7011-0070 ГОСТ 12937-67 и болтами 7002-2352 ГОСТ 12459-67. Эскиз 155 операции на рисунке 13.

(24)

 зенкер специальный 2320-5213;

 развертка специальная 2363-5220.

 пробка специальная Ø20H8 8130-3011.

Рисунок 13 – Операционный эскиз операции 155, 156

На операционном эскизе выделены все обрабатываемые поверхности, указана шероховатость обрабатываемых поверхностей, указаны размеры обрабатываемых поверхностей

На данной операции выполняются следующие переходы: нарезание фасок 2-х отверстий на радиально-сверлильном станке 2Н55. Заготовка устанавливается и закрепляется на специальном пневмостоле 1390-3001. Используется следующий комплект баз: двойная направляющая (скрытая база в виде оси вращения заготовки), опорная база в виде упора в торец заготовки. Эскиз 156 операции на рисунке 13.

(25)

 зенковка 2353-0134 ГОСТ 14953-80.

 штангенциркуль ШЦ I-125-0,1 ГОСТ 166-89.

2.1.2 Анализ технологического оборудования, применяемой технологической оснастки и режущего инструмента 1) Анализ технологического оборудования

На 010 пилоотрезной операции используется станок ленточно-пильный НВР-360А.

На токарно-винторезных операциях 100, 101, 105, 125, 130, 150 используется станок токарно-винторезный 16К20М.

На 110 фрезерной операции для нарезания кулачков применяется станок фрезерный с ЧПУ БР13ФЗ.

На радиально-сверлильных операциях 135, 136, 155 и 156 применяется станок радиально-сверлильный 2Н55.

2) Анализ применяемой технологической оснастки

В технологическом процессе для установки и закрепления заготовок, установки измерительного инструмента и установки режущего инструмента применяется:

 патрон самоцентрирующийся трехкулачковый 7100-0009 ГОСТ 2675-80;

 центр станочный вращающийся А1-5Н ГОСТ 8742-75;

 втулка переходная без лапки к токарным станкам для инструмента с коническим хвостовиком 6101-0029 ГОСТ 13793-68;

 штатив для измерительных головок Ш II-Н8 ГОСТ 10197-80;

 кондуктор специальный 7362-4378;

 кондуктор специальный 7362-4603;

 пневмостол специальный 7390-3001;

 патрон специальный 6152-5000;

 болты 7002-2352 ГОСТ 12459-67;

(26)

 установочный штырь 18g6 7030-0428 ГОСТ 72213-66.

 Прихваты 7011-0070 ГОСТ 12937-0070.

3) Анализ применяемого режущего инструмента

Резец сборный специальный ВОК 2101-3001 является проходным сборным с пластиной минералокерамической. Используется при чистовой обработке.

Предназначен для наружного точение цилиндрических, конических и торцевых поверхностей прямоугольных уступов. В ходе данного технологического процесса данный резец используется для обработки поверхности после термообработки на операции 150 токарно-винторезной. К поверхности представлены высокие требования к точности обработки и шероховатости, следовательно, применение сборного режущего инструмента целесообразно на данной операции.

Резец Т15К6 2102-0055 ГОСТ 18877-73 является проходным отогнутым с пластиной из твердого сплава. Данный резец предназначен для точения наружных цилиндрических и торцевых поверхностей, а так же для снятия фасок.

Конструкция резца позволяет снимать максимальную толщину материала за один проход. В данном технологическом процессе резец применяется на токарно- винторезных операциях 100, 101, 105, 125, 130.

Резец Т15К6 2103-0057 ГОСТ 18879-73 является проходным упорным с пластиной из твердого сплава, используется при чистовой обработке.

Предназначен для наружного точение цилиндрических, конических и торцевых поверхностей прямоугольных уступов. Конструкция резца позволяет снимать максимальную толщину материала за один проход. В действующем технологическом процессе резец применяется на токарно-винторезной операции 101, 105, 125, 130, 150.

Резец Т15К6 2140-0082 ГОСТ 18882-73 является расточным с пластиной из твердого сплава. Он предназначен для обработки сквозных отверстий.

Конструкция резца позволяет снимать максимальную толщину материала за один проход. В действующем технологическом процессе резец применяется на токарно-винторезной операции 101.

(27)

Резец Т15К6 2141-0042 ГОСТ 18883-73 является расточным с пластиной из твердого сплава для обработки глухих отверстий. Данные резцы эффективно применять лишь для черновой (обдирочной) обработки. В действующем технологическом процессе резец применяется на токарно-винторезной операции 105.

Фреза Ø25 2223-0011 ГОСТ 17026-71 является концевой с коническим хвостовиком. Она предназначена для обработки поверхностей и уступов. В действующем технологическом процессе фреза применяется на фрезерной операции 110.

Сверла ГОСТ 10903-77: 2301-0046, 2301-0054, 2301-003 являются спиральным сверлом с коническим хвостовиком и применяются для сверления отверстий в сплошном металле. Применяются для сверления отверстий под резьбу, значительно уступают в стойкости современным сверлам, следовательно чаще требуется их переточка. В дейсвующем технологическом процессе сверла применяются на радиально-сверлильной операции 135, 136.

