Разработка технологического процесса механической обработки детали типа вал-червяк (стр. 2 из 4)
Определим массу поковки по зависимости:
G3= ρ·V·K , (3.1)
где ρ=7810 - плотность металла, кг/м3;
К - коэффициент, учитывающий отходы металла;
V3- объем заготовки, который равен сумме объёмов заготовки V1+V2+V3+V4+V5 на отдельных участках поковки, отсюда,
G3= ρ·
Подставив числовые значения получим
Gз=7810·3,14·(0,0392·0,08+0,0472·0,086+0,0552·0,064+0,0882·0,132+0,0492··0,104) · 1,1= 11,81 кг
Определим коэффициент использования металла по формуле:
, (3.2)где Gg- масса детали, отсюда
После получения заготовки, последнюю отжигают в индукторной печи до твердости НВ 195…220. Способ очистки после отжига заготовки- дробеструйный. Технические требования на заготовку: штамповочные уклоны должны быть выполнены не более 7˚, радиусы не более 5 мм. Предельные отклонения согласно рекомендаций [2].
Рисунок 3.1 – Эскиз заготовки поковки вала
Для окончательного выбора способа получения заготовки определим затраты на получение заготовки из проката и поковки.
Определим стоимость заготовки из круглого сортового проката диаметром 82 мм и длиной 450 мм
М= Qзп*S – (Qзп – q )*Sотх, (3.3)
Где Q – масса заготовки, S - стоимость 1 кг материала, q – масса детали, Sотх- стоимость отходов, Qзп- масса заготовки с учетом потерь при нарезке.
Длина проката для нарезки заготовок Lпр= 5000 мм. Потери на зажим при нарезке на механических пилах lзаж= 100 мм. Ширина реза lр= 8 мм, длина торцового обрезка lоб = 0,3…0,5*d ~40 ммКоличество заготовок, полученных из принятой длины определим по формуле
Х = (Lпр- lзаж – lоб)/(lз + lр) , (3.4)
Х = (5000 – 100 –40)/(450 + 8) = 10,61 шт
Принимаем х = 10 шт. Остаток длины (некратность)
Lнк = 5000 - 100 -40 - (450+8)·10 = 280 мм
Общие потери материала при нарезке проката составляет в процентном отношении к длине проката
Ппо = (lзаж+lоб+ Lнк+ lр)·100%/Lпр = (3.5)= (100+40+280+8)·100/5000 = 8,56%
Расход материала на 1 деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь с учетом массы заготовки из проката, определенной по формуле (3.1)
Qп = 7810·0,450·3,14·0,0412 = 18,55 кг
Qзп = Qп(100+Ппо)/100 = 18,55·(100+8,56)/100 = 20,13 кг (3.6)
Тогда, зная S = 5,1 грн/кг, Sотх= 1,3 грн/кг, q= 6,22 кг, получим
Мпр = 20.13*5,1 – (20,13 - 6,22)*1,3 = 84.58 грн
Коэффициент использования металла определим по зависимости (3.2)
Кипр= 6,22/20,13 = 0,31
Определим стоимость заготовки, полученной поковкой
Мп = Сз*Gз – (Gз – q)*Sотх, (3.7)
Где Сз =7,5 грн/кг – стоимость поковки,
Мп = 7,5*11,81*(11,81-6,22)*1,3 = 81,3грн.
Таким образом и Мп<Мпр и Кип>Кипр, значит использовать штампованную поковку экономически целесообразно.
Рассчитаем экономию при использовании выбранного метода получения заготовки на всей партии деталей.
Э = (Мпр – Мп)*N = (84.58 – 81.3)*300 = 984 грн.
4. Разработка маршрутного технологического процесса
Маршрут обработки детали определим исходя из точности, шероховатости, формы поверхности, материала детали и технических требований к изготовлению. Для этого деталь представим, как совокупность отдельных поверхностей. Тогда, используя рекомендации [5], порядок обработки поверхностей представляем в виде таблицы (см. табл. 4.1).
