Технологический процесс изготовления червячного вала и проектирование приспособлений

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА.doc

В технологической части приведен анализ технологичности обрабатываемой
детали “вала червячного” проанализированы вопросы выбора заготовки и
методов ее получения проведена разработка технологического процесса
изготовления детали выбор оборудования и оснастки расчет режимов резания
и нормирование операций.
В конструкторской части спроектированы приспособления для обработки
заготовки на отдельных операциях: технологическое приспособление -
неподвижный люнет - для обработки вала на чистовых токарных операциях;
измерительное приспособление - система активного контроля на операции
чистового шлифования шеек вала. Также разработано нестандартное контрольное
приспособление для измерения биений базовых поверхностей детали.
Произведены расчеты на прочность и точность приспособлений.
В экономической части произведено технико-экономическое обоснование
применения разрабатываемого измерительного приспособления в условиях
среднесерийного производства.
Также в дипломном проекте рассмотрены вопросы касающиеся обеспечения
безопасности жизнедеятельности и охраны труда при изготовлении детали.
Ключевые слова: деталь заготовка технология инструмент
оборудование режимы резания нормы времени; технологическое
приспособление люнет неподвижный система активного контроля скоба
двухконтактная контрольное приспособление; технико-экономическое
обоснование эффективность; безопасность жизнедеятельности охрана труда.
С. 107. Табл. 20. Ил. 28. Библиогр.: 19 назв.
Проектирование технологического процесса изготовления “Вала
1.2 Характеристики металла применяемого для изготовления
1.3 Определение объема
1.4 Анализ технологичности
1.5 Формулировка основных технологических
2 Выбор заготовки и технико-экономическое обоснование метода ее
3 Проектирование маршрута изготовления
3.1 Выбор типового технологического
3.2 Особенности обработки деталей на станках с
3.3 Выявление комплектов основных и вспомогательных
3.4 Выбор технологических
3.6 Маршрут обработки
3.7 Окончательный выбор средств технологического
1 Технологическое приспособление -
1.2 Устройство и способ использования
2 Измерительное приспособление - скоба
2.2 Схемы установки приборов активного контроля на универсальных
2.3 Конструкция и принцип работы прибора активного
2.4 Погрешности обработки при активном
2.4.1 Температурные деформации
2.4.2 Погрешности размеров деталей зависящие от запаздывания отвода
2.4.3 Погрешность размеров деталей связанная с формой обрабатываемых
2.4.4 Расчет погрешности обработки при активном
3.1 Выбор универсальных средств
3.2 Обоснование выбора схемы контрольного
3.3 Необходимые точностные и прочностные
Технико - экономическое обоснование
1 Комплексный анализ эффективности базового и разрабатываемого вариантов
2 Определение капитальных
3 Определение текущих
4 Расчет экономического
Обеспечение безопасности жизнедеятельности при изготовлении детали “Вал
2 Требования безопасности к технологическим
3 Анализ опасных и вредных факторов возникающих при механической
4 Требования к материалам производственному оборудованию организации
5.1 Микроклимат на рабочем
5.2 Производственное
5.3 Производственный
5.4 Вибрации на рабочем
Электробезопасность
8 Обучение работающих безопасности
Задачей дипломного проекта является проектирование технологического
процесса вала червячного и разработка приспособлений для обеспечения
высокой точности изготовления червяка. Червячный вал предназначен для
передачи крутящего момента на червячное колесо в делительной цепи коробки
передач зубообрабатывающего станка.
В настоящее время червячные передачи состоящие из червячного колеса и
цилиндрического червяка широко применяются в делительных механизмах
зуборезных станков подъемных механизмах. По сравнению с другими видами
передач червячные передачи могут передавать крутящие моменты с большим
передаточным числом при небольших габаритах. Точно изготовленная червячная
передача имеет высокую равномерность вращения а высокий коэффициент
скольжения при зацеплении зубьев обеспечивает передаче бесшумную и плавную
работу. К недостаткам червячной передачи относятся: высокая затрата
мощности на преодоление трения в зацеплении достаточно высокий нагрев
быстрый износ зубьев и сравнительно низкий КПД (50-90%). Для уменьшения
потери мощности необходимо выбирать соответствующий материал для
изготовления червяков и червячных колес использовать определенный
смазочный материал; поверхность профиля зубьев должна быть гладкой. Особое
внимание следует уделять точности изготовления элементов зубчатого
зацепления червячной передачи что и решается в представленном дипломном
Тема дипломного проекта является актуальной так как продиктована
производ-ственной необходимостью и посвящена изготовлению необходимых в
производстве червячных валов для делительной цепи зубообрабатывающих
Проектирование технологического процесса изготовления «Вала червячного»
1 Анализ исходных данных
1.1 Анализ чертежа детали
Для проектирования технологических процессов механической обработки
необходимы следующие основные исходные данные:
Сборочный чертеж с кратким описанием служебного назначения и
технических условий приемки изделия.
