Розробка дільниці з випуску модернізованих верстатів мод

Вступ

Машинобудування визначає технічний прогрес країни і робить вирішальний вплив на створення матеріальної бази нового суспільства. У зв’язку з цим до його розвитку завжди вдавалося першорядне значення.

Перед машинобудуванням стоять відповідальні завдання: підвищення якості машин, зниження матеріаломісткості, трудомісткості і собівартості виготовлення, нормалізація їх елементів, впровадження потокових методів виробництва, його механізація і автоматизація, а також скорочення термінів підготовки виробництва нових об'єктів. Рішення вказаних задач забезпечується поліпшенням конструкції машин, вдосконалення технології їх виготовлення, застосування прогресивних засобів і методів виробництва.

Щоб вижити в сучасних економічних умовах, машинобудівні підприємства перш за все повинні випускати продукцію відповідною вимогам замовника. Для забезпечення високої якості продукції необхідно раціонально вибрати заготівку, забезпечити точність обробки на металоріжучих верстатах на всіх етапах механообработки.

Рішення цих задач є метою курсового проекту.

На технолога покладається велика відповідальність за виготовлення машин. Технолог розробляє технологічний процес обробки деталей машин, складки готових виробів. Він відповідає за собівартість і якість продукції, що виготовляється. Розробка технологічних процесів обробки і збірки не повинна зводитися до формального встановлення послідовності операцій. Вона вимагає творчого підходу для забезпечення узгодження всіх етапів побудови машини і досягнення необхідної якості з найменшими витратами.

В курсовому проекті розроблені конструкції фланців з урахуванням передових технологій, з використанням сучасного обладнання, яке дає можливість виготовляти високоякісні деталі, по рентабельним схемам.

1. Технологічна частина

1.1 Розробка технологічного процесу зборки

Службове призначення й конструкція машини

Базовим вузлом є копіювально-інструментальний блок модернізованого верстата мод. СКФШ-98 з розширеними технологічними можливостями.

Даний верстат дозволяє механізувати й автоматизувати тривалу ручну й дорогу обробку, дозволяє робити різьблення й гравіювання по будь-яких матеріалах, у тому числі й по твердих мінералах, а також копіювальні роботи з будь-яких матеріалів. Також можлива модернізація існуючого металообробного встаткування з метою розширення його технологічних можливостей для обробки надтвердих матеріалів. Найбільш перспективними в цьому плані є верстати фірми Roland DG (Японія) серій САММ-2, EGX-20, EGX-300, EGX-400/600, MODELA PRO, JEWELA, що вбрали в себе всі останні досягнення науки й техніки.

У сукупності з 3Д сканерами серій PICZA, LPX-250, LPX-1200, які можуть сканувати об'єкти товщиною в людське волосся, оцифровуючи всі нюанси вихідного зразка, можна одержувати вироби майже в автоматичному режимі.

Маркетингові дослідження

Відпрацьовування конструкції виробу на технологічність

Складальна одиниця розчленовуватися на раціональне число складових частин з урахуванням принципу агрегатування. По цьому показнику складальна одиниця є технологічною.

Конструкція складальної одиниці забезпечує можливість компонування зі стандартних виробів і уніфікованих частин.

Зборка виробу не обумовлює застосування складного технологічного оснащення й не викликає ускладнень. По цьому показнику складальна одиниця також є технологічною.

Види використовуваних з'єднань, їхньої конструкції й місце розташування відповідають вимогам механізації й автоматизації складальних робіт.

У конструкції складальної одиниці і її складових частин, що мають масу більше 20 кг, передбачені конструктивні елементи для зручності захоплення вантажопідйомними засобами, використовуваними в процесі зборки, розбирання й транспортування. По цьому показнику складальна одиниця також є технологічною.

Конструкція складальної одиниці передбачає базові складові частини, які є основами для розташування інших складових частин.

Компонування конструкції складальної одиниці дозволяє робити зборку при незмінному базуванні складових частин. По цьому показнику складальна одиниця також є технологічною.

Конструкція базових складових частин передбачає можливість використання конструктивних складальних баз у якості технологічних і вимірювальних.

Компонування складальної одиниці забезпечує:

— загальну зборку без проміжної розробки й повторних зборок складових частин;

— зручний доступ до місць, що вимагають контролю, регулювання й проведення інших робіт, регламентованих технологією підготовки виробу до функціонування й технічного обслуговування;

— легкоз'ємність складових частин з малим ресурсом;

За цими показниками складальна одиниця також є технологічною.

З'єднання доступні для механізації складальних і контрольних робіт і не вимагають складної й необґрунтовано точної обробки поверхонь, що сполучають, а також додаткової обробки в процесі зборки.

Точність розташування складових частин обґрунтована й взаємозалежна з точністю виготовлення деталей; конструкція містить пристрої, що забезпечують задану точність вузла (центруючи, фіксуючі, компенсуючи та ін.).

Вибір та обґрунтування методу досягнення необхідної точності зборки

Виходячи з норм точності, проводимо розмірний аналіз конструкції вузла модернізованого верстата СКФШ-98.

Вихідні дані:

А₁=4±0,15 мм; А₂=10_-0,009 мм; А₃= 10_-0,009 мм; А₄=58±0,37 мм;

А₅=12_-0,011 мм; А₆=2±0,125 мм; А_?=96_-0,35 мм.

Розмірний ланцюг представлений на рисунку 1.1.4.1.

Рисунок 1.1.4.1 — Розмірний ланцюг Визначаємо середнє число одиниць допуску за формулою:

;

.

Розраховане число одиниць допуску відповідає 12 квалітету. Це не викликає складності з погляду можливостей одержання розмірів. Тому як метод досягнення необхідної точності вибираємо метод неповної взаємозамінності.

Вибір організаційних форм зборки

Виходячи з річної програми випуску (480 шт.), габаритних розмірів і маси виробу, вибираємо організаційну форму зборки — потокову рухливу. Даний вид зборки може бути здійснений з безупинно або періодично переміщуючимися об’ектами, що збирають. Перевагами потокової рухливої зборки є виконання робіт з необхідним тактом і можливість майже повного сполучення часу, затрачуваного на транспортування об'єктів, з часом їхнього складання.

