Анализ конструкции детали на технологичность.

 

 

Осуществляя анализ конструкции детали «шпиндель» на технологичность, можно сказать, что:

1. Деталь имеет сквозное ступенчатое отверстие (общая длинна L=464мм), получаемое с помощью механической обработки - глубокого сверления, растачивания, шлифования.

2. Жесткие допуски на внутренних поверхностях, находящихся в труднодоступных для механообработки местах не позволяют облегчить подвод и отвод режущего инструмента из зоны обработки, в результате чего увеличивается основное и вспомогательное время.

3. Шпоночные пазы (для сегментных шпонок) изготовлены одного размера, что сокращает номенклатуру используемых фрез.

4. Деталь имеет достаточное количество базирующих поверхностей (шеек), а также центрирующие элементы (фаски).

5. Деталь тонкостенная, что препятствует применению высокопроизводительных режимов резания.

6. Так как шпиндель является полым, его закрепление в патроне может вызвать погрешность формы при обработке.

В целом можно сказать, что деталь не технологична.

 

1.5 Выбор типа и организационных форм производства.

1.5.1 Определение такта выпуска.

 

где τ – такт, мин. (Это время между запуском 2-х деталей или выпуска.)

       F_д – эффективный фонд рабочего времени, мин;

   N – производственная программа, шт.

 

(мин).

 

 

Определение коэффициента серийности.

 

 

где t_ШТ.СР – среднее штучное время, мин;

 

         t_шт.ср.=0,36 час.

 

Вывод: при производственной программе 9480 шт и K_СЕР=1,27 имеем крупносерийный тип производства.

 

2. Технологический процесс изготовления шпинделя.

 

 

2.1 Выбор заготовки

 

В качестве материала для шпинделя автомата продольного точения 1П16 используется конструкционная сталь 12ХН3А

 γ = 7,884– плотность, г/см³

σ_т =700- предел текучести, Мпа

σ_в=950 – предел прочности, Мпа

При выборе заготовки следует обратить внимание на условия работы детали, а также на серийность производства. Производство в данном случае с относительно маленькими сериями выпуска, что делает изготовление заготовок более прогрессивными методами: горячей высадкой на горизонтально – ковочных машинах или ковкой на ротационно – ковочных машинах нерациональными. Первый метод сокращает расход металла по сравнению со свободной ковкой на 20%, второй метод повышает коэффициент использования материала до 0,8. Также, относительно малые разбросы диаметров ступеней D_наиб/D_наим = Ø43/Ø22 = 1,7 не позволяют нам применить в качестве способа изготовления заготовки применить метод поперечно – винтовой прокатки на трехвалковых станах.

Сквозное отверстие (L = 464 мм.), являющееся одним из важных и сложных конструктивных элементов в данной детали, рационально изготовлять на заготовительной стадии: отверстие наименьшего диаметра Ø17мм. Наиболее рациональной заготовкой в данном случае является труба с наружным диаметром Ø45 и внутренним диаметром Ø 17мм., то есть толщина стенки заготовки в данном случае равна . Выбирая по сортаменту бесшовную трубу ГОСТ 8732 – 70: для наружного диаметра 25 – 800мм толщина стенок составляет 2,5 – 75 мм при длине трубы 4 – 12,5 м. Согласно ГОСТ 8732 – 70 трубы с толщиной стенки 19 мм для наружного диаметра 45мм не предусмотрены.

Исходя из вышеприведенных данных можно сказать, что в качестве заготовки для данной детали в условиях серийного производства следует применять прокат: Ø45х466мм., который является относительно дешевым по сравнению с вышеприведенными методами получения заготовок. Однако данный вид заготовки не позволит нам сократить объем механической обработки, как следствие – увеличение трудоемкости и низкий коэффициент использования металла: .

Выбор баз.

При составлении технологических процессов большое значение с точки зрения обеспечения заданной точности имеет выбор баз. Наибольшей точности обработки детали можно достигнуть в том случае, когда весь процесс обработки ведется от одной базы с одной установкой, т.к. в виду возможных смещений при каждой новой установке вносится ошибка во взаимное расположение осей повер-хностей.

Обработку заготовок обычно начинают с создания технологических баз. В начале за технологическую приходится принимать черновую базу, т.е. необрабо-танные поверхности заготовки. Выбранная черновая база должна обеспечивать равномерное снятие припуска при последующей обработке поверхностей с базированием на обработанную технологическую базу и наиболее точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей детали. Черновые базовые поверхности должны быть по возможности гладкими; не иметь штампо-вочных и литейных уклонов.

При выборе технологических баз для обработки заготовок следует исполь-зовать принцип совмещения баз, т.е. в качестве технологической база брать поверх-ность, являющейся измерительной базой. Лучшие результаты достигаются при совмещении технологической, измерительной и конструкторской баз, т.е. тех поверхностей, которые определяют положение детали в собранном виде.

При составлении маршрута обработки следует соблюдать принцип постоянства баз; на всех основных технологических операциях использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности заготовки. Когда постоянство технологической базы не может быть обеспечено, в качестве новой технологической базы обязательно выбирают обработанные поверхности.