Таблица 4.1- Технологический процесс обработки элементарных поверхностей детали
| №п/п | Конструктивный размер | Качество поверхностного слоя | Технологические переходы по обработке элементарной поверхности | Достигаемый уровень качества | ||
| Квалитет | Шероховатость Rа,мкм | Квалитет | Шероховатость Rа,мкм | |||
| 1 | Ø35 k6 | 6 | 0,63 | Шлифование окон.Шлифование предв.Точение чист.Точение черн. | 681012 | 0,633,26,312,5 |
| 2 | Ø42 h12 | 12 | 6,3 | Точение однокр. | 12 | 12,5 |
| 3 | Ø80 h12 | 12 | 6,3 | Точение однокр. | 12 | 12,5 |
| 4 | Ø48 h12 | 12 | 6,3 | Точение однокр. | 12 | 12,5 |
| 5 | Ø40 k6 | 6 | 0,63 | Шлифование окон.Шлифование предв.Точение чист.Точение черн. | 681012 | 0,633,26,312,5 |
| 6 | Ø38h10 | 10 | 0,32 | ПолированиеТочение чист.Точение черн. | 101012 | 0,321040 |
| 7 | Ø32n6 | 6 | 1,6 | Шлифование окон.Шлифование предв.Точение чист.Точение черн. | 681012 | 1,63,26,312,5 |
| 8 | Шпоночный паз | N9 | 3,2 | Фрезерование | 9 | 3,2 |
| 9 | Зубья | Ст. 7-В | 0,8 | ШлифованиеФрезерование | Ст. 7Ст.9 | 0,86,3 |
| 10 | Канавки для выхода шлиф. круга | 12 | 12,5 | Точение однократное | 12 | 12,5 |
| 11 | Фаски | 12 | 12,5 | Точение однократное | 12 | 12,5 |
В связи с этим операции механической обработки вала можно расположить в следующем порядке:
I. Фрезерно – центровальная.
На этой операции производят фрезерование торцев вала и сверление центровых отверстий.II. Токарная черновая.
Производят точение всех поверхностей заготовки с переустановом и оставляя припуск под чистовую обработку.
III. Токарная чистовая
Производят точение ø32n6, ø35k6, ø38h10, ø40k6 с припуском под шлифование, а также производят точение всех фасок и канавок
IV. Вертикально-фрезерная
Производят фрезерование шпоночного паза 10N9.
V. Универсально-фрезерная
Производят фрезерование двухзаходного червяка сначала начерно, затем начисто.
VI. Круглошлифовальная предварительная
Производят предварительное шлифование ø35k6.
VI. Круглошлифовальная предварительная
Производят предварительное шлифование ø32n6, ø40k6, ø38h10.
VII. Термическая
Производят поверхностную закалку ТВЧ нитей червяка и посадочных поверхностей вала.
VIII. Круглошлифовальная чистовая.
Производят окончательное шлифование поверхности ø35k6.
VIII. Круглошлифовальная чистовая.
Производят окончательное шлифование поверхностей ø32n6, ø40k6, ø38h10.
IX. Червячношлифовальная
Производят шлифование нитей червяка.
Порядок и составленный маршрут технологического процесса обработки заготовки внесены в маршрутные карты и приведены в приложении А.
5. Выбор металлорежущего оборудования
Выбор оборудования для механической обработки вала-червяка проведем на основании серийного типа производства, габаритов детали, маршрута обработки заготовки. Для этих параметров, характеризующих производство и готовое изделие, экономически целесообразно применить высокопроизводительное универсальное оборудование.
Учитывая рекомендации [1,2,5] осуществим выбор металлорежущего оборудования с учетом разработанного маршрута обработки заготовки. Данные по выбору станочного оборудования для механической обработки сведем в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 - Данные по выбору оборудования для механической обработки детали
| Вид операций | Тип станка | Марка станка | Мощность эл. двигателя N, квт |
| Фрезерно-центровальная | Фрезерно-центровальный станок | МР71 | 7 |
| Токарная (черновая) | Токарно-винторезный | 16К20 | 11 |
| Токарная (чистовая) | Токарно-винторезный | 16К20 | 11 |
| Вертикально-фрезерная | Консольный вертикально-фрезерный станок | 6Р10 | 5,5 |
| Универсально-фрезерная | Универсально-фрезерный | 2М55 | 5,5 |
| Круглошлифовальная(предварительная) | Круглошлифовальный | ЗМ150 | 4 |
| Круглошлифовальная(чистовая) | Круглошлифовальный | ЗМ150 | 4 |
| Червячношлифовальная | Червячношлифовальный | 5887 | 6,5 |
6. Определение операционных припусков на механическую обработку детали
Межоперационные припуски на механическую обработку поверхностей детали определим исходя из рекомендаций [2,5] и разработанного маршрута обработки.
Определив общий припуск на механическую обработку поверхностей вала, разбивку на операционные припуски, согласно рекомендаций [2], будем производить с последних операций.
Для определения межоперационных размеров детали воспользуемся схемами расположения полей припусков и допусков.
Определение припусков и допусков на размер Ø35k6.
Общий припуск на обработку поверхности:
, (6.1)где
- общий номинальный припуск на механическую обработку поверхности детали; 
- номинальные припуски на черновое и чистовое точение; 
- номинальные припуски на предварительное и окончательное шлифование.Величину припусков на токарную обработку поверхностей и шлифование определим исходя из рекомендаций [2]
2ZMINТОЧ.ЧЕРН.= 1,8 мм
2ZMIN ТОЧ.ЧИСТ.= 0,4 мм
2ZMIN ШЛ.ПРЕДВ.= 0,13 мм
2ZMIN ШЛ.ЧИСТ.= 0,063 мм
Величину допусков на операционные размеры определим исходя из рекомендаций [2]
ТТОЧ.ЧЕРН.= 0,25 мм