Розробка послідовності та змісту операцій складання виробу

005 А Комплектувальна

Б Комплектувальний стіл

О Комплектувати деталі вузла відповідно до специфікації.

Т Тара, візок.

010 А Слюсарно-складальна

Б Складальний стенд

О Посадити шпиндель (поз. 8) у копір (поз. 20). Підшипники (поз. 50) і шайби (поз. 54) встановити на гвинті-осі (поз. 39) на клею (№ 88, БФ-2, ЭД-1 та ін.) забезпечивши відсутність зазору в посадці. Забезпечити контакт зовнішніх кілець обох підшипників (поз. 50) з поверхнями копіра (поз. 20). Перевірити забезпечення переміщення шпинделя й обертання підшипників. Посадити шпиндель і втулки (поз. 17) у втулку (поз. 19). Закріпити гвинтами (поз. 80). Перевірити забезпечення плавного, без заїдання переміщення шпинделя (поз 8).

Т Комплект слюсарного інструмента, клей (№ 88, БФ-2, ЭД-1 і ін.).

015 А Слюсарно-складальна

Б Складальний стенд

О Установити у втулку (поз. 19) копір у зборі й фторопластові втулки (поз. 17). Шпиндель (поз. 8) притерти із втулками (поз. 17), забезпечивши зазор у з'єднанні не більше 0,001…0,003 мм. Закріпити втулки (поз. 17) і копір (поз. 20) гвинтом (поз. 42) і гвинтами (поз. 43). Застопорити гвинти (поз. 43) кільцем (поз. 47). Одягти на втулку (поз. 19) кільце (поз. 49).

Гріти в масляній ванні підшипники (поз. 52, 53) (t=100−110°C). Посадити на втулку (поз. 19) підшипники (поз. 53). Застопорити гвинти (поз. 43) кільцем (поз. 47). Посадити на втулку (поз. 19) два підшипники (поз. 52). Застопорити гвинт (поз. 42) кільцем (поз. 46).

Т Комплект слюсарного інструмента; масляна ванна з терморегулятором, гідропресовий пристрій для установки й зняття підшипників; штангенциркуль.

020 А Слюсарно-складальна

Б Складальний стенд.

О Встановити корпус (поз. 50) у призмі, перевірити, закріпити. Посадити в корпус (поз. 50) втулку в зборі, запресувати. Встановити кришку (поз. 21), закріпити гвинтами (поз. 38). Встановити шків (поз. 22), закріпити гвинтами (поз. 38). Контролювати обертання шківа.

Заправити у фланець (поз. 16) ущільнення (поз. 15), встановити кришку (поз. 13), закріпити гвинтами (поз. 38). Встановити на корпус (поз. 50) фланець у зборі, закріпити гвинтами (поз. 41).

Одягти на шпиндель (поз. 8) кільце (поз. 47), посадити підшипник (поз. 51), пресувати. Одягти кільце (поз. 32) і фланець (поз. 31). Посадити підшипник (поз. 51), пресувати. Зафіксувати положення підшипників шайбою (поз. 60), шайбою (поз. 56) і болтом (поз. 33).

Т Призми; набір для кріплення; комплект слюсарного інструмента; гідропресовий пристрій для установки й зняття підшипників; штангенциркуль.

025 А Слюсарно-складальна

Б Складальний стенд, стенд електромонтажу.

О Намотати на якір (поз. 12) та корпус (поз. 5) обмотки дротів якірну та збудження відповідно. Посадити якір (поз. 12) на корпус (поз. 10), покривши поверхні корпуса, що труться (поз. 5) термостійким мастилом з дисульфідом молібдену. Встановити в корпус (поз. 5) втулки (поз. 11).

Встановити корпус (поз. 4) в призмі, перевірити, закріпити. Посадити в корпус (поз. 4) корпус (поз. 5) у зборі. Забезпечити вивід роторної й статорної обмоток назовні. Заправити в кришку (поз. 28) ущільнення (поз. 15). Встановити кришку (поз. 28) у корпус, закріпити гвинтами (поз. 38).

Встановити в кришку (поз. 29) магніти (поз. 30), завальцювати. Посадити на штовхач (поз. 14) кришку (поз. 29), закріпити штифтом (поз. 62).

Встановити в корпус штовхач (поз. 14) у зборі, закріпити гвинтами (поз. 40) із шайбами (поз. 55). Встановити датчик (поз. 2), закріпити штифтом (поз. 61) та гвинтами (поз. 37).

Встановити на корпус (поз. 4) стакан (поз. 6), закріпити болтами (поз. 35) із шайбами (поз. 57).

Т Призми; набір для кріплення; комплект слюсарного інструмента; штангенциркуль, цифровий індикатор, набір для пайки.

030 А Слюсарно-складальна

Б Складальний стенд

О Встановити на корпус (поз. 1) плиту (поз. 7), закріпити болтами (поз. 34) із шайбами (поз. 57). Встановити корпус (поз. 18) у зборі, вистановуванням забезпечити перпендикулярність вісі шпинделя до площини стола в межах 0,002…0,003 мм, закріпити болтами (поз. 34) із шайбами (поз. 57). Встановити на шків (поз. 22) ремінь (поз. 23). Встановити на корпус (поз. 18) корпус (поз. 4), закріпити болтами (поз. 35) із шайбами (поз. 57).

Посадити на шпиндель двигуна (поз. 64) шків (поз. 24), закріпити гвинтом (поз. 45). Посадити двигун у стакан (поз. 25). Надягти кільце (поз. 26), закріпити болтами (поз. 34).

Встановити на корпус (поз. 1) двигун (поз. 64) у зборі. Надягти на шків (поз. 24) ремінь (поз. 23). За рахунок зсуву стакана (поз. 25) із двигуном, забезпечити натяг ременя (поз. 23) у межах 10 Н. Закріпити болтами (поз. 36) із шайбами (поз. 58) і (поз. 59).

Т Комплект слюсарного інструмента; штангенциркуль.

Схему складання приведено на аркуші графічної частини дипломного проекту.

1.2 Розробка технологічних процесів механічної обробки деталей-представників

Аналіз конструкції та службового призначення деталей-представників

Предмет дослідження дипломного проекту є деталь представник — шпиндель.