Рабочие чертежи определяющие материал конструктивные формы и
размеры деталей точность и качество обработанных поверхностей особые
требования (твердость и структура материала покрытия термообработка
балансировка и т.п.).
Объем выпуска изделий в состав которых входят изготавливаемые
детали с учетом выпуска запасных частей.
Кроме базовых исходных данных используют руководящую и справочную технико-
экономическую информацию: стандарты ЕСТПП и ЕСТД; типовые технологические
процессы и операции каталоги прогрессивного технологического оборудования
и оснастки; материалы по выбору режимов резания припусков расчетам
точности и надежности технологических процессов.
Деталь представляет собой многоступенчатый червячный вал длиной 577 мм и
максимальным диаметром 68 мм. Червяк делительный предназначен для передачи
крутящего момента с цилиндрического червяка диаметром 68 мм и модулем m=3
мм выполненным по 6-ой степени точности на червячное колесо в делительной
цепи коробки передач зубообрабатывающего станка. Червячный вал изготовлен
из легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71 и проходит термическую обработку
(отжиг цементация отпуск и др.) в процессе механической обработки для
улучшения обрабатываемости и снятия остаточных внутренних напряжений.
Анализируя рабочий чертеж детали можно сделать следующие выводы:
- чертеж в достаточной мере информативен имеет необходимые проекции
- на чертеже указаны все необходимые размеры с допусками требования к
точности формы и взаимного расположения а также требования к качеству
поверхности обеспечивающие разработку технологического процесса
проектирование и изготовление детали;
- указаны требования к материалу физико-механическому состоянию детали;
- допуски формы взаимного расположения поверхностей параметры
шероховатости соответствуют стандартным значениям (ГОСТ 2.308-79 ГОСТ
1.2 Характеристики материала применяемого для изготовления
Для изготовления детали применяется сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-71. Из данной
стали изготавливаются улучшаемые или цементируемые детали ответственного
назначения от которых требуется повышенная прочность и вязкость
сердцевины а также высокая поверхностная твердость работающая под
действием ударных нагрузок: оси валы валы-шестерни плунжеры штоки
коленчатые и кулачковые валы кольца шпиндели оправки рейки зубчатые
венцы втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности..
Вид поставки данной стали - сортовой прокат в том числе фасонный: ГОСТ
43-71 ГОСТ 259071 ГОСТ 2591-71 ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ
17-75 ГОСТ 8559-75 ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ
43-71 ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки
Химический состав стали 18ХГТ приведен в таблице 1.1.
Механические свойства указаны в таблицах 1.2. – 1.4.
Технологические свойства стали 18ХГТ приведены в таблице 1.5.
Хим. состав стали 18ХГТ % (ГОСТ 4543-71)
Химический элемент Процентное содержание %
Кремний (Si) 0.17-0.37
Марганец (Mn) 0.80-1.10
Медь (Cu) не более 0.30
Никель (Ni) не более 0.30
Сера (S) не более 0.035
Титан (Ti) 0.03-0.09
Углерод (C) 0.17-0.23
Фосфор (P) не более 0.035
Хром (Cr) 1.00-1.30
Механические свойства при повышенных температурах
Температура 02 МПа B МПа 5 % %
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость
деформирования 50 мммин. Скорость деформации 003 1с.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Темп. 02 МПа B МПа 5 % % KCU Джм2HB
Закалка 1000 °С масло.
Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение мм 02 МПа B МПа 5 % % KCU HRCэ
Закалка 850 °С масло. Отпуск 200 °С воздух.
Технологические свойства стали 18ХГТ
Начала 1250 конца 800.
Хорошая свариваемость всеми способами сварки.
Обрабатываемость резанием
В нормализованном состоянии при НВ 156-159 B = 540 МПа K тв.спл. = 1.0
1.3 Определение объема выпуска
Тип производства – это классификационная категория производства
выделяемая по признакам номенклатуры регулярности стабильности и объёма
Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент
закрепления операций представляющий собой отношение числа всех различных
технологических операций выполненных или подлежащих выполнению в течение
месяца к числу рабочих мест.
