Определение коэффициента использования металла.

Обоснование выбора заготовки проведем, по расчетам коэффициента использования металла.

(1)

где, Р_дет – масса детали

Р_заг – масса заготовки

Масса детали задана чертежом. Рдет = 5,2 кг.

Припуски на обрабатываемые поверхности приведены в таблице 3.3.

Форма и размеры заготовки приведены на рисунке 2.

Заготовка имеет форму цилиндрического кольца. Массу кольца (кг) определим по формуле:

m = V ´ g ´ 10^-6, (2)

где V – объем кольца;

g – удельная плотность стали, g = 7,85 кг/м³.

Объем кольца определим по формуле:

, (3)

где D и d – диаметры, соответственно, наружный и внутренний диаметр кольца;

l – толщина кольца.

Следовательно, для определения массы любого кольца можно составить формулу:

, (4)

Определим массу заготовки, размеры которой указаны на рисунке 1:

кг

Коэффициент использования материала:

Для условий среднесерийного производства коэффициент использования материала для поковок должен быть более 0,43, следовательно заготовка выбрана верно.

4. Составление плана обработки обрабатываемых поверхностей.

План обработки сведен в таблицу 2 [1, 144].

Таблица 2

Обрабатываемая поверхность	Последовательность обработки поверхности	Точность обработки	Шероховатость обработки поверхности, Ra
квалитет точности	предельное отклонение
Æ153-0,5	заготовка	-		-
черновое точение		-0,87	12,5
чистовое точение	-	-0,5	6,3
Æ72Н7	заготовка			-
черновое растачивание		h13-0,46	12,5
получист. растачивание		h10-0,12	6,3
чистовое растачивание		h8-0,054	2,5
шлифование		Н7()	1,25
Торцы (р-р 65-0,74)	заготовка	-		-
черновое подрезание		0,74	6,3
чистовое подрезание		0,74	2,5

 

5. Определение припусков на обработку по стадиям, установление промежуточных размеров с допусками расчетно-аналитическим методом на поверхность Æ72Н7.

Припуском на обработку называют слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки резанием. Общим припуском называют слой металла, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов, т.е. всего процесса обработки данной поверхности от черной заготовки до готовой детали. Общий припуск определяется разностью размеров черной заготовки и готовой детали.

Для шестерни по аналитическим формулам рассчитаем припуски на отверстие Æ72 Н7, шероховатостью обработки Rа=1,6 мкм.

1) Определим количество стадий обработки [3, 182-185]

1.1) Заготовка поковка – 16 квалитет точности;

1.2) Растачивание черновое – 13 квалитет точности;

1.3) Растачивание чистовое – 10 квалитет точности;

1.4) Шлифование – 7 квалитет точности.

 

2) Определяем минимальный припуск на обработку [3, 175].

, (5)

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

h _i-1 – глубина дефектного слоя на предшествующем переходе;

∆_∑i-1 – суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем технологическом переходе;

ε_yi – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

 

Занесем в расчетную карту последовательный порядок технологических переходов в порядке их выполнения. Для каждого перехода запишем значение R_z, h, D_S, e, Td.

Таблица 3

Технические переходы обработки	Элементы припуска в мкм.	Расчётный припуск 2Z min в мкм	Расчёт. размер в мкм.	Допуск на размер мкм.	Пред. Размеры, мм	Предельное значение припуска
Rz	h	Då	E	Dmax	Dmin	2Zmin	2Zmax
Заготовка				-		65,215			63,1		-
Черновое растачивание			125,4			70,853			70,54
Чистовое растачивание			5,01			71,69		71,7	71,58
Шлифование					340,2	72,03		72,03	71,0
S =

2.1) R_z и h определяем [3,182-185]

2.2) Определяем суммарные отклонения расположения поверхностей:

(6)

где ∆_к – общая кривизна поковки;

∆_{см –}смещение оси фланца относительно оси стержня при его высадке, ∆_см=2,0мм. [3,190]

∆_к = ∆_К ´ Д, (7)

где ∆_К - удельная кривизна, ∆_К = 3мкм на 1 мм сечения (диаметра детали) [5,186].