Шпиндель — деталь, що служить для передачі крутного та поступового руху патрона з інструментом.

Шпиндель є тілом обертання. Маса m=0,18 кг, габаритні розміри 16×220 мм. Матеріал шпинделя — сталь 40Х ДСТ 4543−71.

Шпиндель встановлюється у втулку на підшипники, які насаджується на ступені шпинделя O12h6 із шорсткістю Ra=0,8 мкм.

Базовими поверхнями є ступінь шпинделя O12h6 довжиною 70±0,3 мм і ступінь O12h6 довжиною 50⁺¹ мм із шорсткістю поверхні Ra=0,8 мм і мають твердість 35…50…50 HRCэ.

Перша ступінь вала має найбільший діаметр і довжину 30⁺¹, є робочою поверхнею шпинделя й має різьбове з'єднання, що служить для з'єднання з патроном.

Ступінь вала O12_-0,2 має довжину 40⁺¹ мм.

Між ступенями вала М16 і O12h6 виконана канавка 3×0,25 з радіусом округлення R1.

На відстані 15^+0,43 мм від правого торця виконано канавку під розтискне кільце шириною 1,2^+0,25 та O11,5^-0,12. Шорсткість бічних поверхонь канавок Ra=3,2 мкм.

На ступені шпинделя М16 виконані дві лиски 15_-0,2 довжиною 6 мм.

На ступені шпинделя O12_-0,2 на відстані 2 мм від лівого торця ступені виконані дві лиски 11_-0,5 довжини 25⁺¹ мм.

На лисках виконані два наскрізних отвори під гвинт М3−7Н. Відстань між отворами 10,1⁺¹ мм, а відносне розташування отворів задане відстанню від лівого торця деталі - 111±0,2. Дане гвинтове з'єднання служить для кріплення до шпинделя роликів.

У правому торці виконаний отвір під гвинт М5−7Н L=15 мм.

У лівому торці шпинделя на глибину 24^+0,5 мм виконано отвір O12^+0,018 із шорсткістю поверхні Ra=1,6 мкм, у якому виконана проточка довжиною 3 мм до O12,2.

Усередині отвору O12^+0,018 виконано отвір під гвинт M4−7H.

На ступені шпинделя М16 і O12h6 та усередині отвору O12^+0,018 виконані фаски 1,6×45?.

Припустиме радіальне биття поверхонь шпинделя М16−6g, O12h6 та поверхні отвору O12^+0,018 відносно вісі шпинделя складає 0,04 мм.

Матеріал шпинделя — сталь 40Х ДСТ 45−43−71. Твердість поверхонь 230…270 НВ.

Даний шпиндель призначений для передачі крутного та поступового руху патрону з інструментом при обробці, що виконується на модернізованому верстаті мод. СКФШ-98 з розширеними технологічними можливостями для копіювально-шліфувальних робіт.

Другою деталлю-представником, що є предметом дослідження дипломного проекту є корпус.

Корпус — деталь, що служить для з'єднання робочих деталей механізму та й забезпечуюча їм певне розташування в просторі.

Корпус є тілом обертання. Маса корпуса m=5,1 кг, габаритні розміри 120×115 мм. Матеріал корпуса — сталь 20 ДСТ 1050−86.

Усередину даного корпуса по посадкових отворах O80Н7 і O90Н7 встановлюється корпус із обмотками з розташованим усередині нього штовхачем та за допомогою 8 різьбових з'єднань М6−7Н кріпитися кришка.

Базовими поверхнями є отвір O80Н7 та отвір O90Н7 мм.

Зовнішній діаметр корпуса має розмір O120±0,5 та довжину 115_-0,5.

Усередині корпуса виконаний отвір O80Н7 із шорсткістю поверхні Ra=0,8. З боку лівого торця корпуса внутрішній отвір розточений до розміру O90Н7 мм на L=46±0,3 із шорсткістю поверхні Ra=0,8 та усередині отвору виконана проточка довжиною 3 мм O91. Усередині отворів виконані дві фаски 1×45°.

У лівому торці корпуса виконано 8 отворів під гвинт М6−7Н.

Лівий торець має шорсткість поверхні Ra=1,5, правий торець — Ra=3,2.

На зовнішній поверхні корпуса виконано 20 шліцьових пазів 9⁺¹х9⁺¹ на відстані 15⁺² мм від лівого торця.

Припустиме радіальне биття поверхні отвору O90Н7 відносно вісі корпуса становить 0,02 мм.

Припустиме торцеве биття поверхні лівого торця відносно вісі корпуса становить 0,03 мм.

Допустиме відхилення від паралельності торців корпуса становить 0,03 мм.

Даний корпус призначено для з'єднання та завдання певного розташування в просторі деталей модернізованого верстаті мод. СКФШ-98.

Відпрацьовування конструкції деталей-представників на технологічність

Зазначені на кресленні розміри деталі шпиндель дозволяють мати повне представлення про конфігурацію деталі, є достатніми для її виготовлення. Деталь має гарні базові поверхні для операцій і є досить простій по конструкції. Дане проставляння розмірів на кресленні деталі дає можливість виконання обробки по принципу автоматичного одержання розмірів на настроєних верстатах, автоматах і напівавтоматах і с уміщувати конструкторські, технологічні, вимірювальні бази. При базуванні можливо використати діаметральну поверхню вала й торці. При фрезеруванні лисок та виконанні отворів М3−7Н доцільно використати як бази лівий торець деталі. По цьому показнику деталь є технологічною.

Використовуваний матеріал: сталь 40Х ДСТ 4543−71 — вуглецева конструкційна якісна сталь широкого застосування. Використається для осей, валів, валів-шестірень, плунжерів, штоків, колінчатих і кулачкових валів, кілець, шпинделів, оправлень, рейок, зубчастих вінців, болтів, півосей, втулок та інших деталей підвищеної міцності.

Таблиця 1.2.2.1 — Хімічні властивості сталі 40Х ДСТ 4543−71:

Таблиця 1.2.2.2 — Механічні властивості сталі 40Х ДСТ 4543−71:

Дана сталь не вимагає спеціального узгодження для її придбання. По цьому показнику деталь також є технологічною.