В проектных условиях можно полагать что коэффициент закрепления операций
определяет число операций такой же трудоемкости как и рассматриваемая
которое можно было бы закрепить за одним рабочим местом для полной его
загрузки в течении месяца.
Тогда коэффициент закрепления операций:
tв-такт выпуска мин;
F-месячный фонд времени односменной работы рабочего места ч;
m-принятое число смен;
Кот-коэффициент учитывающий простои по организационно-техническим
Nмес-число изделий запускаемых в производство штмес;
tшт-штучное время мин.
Планируемый годовой объем выпуска данной детали – 1000 штук . Данный
объем позволит выполнить все поступившие заказы и обеспечить потребителей
необходимым количеством запасных частей.
На первом этапе проектирования тип производства может быть определен в
зависимости от массы детали и объема выпуска по таблице (1.8 (7(). При
массе детали менее 20 кг (легкие детали) и годовом объеме выпуска от 501 до
00 штук тип производства – среднесерийный.
где F – объем выпуска a – количество дней на которые должен быть
запас деталей (периодичность запуска в днях) a = 5 дней; N – количество
рабочих дней в году примем N 240 дней.
Тогда примем объем партии равным: [pic]деталь.
1.4 Анализ технологичности детали
Правила обеспечения технологичности конструкции изделий регламентируются
ГОСТ 14.201 – 83 и методическими рекомендациями МР186 – 85 .
Анализ технологичности конструкции изделия направлен на повышение
производительности труда снижение затрат и сокращение времени на
проектирование технологическую подготовку производства изготовление
техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого
Деталь “Вал червячный” представляет собой ступенчатую деталь без
центрального отверстия со шпоночной канавкой лысками для стопорения гаек
червячной и резьбовыми поверхностями. Вал обладает двухсторонней
ступенчатостью (диаметральные размеры убывают к концам вала) имеет средние
размеры и высокую точность исполнения поверхностей. Вал считается
нежесткой деталью так как отношение длины к среднему диаметру Ld>12
(Ld=57745=128). Поэтому на чистовых токарных операциях и операциях
чистового нарезания витков червяка из-за больших сил резания необходимо
использовать базирование детали в центрах и с помощью люнета.
Обработка поверхностей на токарных операциях окончательно недопустима
так как при этом невозможно обеспечить требования чертежа по взаимному
расположению относительно общей оси базовых поверхностей К и Л и качеству
поверхностного слоя диаметральных и торцевых размеров детали.
Анализ технологичности данной детали позволяет сделать следующие выводы:
– конструкция детали состоит из стандартных и унифицированных
конструктивных элементов (канавки для выхода шлифовального круга
резьбы фаски и т.д.)
– физико-химические и механические свойства материала жесткость детали
ее форма и размеры соответствуют требованиям технологии изготовления
(включая процессы упрочения коррозийной защиты и пр.) хранения и
транспортирования и т.д.;
– показатели базовой поверхности (точность шероховатость) детали
обеспечивают точность установки обработки и контроля (подробнее см.
– конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых и
стандартных технологических процессов ее изготовления;
– деталь предполагается обрабатывать в основном на станках токарной и
сверлильной группы следовательно она имеет максимальное число
поверхностей вращения и минимальное число изменений диаметра сечения
(перепад диаметров между крепежным фланцем и шейкой конструктивно
необходим и исключить его невозможно);
– конические переходы между ступенями вала и фаски назначены под
обработку с учетом стандартных токарных проходных резцов с главным
углом в плане ( равным 30 45 60 и 90°;
– предусмотрен удобный подвод режущего инструмента к каждой
из обрабатываемых поверхностей;
– габаритные размеры детали и точность их обработки
соотнесены с возможностями станков с ЧПУ и станочных роботов.
К параметрам ухудшающим технологичность детали следует отнести
– шпоночная канавка закрытого типа - обрабатывается концевой фрезой.
Более технологичной была бы открытая канавка при обработке которой
увеличение производительности фрезерования обеспечивается за счет
использования дисковой фрезы.
– червячная поверхность также является нетехнологичным элементом так как
операция нарезания витков червяка со снятием стружки производится в
основном малопроизводительными методами.
– выступающие поверхности Н и П (см. чертеж детали) не позволяют
обрабатывать цилиндрические поверхности вала без смены инструмента на
токарных операциях что увеличивает основное время обработки.
В результате можно сделать вывод что конструкция детали в достаточной
мере технологична за исключением некоторых элементов «улучшение»
технологичности которых приведет к утрате деталью своего прямого
1.5 Формулировка основных технологических задач
Технологические задачи охватывают требования к точности деталей по всем
их параметрам и представляются в следующей последовательности:
Самыми точными поверхностями вала являются посадочные шейки под
подшипники (45k5) которые выполняются по 5-му квалитету.