Д – диаметр заготовки

∆_к =3´168=504мкм

Величина остаточного суммарного расположения отклонения заготовки:

(8)

где К_Ц – коэффициент уточнения.

Для поковки К_Ц = 0,06 – черновое растачивание;

К_Ц = 0,04 – чистовое растачивание;

К_Ц = 0,03 – шлифование. [3,190]

∆_∑ЧЕРН = 0,06´2090= 125,4мкм

∆_∑ЧИСТ = 0,04´125,4 = 5,01 мкм

∆_∑шлиф. = 0,03´5,01 = 0,15 мкм

Если ∆_∑ < 1, то значениями отклонений на шлифование можно пренебречь.

2.3) Определим погрешность установки на выполняемом переходе. Токарная обработка ведется в трехкулачковом патроне, обработка с базированием по необработанной поверхности, e_уст=500 мкм при черновой обработке и 120 мкм на чистовой обработке и шлифовании [3, 44].

2.4) Определим минимальные припуски

мкм

2Zmin _ЧИСТ мкм

2Zmin_ШЛИФ мкм

2.5) Определим наибольший расчетный размер для перехода, предшествующего конечному, вычитая из наибольшего размера по чертежу расчетного припуска 2zmin и занесем в таблицу.

D _{расч.шлифов}.= 72,03 мм

D _{расч. чист.растач}.= 72,03 -0,34=71,69 мм

D _{расч.черн. растач}.= 71,69 –0,837=70,853 мм

D _{расч загот.} =70,853 -5,638=65,215мм

2.6) Установим допуски на все размеры по переходам [1, 111-127]

2.7) Запишем наибольшие предельные размеры D_max по всем переходам путем округления расчетных размеров.

D _max._{шлифов.}. = 72,015 мм

D _{max. чист. растач}.=71,7 мм

D _{max.черн. растач}.= 71,0м

D _{max загот}. =65,0мм

2.8) Определим наименьшие предельные размеры, вычитая допуск из округленного наибольшего размера (D_max).

Dmin _i-1 = Dmax _i-1 - T_{D i-1} (9)

Dmin _{расч.шлф}.= 72,03-0,03=72,0мм

Dmin _{расч. чист. раст} = 71,7-0,12=71,58мм

Dmin _{расч.черн. раст.}= 71,0-0,46=70,54мм

Dmin _{расч загот} = 65-1,9=63,1мм

2.9) Определим предельные значения припусков Z _мах,Z_min, как разность предельных размеров _I предшествующего и выполняемого переходов.

2.10) Определим номинальный размер заготовки D_ном.

D_ном=(D_min + D_max)/2, (10)

D_ном = (65+63,1)/2 = 64,05 = 64 мм.

Размер, проставляемый на чертеже заготовки D_заг. = Æ64 1

Судя по расчету, припуск на диаметр отверстия в заготовке, принятый по таблицам увеличен.

6.Определение припусков на обработку по стадиям, установление промежуточных размеров с допусками статистическим методом на поверхность Æ153_-0,5

Расчет припусков представлен в таблице 3. 4.

 

Таблица 3.4 – Расчет припусков на обработку поверхности [1, 199]

Обрабатываемая поверхность	Последовательность обработки поверхности	Точность обработки	Операционные припуски, 2Z0 (мм)	Шероховатость обработки Ra (мкм)	Операционные размеры с предельными отклонениями
квалитет точности	предельное отклонение
Æ153-0,5	заготовка	-				Æ168±3
черновое точение		-0,87			Æ155h14-087
чистовое точение	-	-0,5			Æ153-0,5

Литература

1. Балабанов А. Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя – М.: Машиностроение, 1992 -464с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т.1 / Под ред. А.Г Косиловой и Р.К Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп.. – М.: Машиностроение 1985. 656 с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т.2 / Под ред. А.Г Косиловой и Р.К Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп.. – М.: Машиностроение 1986. 496 с., ил.

4. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А.А.Панов., В.В.Аникин, Н.Г.Бойм. и др.: Под общей ред. А.А.Панова. - М.: Машиностроение 1988.-756 с

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример выполнения контрольной работы № 2.