Як заготівля використається прокат у вигляді прутка, що може бути отриманий зі складу без додаткових витрат. Зміна конфігурації деталі, що дозволяє застосовувати більше зроблені вихідні заготівлі, що скорочують обсяг механічної обробки не має змісту, тому що габарити деталі, її проста конфігурація, вимоги до точності відповідають найбільш прийнятній заготівлі. По цьому показнику деталь також є технологічною. Деталь проходить термічну обробку, що має велике значення щодо жолоблень, можливих при нагріванні й охолодженні.

Застосовуване встаткування: токарно-гвинторізний, розточувальної, свердлильний, шліфувальний верстати є загальноприйнятим устаткуванням для оснащення механічних цехів машинобудівних заводів. Спеціального устаткування для виготовлення деталі здобувати немає необхідності. Можливе застосування найбільш зроблених і продуктивних методів механічної обробки, таких як обробка багато інструментальними налагодженнями, фасонним і багатолезовим інструментом, застосування спеціальних верстатів і автоматів при виробництві аналізованої деталі. Можливе застосування високих режимів різання. По цьому показнику деталь також є технологічною.

Для виготовлення даної деталі використовуються наступні різальні інструмент: різці, фрези, мітчики, свердла.

Для виміру в процесі виготовлення застосовуються наступні міряльні інструменти: лінійка, штангенциркуль, калібр-пробка.

Використовувані інструменти ставляться до загальноприйнятого оснащення, по цим двох ознаках деталь технологічна.

Крім того, забезпечені умови для врізання й виходу різального інструменту, доступу по всіх елементах деталі для обробки й виміру.

Витримується відповідність форми й розмірів поверхонь формам і розмірам стандартного інструмента.

Відхилення, що допускають, від радіального биття обґрунтовані достатньо і вв’язані з геометричними похибками верстатів.

Задані допуски на розміри й необхідну шорсткість не викликають технологічних ускладнень і можуть бути витримані без ускладнення технологічного процесу.

Визначення відносних показників технологічності.

Коефіцієнт точності обробки:

де Т_ср — середній квалітет точності обробки виробу;

n — число розмірів відповідного квалітету точності;

Т — квалітет точності обробки.

Коефіцієнт шорсткості поверхні:

де Ш_ср — середня шорсткість поверхні виробу;

Ш — шорсткість поверхні;

n_iш — число поверхонь відповідної шорсткості.

Зазначені на кресленні розміри деталі корпус дозволяють мати повне уявлення про конфігурації деталі, є достатніми для її виготовлення. Деталь має гарні базові поверхні для операцій і є досить простою за конструкцією. Дане проставляння розмірів на кресленні деталі дає можливість виконання обробки але принципу автоматичного одержання розмірів на настроєних верстатах, автоматах і напівавтоматах і сполучення конструкторських, технологічних, вимірювальних баз. При базуванні, можливо використати як зовнішню діаметральну поверхню вала, так і внутрішні отвори й торці. При фрезеруванні шліцьових пазів доцільно використати як бази лівий торець деталі й отвір. По цьому показнику деталь є технологічна.

Використовуваний матеріал: сталь 20 ДСТ 1050−86 — вуглецева конструкційна якісна сталь широкого застосування. Використовувається після нормалізації або без термообробки для гаків кранів, муфт, вкладишів підшипників і інших деталей, що працюють при температурі від -40 до 450 °C під тиском, після ХТО — для шестірней, черв’яків та інших деталей, до яких пред’являються вимоги високої поверхневої твердості при невисокій міцності серцевини.

Таблиця 1.2.2.3 — Хімічні властивості стали 20 ДСТ 1050−86:

Таблиця 1.2.2.4 — Механічні властивості стали 20 ДСТ 1050−86:

Дана сталь не вимагає спеціального узгодження для її придбання. По цьому показнику деталь також є технологічною.

Заготовка використовується досить простої форми, одержання якої не викликає істотних труднощів. По цьому показнику деталь також є технологічною. Можливо також застосування прокату, чим зменшується трудомісткість одержання заготовки, але при цьому підвищується складність механічної обробки й збільшуються витрати на використовуваний матеріал.

Застосовуване встаткування: токарно-гвинторізні, радіально-свердлильні, фрезерні верстати є загальноприйнятим устаткуванням для оснащення механічних цехів машинобудівних заводів. Спеціального устаткування для виготовлення деталі придбавати немає необхідності. Можливе застосування найбільш зроблених і продуктивних методів механічної обробки, такі як обробка багато інструментальними налагодженнями, фасонним і багатолезовим інструментом, застосування спеціальних верстатів і автоматів при виробництві аналізованої деталі. Можливе застосування високих режимів різання. По цьому показнику деталь також є технологічною.

Для виготовлення даної деталі використовуються наступні різальні інструменти: різці, фрези, мітчики, свердли.

Для виміру в процесі виготовлення застосовуються наступні міряльні інструменти: лінійка, штангенциркуль, шаблони.

Використовувані інструменти належать до загальноприйнятого оснащення, за цими двома ознаками деталь технологічна.

Крім того, забезпечені умови для врізання й виходу різального інструменту, доступу по всіх елементах деталі для обробки й виміру.

Витримується відповідність форми й розмірів поверхонь формам і розмірам стандартного інструмента.

Допустимі відхилення від торцевого та радіального биття, та допуск відхилення від паралельності обґрунтовані достатньо та вв’язані з геометричними похибками верстатів.

Задані допуски на розміри та необхідну шорсткість не викликають технологічних ускладнень та можуть бути витримані без ускладнення технологічного процесу.

Визначення відносних показників технологічності.

Коефіцієнт точності обробки:

де Т_ср — середній квалітет точності обробки виробу;

n — число розмірів відповідного квалітету точності;

Т — квалітет точності обробки.

Коефіцієнт шорсткості поверхні:

де Ш_ср — середня шорсткість поверхні виробу;

Ш — шорсткість поверхні;

n_iш — число поверхонь відповідної шорсткості.

