Совершенствование технологического процесса детали «колесо зубчатое» С52.20.00.06 на основе применения станков с ЧПУ

 

1.5 Выбор метода получения заготовки

Исходя  из конфигурации и параметров обрабатываемой детали, предлагается 2 варианта получения  заготовки:

- прокат;

- штамповка.

Экономическое обоснование заключается в сравнении  себестоимости получения заготовок.

Стоимость заготовки из проката определяется по формуле

 

             (8)

где С_1. – стоимость заготовки, руб.;

      М – затраты на материал заготовки, руб.;

    ∑С_о.з. – технологическая себестоимость заготовительной операции, руб.

 

Расчет затрат на материалы  М, руб. выполняется по формуле

 

                                (9)

где m_з – масса заготовки, кг;

               m_з = 4,2 кг;

       Ц – цена 1кг материала заготовки, руб;

              Ц = 7800 руб;

        m_д – масса детали, кг;

                 m_д = 1,446 кг;

        Ц_отх – цена 1кг отходов, руб;

                   Ц_отх = 780 руб;

 

Расчет технологической  себестоимости С_тех, руб. выполняется по формуле

                                            (10)

где С_пз – приведенные затраты на рабочем месте, руб/ч;

       Т_{шт(шт-к)} – штучное или штучно-калькуляционное время выполнения

заготовительной операции, мин;

 

 

Штучное или  штучно- калькуляционное время Т_{шт(шт-к)}, мин, рассчитывается по формуле

 

                    (11)

где L_рез – длина резания при разрезании проката на штучные заготовки, мм

                L_рез = 135 мм;

       у – величина врезания и  перебега при разрезании дисковой  пилой, мм;

             у= 7 мм;

       Sм – минутная подача при разрезании, мм/мин;

                Sм = 80 мм/мин;

       φ – коэффициент, показывающий  долю вспомогательного времени  в

             штучном;

             φ =1,84.

 

Расчет  стоимости заготовки  полученной штамповкой выполняется  по формуле

,                    (12)

где – коэффициент, зависящий от класса точности;

               ; [1, с.33];

       – коэффициент, зависящий от группы сложности;

              ; [1, с.33];

       – коэффициент, зависящий от массы;

              ; [1, с.33];

       – коэффициент, зависящий от марки материала;

              ; [1, с.34];

       – коэффициент, зависящий от объема производства;

              ; [1, с.33];

     m_з – масса заготовки, кг;

     m_д – масса детали, кг.

 

По результатам  расчета в качестве заготовки  для детали колесо зубчатое С52.20.00.06 принимаем поковку Ø134×32,2 мм по ГОСТ 7505-89.

Расчёт экономической  эффективности выполняется по формуле

 

,      (13)

где  B – годовой объём выпуска деталей, шт.

 

1.6 Разработка маршрутного техпроцесса

 

Технологический процесс должен обеспечить заданное качество инструмента (точность,  шероховатость  обработанных поверхностей) и производительность, обеспечивающую заданный объем производства.

В данном технологическом процессе используем станок с ЧПУ, так как они сочетают точность специализированных станков  и имеют более высокую точность, чем станки общего назначения. Заменяем станок токарно-винторезной группы на станок с ЧПУ.

 

 

Таблица 5 – Маршрутный техпроцесс изготовления вала

1	2	3	4
Номер опер.	Вид операции	Содержание операции	Оборудование
005	Токарная	1 установ Подрезать торец 30-0,2 Точить поверхность Ø131-0,5 Точить поверхность Ø112+0,8 , выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Точить поверхность Ø68-0,7, выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Расточить поверхность Ø58 Точить фаску 1 х 450 Расточить поверхность Ø62+0,7, выдержав размер 13+0,4 2 установ Подрезать торец 30-0,2 Точить поверхность Ø131-0,5 Точить поверхность Ø112+0,8 , выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Точить поверхность Ø68-0,7, выдержав размер 7,5-0,2 Точить фаску 0,5 х 450 Точить фаску 2 х 450	16К20
1	2	3	4
010	Токарная с ЧПУ	1установ Подрезать торец  29,3-0,2 Точить поверхность Ø130-0,1 Точить фаску 1 х 450 2установ Точить поверхность Ø130-0,1 Точить фаску 1 х 450 Расточить поверхность Ø60+0,03	16К20Ф3С32
015	Сверлильная	Сверлить 8 отверстий Ø12,5 +0,18	2Н135
020	Зубофрезерная	Фрезеровать зубья колеса Z=63	53А80Н
025	Плоскошлифовальная	Шлифовать поверхность, выдержав размер  29-0,2	3Б722
030	Контрольная	Стол ОТК

 

1.7 Расчёт припусков

1.7.1 Аналитический метод расчета припусков на поверхность Ø .

Технологический маршрут обработки состоит из: растачивания чернового, растачивания чистового, тонкого растачивания.

Определяем  параметры характеризующие качество поверхности и допуски

, :

- для заготовки R_z=160 мкм, Т=200 мкм;

- для растачивания чернового R_z=40 мкм, Т=50 мкм;

- для растачивания чистового R_z=20 мкм, Т=20 мкм;

- тонкого растачивания R_z=5 мкм, Т=10 мкм.

Так как в  данном случае обработка введётся в  патроне , суммарная пространственное отклонение определяется по формуле

 

                                (14)

где ρ_см - смещение плоскостей разъёма штампов, 600мкм. по ГОСТ7505-89;

      ρ_эксц - отклонение от концентричности пробитого отверстия, 800мкм. по ГОСТ7505-89.     