Зенкер N1 2320-2576 ГОСТ 12489-71 является цельным с коническим хвостовиком. Он предназначен для увеличения диаметра отверстия. Применяют в чистовой обработки стенок отверстия для повышения качества поверхности. В действующем технологическом процессе зенкер применяется на радиально- сверлильной операции 135.

Развертка 2363-0373 ГОСТ 1672-80 является цельной с коническим хвостовиком. Применяют в чистовой обработки стенок отверстий для повышения качества поверхности. В действующем технологическом процессе развертка применяется на радиально-сверлильной операции 135.

Зенковка 2353-0134 ГОСТ 14953-80 является конической. Данная зенковка используется только для обработки фасок, этот вид обработки не требует высокой точности. В действующем технологическом процессе зенковка применяется на радиально-сверлильной операции 135, 136,156.

Метчик М12-6Н 2621-1520 ГОСТ 3266-81 является машинно-ручным с проходным хвостовиком. Он предназначен для нарезания метрической резьбы.

(28)

Метчик технологичен, нарезает резьбу высокой точности. К резьбе предъявлены требования высокой точности, следовательно применение метчика целесообразно.

В действующем технологическом процессе метчик применяется на радиально- сверлильной операции 136.

Зенкер 2320-5213 специальный. Предназначен для увеличения диаметра отверстия. В ходе действующего технологического процесса данный зенкер используется для обработки отверстия на операции 155 радиально-сверлильной, но отверстие может обрабатываться другим зенкером выполненным по межгосударственному стандарту, следовательно применение специального режущего инструмента не целесообразно на данной операции.

Развертка 2363-5220 специальная. Применяют в чистовой обработки стенок отверстий для повышения качества поверхности. В ходе действующего технологического процесса развертка используется для обработки отверстия на операции 155 радиально-сверлильной, но отверстие может обрабатываться другой разверткой выполненной по межгосударственному стандарту, следовательно применение специального режущего инструмента не целесообразно на данной операции.

2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего технологического процесса Размерный анализ действующего технологического процесса проводится для проверки выполняемости замыкающих звеньев, а так же для расчета фактических значений припусков. Все конструкторские размеры в технологическом процессе выполняются, следовательно замыкающих звеньев нет.

Размерная цепь составлена правильно. Проверочный расчет размерной цепи предоставлен на рисунке 14.

В ходе анализа были составлены уравнения для припусков и найдены их значения:

 [ ] ( ) ( )

(29)

 [ ] ( ) ( ) ( )

 [ ] ( ) ( )

(30)

Рисунок 14 – Схема размерной цепи технологического процесса

(31)

2.1.4 Выводы по разделу

Анализ действующего технологического процесса показал, что:

 данный технологический процесс имеет низкую концентрацию переходов на операциях и не на всех операциях указаны схемы базирования заготовки;

 не смотря на то, что действующий технологический процесс состоит из 12 операций механической обработки, они выполняются на 3-х станках различных моделей (такой подход к выбору технологического оборудования позволяет сократить затраты на его обслуживание, количество рабочих и количество технологической оснастки);

 в действующем технологическом процессе применяется устаревший режущий инструмент, не обеспечивающий высокой производительности;

 в ходе расчета припусков было выявлено, что часть припусков имеет неоправданно большие значения – 4-5 мм. При этом, если припуск [ ] будет принимать минимальное значение, то на поверхности детали появится чернота.

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

исходной заготовки

В качестве метода получения исходной заготовки выбираем горячую штамповку.

Преимущества данного метода в том, что профиль исходной заготовки приближен к профилю готовой детали, следовательно объем последующей механической обработки сокращается. Механические свойства деталей, полученных методом горячей объемной штамповки на порядок лучше, чем, например у отливок, полученных литьем в песчаные формы. Так как при штамповке металл кристаллизуется под давлением, заготовки получаются без

(32)

скрытых внутренних полостей, что значительно повышает их прочность. Метод горячей штамповки производителен (десятки и сотни штамповок в час).

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

(1) m_д – масса детали,

mзаг – масса заготовки.

В действующем технологическом процессе в качестве заготовки так же использовали поковку.

; .

Подставив значения в формулу (1) получим:

.

Коэффициент использования материала низкий, что говорит о том, что больше половины металла уйдет в стружку. Так как деталь изготовлена из легированной Стали12ХН3А и во время эксплуатации подвергается динамическим нагрузкам (структура заготовки должна быть без внутренних дефектов), то литье для получения заготовки применять нельзя, а при использовании периодического проката КИМ будет еще ниже.

2.2.2 Аналитический обзор и выбор основного технологического оборудования

Выбираем двух шпиндельный токарно-фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ Takisawa TCY-200Y (рисунок 15) – это многоцелевая машина, позволяющая применять токарную обработку детали сложной конфигурации, производить фрезерование и нарезание резьбы. Наличие противошпинделя обеспечивает полную двухстороннюю обработку деталей. Так же обеспечивается автоматическая загрузка инструмента из инструментального магазина как во

(33)

фрезерный шпиндель, так и в токарный план-суппорт. Обрабатывающие центры повышают гибкость производства и производительность, так же отпадает потребность в операторах с высокой квалификацией.