Визначення виробничої програми, вибір типу та організаційної форми виробництва

Річна програма визначається на підставі заданого програмного завдання по формулі:

де N_n — програмне завдання випуску виробів у рік, Nn=480 шт.;

m — кількість деталей, що йдуть на один виріб, m=2;

а — відсоток деталей, що йдуть у запасні частини, а=6%;

в — відсоток технічно неминучих виробничих втрат, що включає деталі, що йдуть на випробування механічних властивостей матеріалу, налагодження встаткування й інше, а також браковані деталі, в = 2%.

1037.95

Тип виробництва відповідно до ДСТ 3.1108−74 характеризується коефіцієнтом закріплення операцій по обробці однієї або декількох деталей, закріплених за одним робочим місцем протягом певного планового проміжку часу (одного місяця):

де О — кулькість різних операцій за один місяць;

Р — кількість робочих місць, на яких виконуються різні операції.

Таблиця 1.2.3.1 — Розрахунок коефіцієнта закріплення оперцій

Кзо= 19 — середнєсерійне виробництво

Аналіз базових технологічних процесів виготовлення деталей-представників

Таблиця 1.2.4.1 — Аналіз базового технологічного процесу деталі шпиндель

Таблиця 1.2.4.2 — Аналіз базового технологічного процесу деталі корпус

Вибір виду та способу одержання заготівки

Заготівка для деталі шпиндель, матеріал — сталь 40Х ДСТ 4543−71, маса деталі - 0,18 кг може бути отримана із прутка.

Даний спосіб одержання є найбільш доцільним і економічно вигідним, тому що найбільший перепад діаметрів ступень шпинделя становить 2 мм на сторону.

Сталь діаметром 18 мм. у прутках, групи В, квалітету h9, термічно оброблена марки 40Х:

Пруток 18-в-h9-Т-40Х ДСТ 14 955−77

Термічна обробка: загартування в маслі, висока відпустка.

Механічні властивості: ?_B = 780… 930; ?_Т = 590… 690; д > 10; ш = 40…50; КС > 600; ?_-1 = 350; 230… 280 НВ.

Область застосування: деталі із загальною підвищеною міцністю; працюючі при середніх швидкостях і середніх тисках: зубчасті передачі, черв’ячні вали, шліцеві вали; проміжні осі, шпинделі й вали, що працюють у підшипниках кочення.

Маса заготівки:

Коефіцієнт використання матеріалу:

Заготівка для деталі корпус, матеріал — сталь 20 ДСТ 1050−86, маса деталі - 5,1 кг може бути отримана такими способами.

Одержання із прокату: сталева безшовна горячодеформована труба із зовнішнім діаметром 127 мм, товщиною стінки 25 мм, немірної довжини, зі сталі марки 20, виготовляє по групі Б ДСТ 8731−74

Граничні відхилення труб при високому ступені виготовлення:

— по зовнішньому діаметрі ±1,0%

— по товщині стінки ±12,5%

Маса заготівки:

Коефіцієнт використання матеріалу:

Обґрунтування вибору встаткування, верстатних і контрольних пристосувань, ріжучих і допоміжних інструментів, засобів механізації та автоматизації

Вибір устаткування, верстатних і контрольно-вимірювальних пристосувань обумовлений габаритними розмірами й масою деталі.

Деталь «шпиндель» має габаритні розміри: 16×220 мм і масу 0,18 кг.

Для обробки на токарських операціях застосовується токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20Ф3. Верстат дозволяє обробляти деталі довжиною до 1 м і діаметром до 400 мм, має потужність двигуна 15 квт, що дозволяє застосовувати високі режими різання.

Для установки деталі на верстат використовується трьохкулачковий патрон ДСТ 2675−80, центр обертовий ДСТ 8742−75, а також трьохкулачковий патрон з упором. Точність вивірки задовольняє вимогам точності обробки.

Для поздовжнього точіння та підрізання торців застосовується різець фірми Sandvik Coromant SCLCR 1616K 06-S, CT5015, для відрізання заготівки застосовується відрізний різець RF123D08−1212B, GC3115, для точіння зовнішньої канавки застосовується канавковий різець R154.0G-16CC01−130, GC1020, для гостріння внутрішньої канавки — різець RAG151.32−16M12−20, GC2145, для обробки отвору використають свердло R840−1000−30-A0A, GC1220, що дозволяє забезпечити високопродуктивну обробку при високих режимах різання.

Для обробки отвору під різьбу М5 і одночасної обробки фаски 1,6×45° використовують свердло R841−0465−30-A1A, GC1220, що дозволяє забезпечити високопродуктивну обробку при високих режимах різання й одночасне виконання отвору й фаски в ньому.

Для обробки отворів на токарній операцій використовують також свердло O3,3 Р6М5 ДСТ 886−77, зенкер O11Р6М5, розгортка O12 Р6М5, мітчик М4×0,7 Р6М5 ДСТ 1604−71, мітчик М6×0,8 Р6М5 ДСТ 3266−81, для обробки фаски в отворах — зенківку O20 Р6М5 ДСТ 14 953−69.

Вимір діаметральних і лінійних розмірів здійснюється штангенциркулем ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80, рейсмусом.

Для фрезерування лисок використовується консольно-фрезерний верстат моделі 6Р82. Даний верстат має стіл розміром 320×1250 мм і дозволяє обробляти деталі масою до 250 кг. Потужність головного привода становить 7,5 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовуються призми із прихватом.

Обробка виконується фрезою дисковою O100 мм Р6М5 ДСТ 166−80. Для контролювання розмірів використовується штангенциркуль ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80.

Для обробки отворів використовується свердлильний міиніверстат PicoMill CNC. Даний верстат має стіл з розміром затискної поверхні 450×160 мм і дозволяє виконувати свердління в деталі до 25 мм. Потужність електродвигуна шпинделя становить 1 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовуються призми із прихватом.

Обробка отворів виконується свердлом R840−0250−50-A0B, GC1020; зенківкою O10 Р6М5 ДСТ 14 953−69; мітчиком М3×0,5 Р6М5 ДСТ 3266−81.

Для контролювання розмірів використовується штангенциркуль ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80 і калібр-пробка.

