Анализ технологической операции изготовления вала эксцентрикового АК – 60.131.00.001

Технологический процесс  изготовления детали “вал эксцентриковый”  в заводском варианте выполнен как маршрутный, что соответствует мелкосерийному типу производства. Он содержит 24 операции, из которых  11 операций механической обработки, остальные - контрольные, слесарные, термические, сварочные, маркировочные.

Сравнивая заводской техпроцесс с типовым мы можем сказать, что операции обработки выбраны в основном правильно. Но есть мелкие недостатки, которые возможно вызваны дополнительными требованиями конструктора. 

Недостатки  заводского ТП:

а) Главный  недостаток – несоблюдение принципа поэтапности операции;

б) на токарных операциях совмещаются черновое и чистовое точение, что соответствует  различным этапам обработки и  т.д.

Применяемое оборудование, режущий инструмент, средства технологической оснастки не соответствует современному уровню развития ТМС (более целесообразно применение станков ЧПУ, универсально-сборочных приспособлений, инструмента с механическим креплением пластин и т.д.).

^{В заводском маршрутном ТП не указаны способы  базирования и  закрепления заготовки, выполняемые операционные размеры, подробно не расписан режущий и мерительный инструмент. Нормирование  времени на выполнение операции приводится в часах и имеет место завышения норм времени в несколько раз.}

 

 

5.1 Анализ и обоснование  схем  базирования и закрепления

 

Для дальнейшего рассмотрения выбираем операцию 045 – токарная обработка эксцентриков.

На этой операции будут  окончательно обрабатываться следующие  поверхности (рисунок 5.1): 7,8,9,10,11 и 12.

 

 

Рисунок 5.1 – Конструктивные элементы детали

Таким образом, на данной операции производится обработка шести поверхностей.Однако обработка в один установ невозможна,так как на этой операции про изводится точение двух эксцентриковых колен вала.

При выборе схем базирования и закрепления  необходимо руководствоваться рекомендациями из [7, с.11].

При выборе схемы базирования необходимо придерживаться следующих соображений:

1. чистовые базы должны быть представлены точными, имеющими достаточную площадь поверхностями;
2. необходимо использовать принцип единства баз (совмещение технологической, конструкторской и измерительной баз);
3. необходимо использовать принцип постоянства баз;
4. обеспечивать возможность простого и быстрого закрепления заготовки;
5. обеспечивать свободный доступ инструмента в зону резания.

         Базирование детали не представляет особых трудностей, так как она имеет достаточно развитые поверхности которые можно использовать в качестве базовых.

Рассмотрим возможные схемы  базирования и закрепления при  обработке заготовки на токарной операции 045 (черновое точение эксцентриковых колен вала).

Наиболее эффективные способы  закрепления заготовки на операции – закрепление в  четырехкулачковом патроне и поджатием задней бабкой.

 

                    

,                                                             (5.1)

 

где   – погрешность базирования (при упоре в торец = 0);

 – погрешность закрепления  заготовки в патроне .

Так для этой операции мы выбрали  четырёхкулачковый патрон ( не самоцентрирующийся), будет присутствовать погрешность закрепления. Четырёхкулачковый патрон выбран по причине обработки эксцентриковой части вала (смещенная ось).

В качестве опорной базы принимаем  торец вала, наружная цилиндрическая поверхность будет двойной направляющей базой.

Точность обработки при таком  закреплении заготовки будет  зависить от точности установки её в четырёхкулачковом патроне.Основная задача – правильно выставить  кулачки патрона, что в свою очередь  зависит от точности разметки (контрольные заточки) на предыдущей операции 040.

Для токарной обработки экцентриковых  колен вала можно предложить ещё  один вариант закрепления заготовки  – закрепление в центрах  (центра плавающий и вращающийся) с упором в торец (рисунок 5.3).. Припуск с цилиндрических поверхностей 1 и 15 (рисунок 5.1) снят ещё не был.Поэтому центра можно установить смещённо.

 

 

Рисунок 5.2 – Закрепление  заготовки в патроне с поджатием  задней бабкой.

 

 

 

Рисунок 5.3 – Закрепление заготовки в центрах с упором в торец.

 

Вторая схема закрепления не является технологичной, так как  на данной операции будет сниматься  большой  неравномерный припуск.Для повышения жесткости такой технологической системе необходимо применить неподвижный люнет.Для такого закрепления бубут назначаться низкие режимы резания, что значительно уменьшит проиводительность.

Проанализировав два разных способа  закрепления можно утверждать, что  более точный и надежный способ закрепления  - это закрепление по первой схеме базирования – в четырёхкулачковом патроне с поджатием заготовки задней бабкой.

 

 

 

5.2 Обоснование выбора  металлорежущего станка

 

Выбор металлорежущих станков выполняем  исходя из следующих требований:

1. обращаем внимание на технологические методы обработки поверхностей;
2. мощность двигателя с учетом коэффициента полезного действия должна быть больше мощности резания;
3. габариты рабочего пространства должны позволять производить обработку как можно большего числа поверхностей за 1^й установ;
4. тип оборудования должен соответствовать типу производства;
5. количество инструментов не должно превышать емкость инструментального магазина станка и др.

Исходя из вышеперечисленного, для  токарной операции 045 выбираем станок токарно-винторезный с ЧПУ модели 1М63БФ101, основные технические характеристики которого приведены в таблице 3.2.