Основными базами шпинделя являются поверхности его опорных шеек (поверхности Ø38h5, Ø30^-0,002), но их использование в качестве технологических баз на большинстве операций невозможно. Поэтому для большинства операций за технологические базы принимаем поверхности центровых отверстий, что позволяет обрабатывать большую часть рабочих поверхностей на них. Обработку сквозного отверстия L=464мм будем проводить на опорных шейках шпинделя.

В связи с этим механическую обработку начинаем с операции подготовки технологической базы – обработки торцов и центровки.

Чистовую и отделочную обработки опорных шеек и соосных с ними наружных поверхностей производим на специальных пробках с центрованными отверстиями. Пробки вставляем в цилиндрические отверстия Ø19 и Ø33, которые служат технологическими базами. Однако пробки, входящие дополнительным звеном в технологическую размерную цепь при смене их на различных операциях, могут дать существенные погрешности установки, которые повлияют на положение исполнительной поверхности центрального отверстия относительно поверхности опорных шеек. Поэтому, чтобы уменьшить влияние погрешности на конечную точность шпинделя, чистовые и отделочные операции обработки наружных поверхностей будут выполняться на одних и тех же пробках, вставленных в шпиндель, без их смены.

При обработке шпоночных пазов базирование производим на опорные шейки после их чистовой обработки, обработку ведем на призмах.

 

 

2.3 Маршруты обработки поверхностей Ø38h5 и Ø28H6.

 

Маршруты обработки поверхностей Ø38h5 и Ø28H6 приведены в таблицах №3 и №4

Поверхность Ø38 h 5:

1. Точение черновое - 12кв;

2. Точение чистовое – 9кв;

3. Шлифование чистовое – 7кв;

4. Шлифование тонкое – 5 кв.

    Поверхность Ø28Н6:

1. Сверление – 13 кв;

2. Рассверливание – 11кв;

3. Чистовое растачивание – 8 кв;

4. Шлифование - 6кв.

 

2.4 Расчет припусков на Ø38h5 и Ø28H6.

 

Для ступенчатых валов расчет ведут по ступени с наибольшим диаметром, а при равных диаметрах – по ступени, к которой предъявляют наиболее высокие требования по точности и качеству поверхности.

Построение алгоритма расчета припусков сводится к следующим основным этапам:

1.Определяют составляющие элементы минимального припуска Rz_i-1, h_i-1, Δ_i-1 и ε_i, где (i-1) относится к элементу, полученному на смежном предшествующем технологическом переходе, а i – к выполняемому переходу.

2. Рассчитывают: минимальный припуск; максимальные и номинальные припуски на весь технологический процесс обработки поверхностей; минимальные и максимальные размеры, определяющие положение обрабатываемых поверхностей по технологическим переходам, и размеры заготовки.

Нормативные материалы предназначены для расчета припусков на поверх-ности типовых деталей машин, обрабатываемых как на предварительно настро-енных, так и на универсальных станках. Для каждого вида заготовки и способа обработки в нормативных материалах приведены методические указания, отмечающие особенности расчета припусков для данного вида заготовки.

Расчет минимального припуска ведут по формуле:

,

 где: Rz _i-1 – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

    h _i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующим переходе;

    D _{i -1} - суммарные отклонения расположения поверхностей;

   Еу i – погрешность установки.

 Δ включает в себя:

 Δк- кривизна профиля проката (стр. 180 табл. 4) [1]

Δц.о – погрешность центрирования, которая равна:

,

где Т-допуск на диаметральный размер базы заготовки. (стр. 178 формула 16.) [1]

Берем поверхность ф38 h5

2.4.1.Элементы припуска проката:

ф38h5 R_z=160мкм; h=250 мкм,

Δ= ;

где Δ_к – кривизна профиля;

  Δ_ц  - смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования.

 Δ_ц= ,

 где Т – допуск на диаметральный размер заготовки,

   Δ_ц= =0,53мм,

Δ_к=0,5 – кривизна профиля проката на 1 мм длины, т.е. в нашем случае     

при длине заготовки 466 мм общая величина кривизны профиля равна:

Δ_к = =1165мкм, следовательно

 Δ =

 

2.2.1. Токарная операция:

 

Элементы припуска:

R_z=63мкм; h=60мкм; Δ= =76,74мкм, где К_у = 0,06 - коэффициент уточнения для отливок, поковок, штампованных заготовок и сортового проката. (стр. 190 табл. 29) [1]

2.4.2. Токарная операция.

Элементы припуска:

R_z=30мкм; h=20 мкм; Δ= =3,06мкм, где К_у = 0,04-коэффициент уточнения для отливок, поковок, штампованных заготовок и сортового проката (для чистового обтачивания). (стр. 190 табл. 29) [1]

Результаты расчетов припуска приведены в таблице 2.

Таблица №2

Тех. Мар. Обработки детали

Эл-ты припуска, мкм