Для поздовжнього шліфування використовується круглошліфувальний верстат моделі 3М151. Верстат дозволяє обробляти деталі діаметром 200 мм і довжиною 700 мм. Номінальна потужність електродвигуна привода становить 7,5 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовується повідковий патрон ДСТ 13 334−67 і центр обертовий ДСТ 8742−75.

Обробка виконується кругом ПП-24А-40Н-СМ-5-К8−35 м/с — А-2 кл — 100×20.

Для контролювання розмірів використовується контрольно-вимірювальний пристрій БВ-П3156, що дозволяє робити активний контроль при обробці.

Деталь «корпус» має габаритні розміри: 120×115 мм і масу 5,1 кг.

Для відрізки заготівки застосовується стрічково-відрізний верстат 8544. Даний верстат дозволяє розрізати профіль розміром O355 мм і довжиною 3000 мм, має потужність привода пилки 2,8 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовуються призми із прихватом. Обробка виконується пилкою. Для виміру використовується штангенциркуль ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80, рейсмус.

Для обробки на токарських операціях застосовується токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20Ф3. Верстат дозволяє обробляти деталі довжиною до 1 м і діаметром до 400 мм, має потужність двигуна 15 квт, що дозволяє застосовувати високі режими різання.

Для установки деталі на верстат використається трьохкулачковий патрон ДСТ 2675−80. Точність вивірки задовольняє вимогам точності обробки.

Для поздовжнього точіння та підрізання торців застосовується різець фірми Sandvik Coromant SCLCR 1616K 06-S, CT5015, для точіння внутрішньої канавки — різець RAG151.32−16M12−20, GC2145, що дозволяє забезпечити високопродуктивну обробку при високих режимах різання.

Вимір діаметральних і лінійних розмірів здійснюється штангенциркулем ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80, рейсмусом.

Для шліфування торця використовується плоскошліфувальний верстат моделі 3Б740. Даний верстат має стіл діаметром 400 мм, має потужність електродвигуна шліфувального кола 7 квт.

Для установки деталі на верстат використовується оправка. Обробка виконується кругом ПП-24А-40-С2−5-К6−35 м/с — А-2 кл — 70×30. Вимір здійснюється штангенциркулем ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80.

Для шліфування отворів використовується внутрішліфувальний верстат моделі 3А228. Верстат дозволяє обробляти отвори діаметром 200 мм і довжиною 200 мм. Номінальна потужність електродвигуна головного руху становить 4,5 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовується трьохкулачковий патрон ДСТ 2675−80.

Обробка виконується кругом ПП-24З2−5-К6−35 м/с — А-2 кл — 70×30. Вимір здійснюється штангенциркулем ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80.

Для фрезерування шліцьових пазів використовується консольно-фрезерний верстат моделі 6Р82. Даний верстат має стіл розміром 320×1250 мм і дозволяє обробляти деталі масою до 250 кг. Потужність головного привода становить 7,5 квт.

Для установки деталі на металорізальному верстаті використовується оправка та ділильна гловка.

Обробка виконується фрезою дисковою O80 Р6М5 ДСТ 1695−80. Для контролювання розмірів використовується штангенциркуль ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80, шаблон.

Для обробки отворів використовується свердлильний міиніверстат PicoMill CNC. Даний верстат має стіл з розміром затискної поверхні 450×160 мм і дозволяє виконувати свердління в деталі до 25 мм. Потужність електродвигуна шпинделя становить 1 квт. Даний верстат дозволить виконувати високопродуктивну обробку для великої кількості отворів.

Для свердління отворів під різьбу М6 і одночасної обробки фаски використовується свердло R841−0500−30-A1A, GC1220, що дозволяє забезпечити високопродуктивну обробку при високих режимах різання й одночасне виконання отвору та фаски в ньому. Для нарізання різьби в отворах використовується мітчик М6×1 Р6М5 ДСТ 3266−81.

Для контролювання розмірів використовується штангенциркуль ШЦ II-250−0,05 ДСТ 166−80.

Складання маршруту обробки деталей-представників і попередня розробка операцій

Маршрут обробки шпинделя

005 Токарна з ЧПК Підрізати торець. Свердлити отвір O4,2^+0,2 мм під різьбу М5 на L=20 мм. Зенкувати фаску 1,6×45° в отв. O4,2 мм. Нарізати різьбу М5.

Переустановити. Точити O16^+0,2 мм на L=222. Зняти фаску 1,6×45°. Точити O12_-0,2 мм на L=190. Точити канавку 3×0,25 R1. Точити канавку O11,5_-0,2 мм L=1,2^+0,25 мм. Відрізати на L=222.

010 Токарна з ЧПК Підрізати торець на довжину L=220_-0,5. Точити фаску 1,6×45°. Нарізати різьбу М16×1,5−6g. Свердлити отвір O3,3^+0,2 мм під різьбу M4 на L=50 мм. Свердлити отвір O10 мм на L=24 мм. Зенкувати отвір O11 мм на L=24 мм. Точити канавку O12,2 L=3 мм. Дворазово розгорнути отвір O12^+0.018 мм. Зенкувати фаску 1,6×45° в отв. O12 мм. Нарізати різьбу М4.

015 Розмічальна Розмітити 4 лиски, розмітити 2 отв.

020 Фрезерна Фрезерувати лиску 11_-0,5 L=25⁺¹.

Переустановити. Фрезерувати лиску 11_-0,5 L=25⁺¹.

Переустановити. Фрезерувати лиску 15_-0,2 L=6.

Переустановити. Фрезерувати лиску 15_-0,2 L=6.

025 Вертикально-свердлильна Свердлити 2 отвору O2,5^+0,2 мм під різьблення М3. Зенкувати фаску 1×45° в отв. O2,5^+0,2 мм. Нарізати різьбу М3 в 2-х отв.

030 Термообробка ТВЧ

035 Круглошліфувальна Шліфувати поверхню O12h6 (_-0,011) Ra=0,8 на L=50⁺¹. Шліфувати поверхню O12h6 Ra=0,8 на L=70±0,3.

040 Лазерне зміцнення Маршрут обробки корпуса

005 Пілорізна Відрізати заготівку O127 мм на L=127 мм

010 Токарна з ЧПК Підрізати торець. Точити O120±0,5 мм на L=51 мм. Розточити отвір O79,8Js10 (±0,06) мм. Зняти фаску 1×45° в отв. O79,8 мм.