Задание: Разработать технологический процесс механической обработки шестерни.

Чертеж детали представлен на рисунке 1 Приложения 1.

 

Данное задание основывается на материалах разработок, выполняемых в примере задания контрольной работы №1 (чертеж детали, тип производства, метод получения заготовки, общие и промежуточные припуски на обработку).

По данному заданию представлена пояснительная записка.

 

В пояснительную записку входит:

1.- Выбор технологических баз.

2.- План обработки основных поверхностей детали.

3.- Составление технологического маршрута обработки.

4.- Подробная разработка токарной операции, заданной по варианту:

4.1. Наименование операции, номер операции.

4.2 Эскиз операции.

4.3. План операции по переходам.

4.4. Технологическая база.

4.5. Оборудование (обоснование и краткая характеристика).

4.6. Приспособление для установки и зажима детали.

4.7.Режущий инструмент (характеристика, материал, геометрия, ГОСТ).

4.8. Вспомогательный инструмент(характеристика, ГОСТ).

4.9. Измерительный инструмент (характеристика, ГОСТ).

4.10. СОЖ (состав и способ подвода).

4.11. Расчет и определение режимов резания на один переход.

4.12. Определение норм времени.

Характеристика детали.

Деталь – шестерня, масса детали 5,2кг. Деталь представляет собой втулку высотой 65_-0,74 мм, на наружном диаметре которой расположен прямозубый зубчатый венец модуль м=9, число зубьев z=15 с наружным диаметром Æ153_-0,5, шероховатостью обработки Rа=1,6мкм, степень точности по ГОСТ1643-81-9-8-6-В.

Центральное отверстие диаметром Æ72Н7, шероховатостью обработки Rа=1,6мкм. Внутри отверстия имеются две канавки под стопорные кольца диаметром Æ75 мм и шириной 1,9мм. Отверстие Æ72Н7 является конструкторской базой.

Остальные поверхности заданы по 14 квалитету точности, шероховатость обработки Rа=12,5мкм.

Выбор и обоснование баз

От правильного выбора технологических баз во многом зависит качество обработки детали. Здесь следует, прежде всего, стремиться к соблюдению 2-х условий:

- совмещению баз, т.е. совмещение технологических баз с конструкторскими.

- постоянство баз, т.е. выбор такой базы, ориентируясь на которую можно провести всю или почти всю обработку детали.

Для нашей детали на токарной операции на первом установе за базу примем наружный Æ168 (по чертежу Æ153) и с одной установки обработаем торец, наружный диаметр пов. Æ153_-0,5 на длину не менее 15мм. На втором установе за базу примем предварительно обработанный торец и наружный диаметр. Æ 153_-0,5 и с одной установки обработаем наружную поверхность, торец и отверстие с припуском под шлифование.

На зубофрезерной операции базовыми поверхностями будут отверстие и торец, обработанные с одной установки.

При шлифовании отверстия зубчатый венец принимаем за базу. На зубошлифовальной операции деталь базируем на отверстие и торец. Таким образом, погрешность базирования будет минимальной и позволит выдержать технические требования чертежа.

План обработки основных поверхностей

План обработки на поверхности Æ72Н7 иÆ153_-0,5 определен в контрольной работе №1, на торцы в размер 65 по литературе [1] и представлен в таблице 1

Таблица 1

Обрабатываемая поверхность	Последовательность обработки поверхности	Шероховатость обработки поверхности, Ra	Операционные припуски, 2Z0	Операционные размеры с предельными отклонениями
Наружная поверхность Æ153-0,5	заготовка	-		Æ168±3
черновое точение	12,5		Æ155h14-087
чистовое точение	,3		Æ153-0,5
Отверстие Æ72Н7	заготовка			Æ65±1
черновое растачивание		h13-0,46	Æ71,0 h13-0,46
чистовое. растачивание		h10-0,12	Æ71,7 h10-0,12
шлифование		Н7()	Æ72Н7()
Торцы: размер 65-0,74	заготовка	-	8/2	68+1
черновое точение	12,5	6/2	63,0±0,3
чистовое точение	,3	1,7/2	65,3-0,54
щлифование		0,3/2	65-0,74