 

Для остальных технологических  переходов обработки поверхности  остаточные пространственные отклонения , мкм, определяются по формуле

 

,                                               (15)

где К_у – коэффициент уточнения формы;

              К_у=0,06 при черновом растачивании;

              К_у=0,04 при чистовом растачивании;

              К_у=0,02 при тонком растачивании.

                                           мкм

                                            мкм

                                             мкм

 

Погрешность установки детали при закреплении  в патроне будет равна погрешности  её закрепления ε_з т.к. погрешность базирования в данном случае будет равна нулю из-за совмещения конструкторской и технологической баз.

Погрешность закрепления определяется по формуле

 

                              ₍₁₆₎

 

Так как  тонкое растачивание производится без  переустановки, погрешность закрепления  определяется по формуле

 

ε_{з тонк} = ε_{з чист}×К_у4+=614×0,02+50=62,28

 

При обработке  внутренних поверхностей минимальная величина припусков , мкм, определяется по формуле

 

                              (17)

где - высота микронеровностей;

         - глубина дефектного поверхностного слоя;

           - суммарное значение пространственных отклонений для поверх-

                    ности на предшествующем переходе.

 

 

Расчётный размер d_р заполняется, начиная с конечного (чертёжного) размера путём последовательного отнимания расчётного минимального припуска технологического перехода.

 

Для шлифования: d_p3 = 60,03 мм.;

Для чистового  растачивания: d_р2=60,03 – 2×0,114=59,802 мм;

Для чернового  растачивания: d_р1=59,802 –2×0,707=58,388 мм;

Для заготовки: d_{р заг}=58,388 – 2×1,534 = 55,321мм. Мм

 

Максимальный предельный размер d_mах будет равен расчётному размеру, округлённому до значения допусков в большую сторону.

Наименьшие  предельные размеры вычисляем вычитанием допуска к округлённому наибольшему  предельному размеру

 

d_min3= 60,03 – 0,03=60 мм;                      (18)

d_min2 = 59,8 – 0,12 = 59,68 мм;

d_min1= 58,4–0,3= 58,1 мм;

d_{min заг}=55,3 – 1,6 = 53,7 мм;

 

Предельные значения припусков  определим как разность наименьших предельных размеров, a Z как разность наибольших размеров предшествующего и выполняемого переходов

 

  мм;         (19)

 

         (20)

 

мм

 

 

мм

 

 

Определяем значение общих припусков

 

мкм                  (21)

 

мкм                   (22)

 

Номинальный припуск определяется по формуле

 

                                    (23)

 

где Н_з – верхнее отклонение размера заготовки, находим по

ГОСТ 7505-89: Н_з=1600 мкм;

 

Номинальный диаметр заготовки определяется по формуле

 

                                           (24)

 

Проверка правильности расчетов выполняется по формулам

                                   (25)

 

Проверка  подтверждает правильность расчета.

Результаты расчётов сводим в таблицу 6 и строим схему расположения припусков и допусков.

 

Таблица 6 – Расчет припусков и предельных размеров

Технологичес-кие переходы обработки поверхности	Элементы припуска,мкм				Расчет-ный         припуск 2Zmin, мкм	Расченый размер dp, мм	Допуск  IT, мкм	Предельный  размер, мм		Предельные  значения припусков, мм
	Rz	T	ρ	ε				dmin	dmax
Заготовка	160	200	1000	—	—	55,32	1600	53,77	55,3	—	—
Растачивание  черновое	40	50	60	614	2×1534	58,488	300	58,1	58,5	4,4	3,2
Растачивание чистовое	20	20	40	614	2×707	59,802	120	59,68	59,80	1,58	1,3
Тонкое растачивание	5	10	20	62,28	2×114	60,03	30	60	60,03	0,32	0,23
Итого										6,3	4,73

Рисунок 1 –Схема расположения припусков  и допусков на Ø

 

1.7.2 Табличное назначение припусков и допусков на обрабатываемые по-             верхности по таблицам  ГОСТ 7505-89

Назначенные припуски и допуски вносим в таблицу 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7 – Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности детали  “Колесо

                     зубчатое” 

 

Размер  детали, мм	Припуск, мм		Предельные отклонения
	Расчётный	Табличный
Ø60Н7	2×2,5	—	+0,9 -0,5
Ø130	—	2×1,6	+1,3 -0,7
29	—	2×1,5	+0,9 -0,5

 

 

1.8 Расчет режимов резания

 

1.8.1 Аналитический  расчет режимов резания.

Операция 015 Вертикально-сверлильная. Станок вертикально-сверлильный модели 2Н135. Сверлить 8 отверстий Ø12,5. Инструмент: Сверло Ø12,5, материал — инструментальная быстрорежущая сталь марки  Р6М5, СОЖ - эмульсия.

Табличная подача S₀ = 0,22 мм/об;

Полученное  значение подачи корректируем по паспорту станка s_0д=0,2мм/об

Глубина резания  t = 6,25 мм.

Скорость  резания:

                                      

                                      

м/мин,                              (26)

где , q, у, m, – коэффициент и показатели степеней;

                            =9,8; q = 0,4; у = 0,5; m = 0,2;

                             D – диаметр сверла;

                             Т – период стойкости;

                                         – поправочный коэффициент;

,

где – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого матери-

              ала; 

              =1,31;

      – коэффициент, учитывающий материал инструмента;

              =1;

      – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;