Переустановити. Підрізати торець у довжину 115_-0,5 мм. Точити O120±0,5 мм на L=65 мм. Розточити отвір O89,8Js10 (±0.07) мм. Зняти фаску 1×45° в отв. O98,8 мм. Точити канавку O91 L=3 мм.

015 Плоскошліфувальна Шліфувати лівий торець Ra=1,5.

020 Внутрішліфувальна Шліфувати отвір O80Н7 (^+0,03) Ra=0,8. Шліфувати отвір O90Н7 (^+0,035) Ra=0,8 на L=46 мм.

025 Розмічальна Розмітити 20 шліцьові пазі 9×9 мм

030 Фрезерна Фрезерувати 20 шліцьові пазі 9×9 мм.

035 Свердлильна з ЧПК Свердлити 8 отв. O5 мм. Зенкувати фаску 1×45 в отв. O5 мм. Нарізати різьбу М6 в отв. O5 мм.

Розрахунок припусків та виконання креслень заготівок деталей-представників

Розрахунок припусків виконується розрахунково-аналітичним методом.

Складання плану обробки поверхні шпинделя Ra=0,8

Таблиця 1.2. 8.1 — План обробки поверхні

1. Мінімальний розрахунковий припуск обробки циліндричної поверхні:

2. Погрішність форми заготівки — прокат.

с_до=?K· L = 0,5· 250 = 125 мкм — погрешность коробления, де? K = 0,5 мм — питоме жолоблення;

L = 250 мм — найбільший розмір заготівки.

с_см = 1,25 мкм — похибка змішання, де д = 0,043 мм — допуск на діаметр базової поверхні заготівки, що використана при зацентруванні.

— похибка заготівки.

Залишкове просторове відхилення:

с₁=0,05· 125=6,25 мкм с₂=0,06· 125=7,5 мкм с₃=0,04· 125=5 мкм

3. Похибка установки На операції точіння використовуємоємо 3-х кул. патрон

Для попереднього шліфування (для установки в центрах) Для остаточного шліфування (для установки в центрах) Таблиця 1.2. 8.2 — Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічним переходам на обробку поверхні

4. Номінальний припуск

де мм — нижнє відхилення розміру заготівки;

мм — нижнє відхилення розміру деталі.

Розмір заготівки: Dз=12+0,699=12,699=

Складання плану обробки торців шпинделя L=220 (_-0.5)

Таблицю 1.2. 8.3 — План обробки поверхні L=220 (_-0.5)

1. Мінімальний розрахунковий припуск при підрізуванні торця:

2. Похибка форми заготівки.

с_до=?K· L = 0,5· 220 = 125 мкм — похибка коробления, де? K = 0,5 мм — питоме жолоблення;

L = 220 мм — найбільший розмір заготівки.

с_см = 1,25 мкм — похибка зміщення,

де д = 0,043 мм — допуск на діаметр базової поверхні заготівки, що використана при зацентруванні.

— похибка заготівки.

Залишкове просторове відхилення:

с₁=0,05· 125=6,25 мкм

3. Похибка установки На операції підрізання торця використовуємо 3-х. кул. патрон (напрямок зсуву заготівки — осьове) Таблиця 1.2.8.4 — Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічним переходам на обробку поверхні L=220 (_-0.5)

4. Номінальний припуск

Lз=220+1,37=221,37=

Складання плану обробки отвору корпуса Ra=0,8

Таблиця 1.2. 8.5 — План обробки поверхні

1. Мінімальний розрахунковий припуск обробки отвору:

2. Похибка форми заготівки — прокат.

с_до=?K· L = 0,6· 120 = 72 мкм — похибка короблення, де? K = 0,6 мм — питоме жолоблення;

L = 120 мм — найбільший розмір заготівки.

с_см = 0,47 мкм — похибка зміщення, де д = 1,6 мм — допуск на діаметр базової поверхні заготівки, що використана при зацентровуванні.

— похибка заготівки.

Залишкове просторове відхилення:

с₁=0,06· 72=4,32 мкм с₂=0,06· 72=4,32 мкм с₃=0,04· 72=2,88 мкм

3. Похибка установки На операції точіння для 3-х кул. патрона

Для шліфування заготівля встановлюється в патрон .

Таблиця 1.2. 8.6 — Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічним переходам на обробку поверхні

4. Номінальний припуск

де мм — верхнє відхилення розміру заготівки;

мм — верхнє відхилення розміру деталі.

Розмір заготівки: Dз=80−3,09=76,91=

Складання плану обробки торців корпуса L=115 (_-0.5) Ra=1,5

Таблицю 1.2.8.7 — План обробки поверхні L=115 (_-0.5)

1. Мінімальний розрахунковий припуск при підрізуванні торця:

2. Похибка форми заготівки — прокат.

с_до=?K· L = 0,6· 120 = 72 мкм — похибка короблення, де? K = 0,6 мм — питоме жолоблення;

L = 120 мм — найбільший розмір заготівки.

с_см = 0,47 мкм — похибка зміщення.

де д = 1,6 мм — допуск на діаметр базової поверхні заготівки, що використана при зацентровуванні.

— похибка заготівки.

Залишкове просторове відхилення:

с₁=0,06· 72=4,32 мкм с₂=0,06· 72=4,32 мкм

3. Похибка установки На операції підрізання торця використовуємо 3-х кул. патрон (напрямок зсуву заготівки — осьовий).

На операції шліфування (для закріплення в оправці).