Рисунок 15 – Двухшпиндельный токарно обрабатывающий центр с ЧПУ Takisawa TCY-200Y

Основные технические характеристики обрабатывающего центра представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные технические характеристики Takisawa TCY-200Y

Технические данные Ед. изм TCY-200Y

Максимальный диаметр заготовки мм Ø 340

Максимальный диаметр точения мм Ø 220

Максимальная длина точения мм 254

Ход по оси Х (револьверная головка) мм 185

Ход по оси Z (револьверная головка) мм 330

Ход по оси Y (револьверная головка) мм ±30

Размер патрона главного шпинделя, без патрона мм Ø 200 (8”)

(34)

Окончание таблицы 1

Частота вращения шпинделя об/мин 3200

Диаметр отверстия в главном шпинделе мм Ø 63

Количество инструментальных позиций шт 12

Интерфейс револьверной головки - DIN 2080 ISO 40 Размеры инструмента для наружной обработки мм 25 × 25 Размеры инструмента для внутренней обработки мм Ø 32 Количество приводных инструментальных позиций шт 24/12 Частота вращения приводного инструмента об/мин 6000

Перемещение задней бабки мм 380

Мощность главного шпинделя кВт 11

Потребляемая мощность кВА 16

Бак гидростанции л 19

Бак системы смазки л 1,8

Бак системы охлаждения л 200

Высота станка мм 1700

Длина × ширина мм 2110×1695

Вес кг 3500

2.2.3 Формирование маршрутно-операционной технологии проектного варианта

Маршрутный технологический процесс проектного варианта представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Маршрутный технологический процесс проектного варианта

№ операции Наименование операции

000 Заготовительная

001 Транспортная

005 Комплексная на обрабатывающем центре с ЧПУ

(35)

Окончание таблицы 2

006 Транспортирование

007 Термическая обработка

010 Токарная на обрабатывающем центре с ЧПУ

012 Термическая обработка

014 Моечная

015 Контроль

Для дальнейшего описания технологического процесса произведем нумерацию поверхностей детали (рис. 16)

Рисунок 16 – Нумерация поверхностей детали

(36)

Операционный технологический процесс:

000 Заготовительная операция. Операционный эскиз представлен на рисунке 17.

Рисунок 17 – Операционный эскиз 000 операции Операция 005 Комплексная на обрабатывающем центре с ЧПУ Установ А (рис. 18).

Последовательность основных и вспомогательных переходов:

1) установить заготовку в патрон и закрепить;

2) подрезать торец 12, выдерживая размер 11;

3) точить поверхность 7, выдерживая размер 3;

4) точить поверхность 10, выдерживая размеры 4 и 10;

5) точить фаску 11, выдерживая размер 2;

6) сверлить отверстие 17 (Ø25 мм.);

7) рассверлить отверстие 17 (Ø55 мм.);

8) расточить отверстие 17, выдерживая размер 1;

9) расточить поверхность 14, выдерживая размеры 5, 6;

12) сверлить отверстие 19 (Ø18,5 мм.);

(37)

13) зенкеровать отверстие 19 (Ø19,8 мм.);

14) развернуть отверстие 19, выдерживая размер 12;

Рисунок 18 – Операционный эскиз 005 операции (установ А) Установ Б переход 1 (рис. 19).

1) переустановить и закрепить заготовку;

2) подрезать торец 20, выдерживая размер 7;

3) точить поверхность 4, выдерживая размеры 2, 6;

4) точить две фаски, выдерживая размер 5;

5) сверлить отверстия 8, выдерживая размер 3;

7) сверлить отверстия 21 (Ø10,2 мм.);

8) нарезать резьбу в отверстии 21, выдерживая размер 4;

9) точить фаску, выдерживая размер 8.

(38)

Рисунок 19 – Операционный эскиз 005 операции (установ Б, переход 1) Установ Б, переход 2 (рис. 20).

1) фрезеровать кулачки 2, выдерживая размеры 1, 2.

(39)

Рисунок 20 – Операционный эскиз 005 операции (установ Б, переход 2) Операция 010 Токарная на обрабатывающем центре с ЧПУ

Установ А (рис. 21).

1) точить поверхность 5, выдерживая размеры 1;

2) точить фаску, выдерживая размер 2.

(40)

Рисунок 21 – Операционный эскиз 010 операции (установ А) Установ Б (рис. 22).

1) точить поверхность 9, выдерживая размеры 2, 1;

2) точить поверхность 10, выдерживая размеры 1, 2.

(41)

Рисунок 22 – Операционный эскиз 010 операции (установ Б)

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 23 представлена линейная размерная схема проектного варианта технологического процесса.

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

В ходе анализа были составлены уравнения для припусков:

[ ] ( ) ( ) [ ] ( ) ( )

[ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ( )