 

Таблица 5.2 – Технические характеристики токарн-винторезного станка модели 1М63БФ101

 

Параметры	Значения параметров
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки,мм: над станиной     -    над суппортом	630 350
Наибольший диаметр прутка, проходящего  через отверстие шпинделя,мм	65
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки,мм	2800
Шаг нарезаемой резьбы: метрической,мм дюймовой,число ниток на дьюм модульной,модуль питчевой,питч	1 – 224 56 – 0,25 0,5 – 112 112 – 0,5
Частота вращения шпинделя, об/мин	10 – 1250
Число скоростей шпинделя	22
Наибольшее перемещение суппорта,мм: продольное поперечное	2520 400
Подача суппорта, мм/об: продольная поперечная	0,06 – 1,0 0,024 – 0,31
Число ступеней подач	32
Скорость быстрого перемещения  суппорта,мм/мин: продольного поперечного	4500 1600
Мощность электродвигателя главного привода,кВт	15

 

 

5.3 Обоснование выбора  станочных приспособлений, металлорежущего  и измерительного инструментов

 

Станочные приспособления, применяемые в проектируемом  технологическом процессе, должны соответствовать требованиям точности получаемых на данной операции поверхностей и взаимному их расположению. Желательно применение стандартных, нормализованных приспособлений.

^{Выбор инструмента  и технологической  оснастки нужно производить  с учетом:}

• ^{методов обработки поверхностей;}
• ^{этапов обработки (черновые, чистовые и другие);}
• ^{использование смазочно-охлаждающих жидкостей и их виды;}
• ^{габаритов станка;}
• ^{материал заготовки и ее состояния.}

При выборе приспособлений для базирования и закрепления  заготовки на станке воспользуемся  принятой схемой базирования в пункте 5.1.

Выбираем следущие станочные приспособления:

1)Четырехкулачковый патрон с  независимым перемещением кулачков 7100-0009 ГОСТ 2675-80 [6,с.89];

2) Центр плавающий ГОСТ 2576-79 [6,с.72].

 

^{Наиболее прогрессивным  инструментом является режущий инструмент с твердосплавными  неперетачиваемыми  пластинами. Поэтому  выбираем этот инструмент, при этом преимущество отдадим инструментам с механическим креплением твердосплавных пластин.}

^{Для выполнения технологических  переходов  операции необходим следующий инструмент:}

• ^{резец 2103-0711 ГОСТ 20872-80, ([3],с.267), Т5К10 ([2],с.116) - резец токарный с механическим креплением твердосплавных пластин (режущая пластина 01114-220408 ГОСТ19046-80 и опорная пластина 701-2204 ГОСТ 19073-80) с сечением державки 25х25 мм и j =45 о.}

При выборе контрольно-измерительных  инструментов во внимание следует принять  трудоемкость измерений, точность измерений тип производства.

В мелкосерийном производстве приоритет  следует отдавать универсальным (шкальным) измерительным средствам. При определении  точности инструментов нужно учитывать, что цена деления должна составлять 0,3÷0,5 допуска измерительного параметра, поэтому в качестве мерительного инструмента выбираем:

- штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-73;

- скоба СИ-122-0,01 ГОСТ 11098-64;

- микрометр МК 25-0,01 ГОСТ 6507-60.

5.4 Расчет режимов резания

 

Режимы резания для  точение цилиндрической поверхности Æ122h6 определяем расчетно-аналитическим методом.

 

Исходные данные.

Обработка производится на токарно-винторезном  станке с ЧПУ модели 1М63БФ101. Обрабатываемый материал – конструкционная сталь 38ХА с твердостью НВ 260, s_B = 930 Мпа, K_{u тв.спл.} = 0.7, K_{u б.ст.} = 0.8.. Заготовка – штамповка. Диаметр заготовки после предыдущей обработки D=175мм, диаметр готового эксцентрикового колена D=122,6мм.

Паспортные данные станка 1М63БФ101 представлены в пункте 5.2.

Обработка этих поверхнотей не является окончательной – после токарной будет проводиться шлифовальная операция.

Обработка ведется сборным  резцом для контурного точения, правым, с опорной пластиной 701-2204 ГОСТ 19073-80; способ крепления пластины – одноплечим прихватом. Обозначение резца – 2103-0711 ГОСТ 20872-80 ([3], таблица 22, с. 264).

Геометрические параметры режущей части :

     -    угол в плане j=45°;

• задний угол a=6°;
• передний угол g=6°;
• радиус вершины резца r =0,8 мм;
• угол наклона режущей кромки l=0°.

Период стойкости Т=30 мин.

Определяем режимы резания.

Так как колено эксцентриковое –  припуск будет сниматься неравномерно.Определим максимальную глубину резания.

Глубина резания t, мм, определяется по формуле

 

                                                t=( D_ЗАГ – D_ОБР)/2;                                              (5.1)

 

где D_ЗАГ – диаметр заготовки до обработки, мм;

D_ОБР – диаметр заготовки после обработки, мм;

 

                                                  t=(152,5– 122,6)/2 = 14,95мм

Так как припуск большой,обработку  будем производить в 6 проходов. Назначаем  глубину резания t=2,5мм.

Подача выбирается по таблице 14 ([2], с. 268). Для шероховатости Ra 2,5 и радиуса при вершине r=0,8 мм подача  равна S=0,2 мм/об.

Скорость резания v, м/мин, определяется по формуле :

 

                                               v = ×К_V,                                                 (5.2)

 

где С_V ¾– коэффициент, табличная величина;

m, x, y ¾ показатели степеней, табличные величины;