Таблиця 1.2.8.8 — Розрахунок припусків і граничних розмірів по технологічним переходам на обробку поверхні L=115 (_-0.5)

4. Номінальний припуск

Lз=115+1,59=116,59=

Призначення режимів різання та нормування технологічних операцій

Для деталі «Шпиндель»:

1. Точіння Верстат: 16К20 Ф3

Потужність: 10 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 40Х Різець CoroTurn SCLCR 1616K 06-S

Пластина CCMT 06 02 04-WF

Сплав CT5015

Рисунок 1.2.10.1 — Різець CoroTurn SCLCR 1616K 06-S

b=16 мм, f₁=16 мм, h=16 мм, h₁=16 мм, l₁=125 мм, l₃=16 мм, Кr=95°

Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

2. Свердління Верстат: 16К20 Ф3

Потужність: 10 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 40Х Свердло CoroDrill R840−1000−30-A0A

Сплав GC1220

Рисунок 1.2.10.2 — Свердло CoroDrill R840−1000−30-A0A

dm_m=10 мм, l₂=89 мм, l₄=31 мм, l₆=47 мм, D_c=10 мм, Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

3. Нарізання різьби Верстат: 16К20 Ф3

Потужність: 10 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 40Х Різець T-Max U-Lock R166.4FG-1616−16

Пластина R166.0G-16MM01−150

Сплав GC1020

c 34

Рисунок 1.2.10.3 — Різець T-Max U-Lock R166.4FG-1616−16

b=16 мм, f₁=20 мм, l₁=100 мм, h=16 мм, h₁=16 мм, l₃=21.4 мм, Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

Для деталі «Корпус»:

1. Точіння Верстат: 16К20 Ф3

Потужність: 10 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 20

Різець CoroTurn SCLCR 1616K 06-S

Пластина CCMT 06 02 04-WF

Сплав CT5015

Рисунок 1.2.10.4 — Різець CoroTurn SCLCR 1616K 06-S

b=16 мм, f₁=16 мм, h=16 мм, h₁=16 мм, l₁=125 мм, l₃=16 мм, Кr=95°

Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

2. Свердління Верстат: Свердлильно-фрезерний мініверстат PicoMill CNC

Потужність: 1 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 20

Свердло CoroDrill R841−0500−30-A1A

Сплав GC1220

Рисунок 1.2.10.5 — Свердло CoroDrill R841−0500−30-A1A

dm_m=6.8 мм, l₂=79 мм, l₄=16 мм, l₆=28 мм, D_c=5 мм, Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

3. Нарізання різьб Верстат: Свердлильний мініверстат PicoMill CNC

Потужність: 1 кВт Оброблювальний матеріал: Сталь 20

Мітчик М6×1 Р6М5 ДСТ 3266−81

Рисунок 1.2.10.5 — Мітчик М6×1 ДСТ 3266−81

Таблиця 1.2.10.1 — Розміри мітчика М6×1 ДСТ 3266−81 В мм

Розрахунок режимів різання та основного технологічного часу операцій виконуємо на ЕОМ за допомогою програми Mathcad.

2. Конструкторсько-технологічна частина

2.1 Розрахунок і конструювання контрольно-вимірювальних пристосувань і інструментів

Завдання проектування: розробити засіб активного контролю для круглошліфувального верстата.

Механічний прилад БВ-П3156 для контролю валів із гладкою поверхнею.

Прилад (мал. 2.1.1, табл. 2.1.1), заснований на механічному принципі дії, призначений для контролю валів із гладкою поверхнею в процесі їхньої обробки методом врізання на центрових круглошліфувальних напівавтоматах і універсальних верстатах. Залежно від діапазону виміру передбачено чотири варіанти виконання приладу.

Таблиця 2.1.1 — Основні характеристики приладу БВ-П3156

Конструкція кронштейна 24 (дивися рис. 2.1.1), дозволяє навісній скобі в процесі контролю повертатися щодо осей 2 і 3. Цим забезпечується само установка скоби нерухомими твердосплавними наконечниками 13 і 17 на поверхні контрольованої деталі. Зміна розміру деталі сприймається твердосплавним вимірювальним наконечником 18 штока 19 і передається його опорною п’ятою 5 на вимірювальний стрижень індикатора 4 годинникового типу ІЧ-10, кл. 1, ДСТ 577−68 із ціною розподілу 0,01 мм. Припинення процесу обробки деталі здійснюється оператором у момент суміщення стрілочного покажчика з нульовою відміткою шкали. Вимірювальне зусилля створюється пружиною 7. Зусилля притиснення нерухомих наконечників забезпечується спіральною пружиною, розміщеної в стакані 1 кронштейна 24. Для захисту плоских пружин 11 від поломки, переміщення штока 19 обмежується гвинтом 6. При знятті скоби з деталі важіль 25, повертаючись навколо осей 2 і 3, піднімає скобу, звільняючи робочу зону для завантаження чергової заготівки.

Рисунок 2.1.1 — Конструкція приладу активного контролю БВ-П3156

Настроювання трьохконтактної скоби здійснюються по встановленій у центрах зразкової деталі, розмір якої відповідає середині поля допуску, у наступній послідовності.

Відпустити болти 10 і переміщати штангу 16 до сполучення штрихового індексу на корпусі 8 скоби з оцінкою шкали 9, що відповідає номінальному розміру деталі. Перемістити движок 15 з бічним наконечником по штанзі 16 впритул до торця упору 12 і зафіксувати болтом 14. Закріпити скобу на осі 3 так, щоб вона встановилася проти середини абразивного круга, і надягти її на зразкову деталь. Установити корпус скоби 8 з нахилом 10−15° від вертикалі убік робітника. Для цього відпустити болт 21, що кріпить кронштейни до кожуха абразивного кола. Повернути кронштейн 24 навколо болта 21 так, щоб забезпечився потрібний нахил скоби. Установку контактних поверхонь вимірювальних наконечників скоби в площину, перпендикулярну вісі центрів, відрегулювати за допомогою трьох настановних болтів 20, 22, 23.

Настроювання індикатора 4 варто зробити при обертанні зразкової деталі. Зуміщення нульової відмиітки шкали зі стрілочним покажчиком здійснюється поворотом шкали індикатора. Остаточне коректування настроювання виконується після шліфування пробної партії деталей і визначення їхніх розмірів за допомогою універсальних вимірювальних засобів.

У процесі експлуатації верстата абразивний круг піддається зношуванню. Завдяки цьому зростає кут нахилу скоби і її вимірювальні наконечникі зміщуються з поверхні контрольованої деталі. Неперпендикулярна установка скоби щодо лінії центрів може викликати підвищену вібрацію стрілочного покажчика. Для відновлення працездатності приладу необхідно періодично робити правильну орієнтацію скоби за допомогою настановних болтів 20, 22, 23 кронштейна.