Вспомогательная база M для определения положения шестерни также выполнена
по 5 квалитету (50js5) наружный диаметр делительного червяка имеет 6-ой
квалитет точности - поверхность (68h6). Наружный и средний диаметры
резьбовых соединений выполнены по 6-ой степени точности характерной для
резьб общего назначения. Боковые грани шпоночной канавки выполнены по 9-
ому квалитету точности а длина шпоночной канавки - по 15 квалитету.
Размеры с неуказанными отклонениями выполняются по 14-му квалитету.
Наиболее точно регламентируется форма в продольном и поперечном сечениях
у опорных шеек под подшипники качения. Отклонения от круглости и профиля
продольного сечения составляют не более 00016 мм то есть не превышают 0.5
допуска на диаметр. Требования по круглости и овальности для поверхности М
не должны превышать 0005 мм. К остальным поверхностям требования по
точности формы не предъявляются. Следовательно допуски формы этих
поверхностей не выходят из поля допуска на соответствующий размер и не
должны превышать 60% от поля допуска на размер этих поверхностей.
Точность взаимного расположения
Точность взаимного расположения цилиндрических поверхностей задана
радиальным биением а плоских поверхностей - торцевым биением относительно
общей оси базовых поверхностей КЛ. Допуски радиального биения посадочных
поверхностей под подшипники качения – не более 0.005 мм допуск радиального
биения по наружному диаметру для поверхности червяка и допуск радиального
биения посадочной поверхности под ведущую шестерню (поверхность М) – не
более 0.008 мм. Допуски торцевого биения буртиков вала: для правого
подшипника - не более 0.005 мм для опорной поверхности под шестерню - не
Расположение оси симметрии шпоночного паза относительно оси симметрии
наружной цилиндрической поверхности определяется зависимым допуском
симметричности с нулевым значением то есть отклонения допустимы только за
счет использования части допуска на действительный размер ширины шпоночного
Шероховатость и физико-механические свойства поверхностей детали
Шероховатость базовых поверхностей под подшипники качения посадочной
поверхности под шестерню и торцевых поверхностей сопрягаемых с торцом
ведущей шестерни и правым подшипником не должна превышать Ra=02 мкм.
Шероховатость наружной поверхности червяка и боковых граней червячной
поверхности - Ra = 04 мкм. Шероховатость посадочной поверхности под
шпонку: по боковым граням - Ra = 32 мкм по внутренней поверхности - Ra =
мкм. Все остальные поверхности выполняются с шероховатостью Ra[pic]12.5
мкм так как к ним не предъявляются особые требования по условиям работы.
К детали предъявляется требование по твердости НRC = 59..63. Данной
твердости можно добиться применив в качестве термообработки цементацию в
газовом карбюризаторе и закалку с высоким отпуском для увеличения
долговечности детали (параметры термообработки см. далее).
Параметры точности размеров формы взаимного расположения твердости и
шероховатости заготовки см. на чертеже (прилагается) а также в пункте
особо посвященном заготовке.
На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали
материал технические условия объем выпуска и тип производства тип и
конструкция детали; размеры детали и оборудования; экономичность
изготовления заготовки. Все эти показатели должны учитываться одновременно
так как они тесно связаны. Окончательно решение принимают на основании
экономического расчета с учетом стоимости метода получения заготовки и
механической обработки (таб.1.13 (7(). Здесь и далее для сравнительной
оценки вариантов в качестве условной единицы используется рубль 1980 г.
что может дать лишь приближенную экономическую оценку.
В качестве метода получения заготовки предлагается горячая объемная
штамповка в закрытом штампе. Преимущество данного метода перед штамповкой в
открытом штампе – большая экономия материала (вследствие отсутствия
значительного облоя) сокращение времени черновой механической обработки а
как недостаток можно выделить большую стоимость штампа более жесткие
требования по массе к заготовке перед штамповкой в открытом штампе.
В качестве альтернативного метода получения заготовки может
использоваться резка заготовок из проката (круг 70 мм).
Литье как способ получения заготовки рассматривать нецелесообразно так
как в литой заготовке будет отсутствовать требуемая микроструктура
материала (при обработке давлением происходит дополнительное упрочнение
Упрощенное сравнение возможных вариантов получения заготовки предполагает
) Сравнение методов получения заготовки по коэффициенту использования
где q- масса готовой детали кг;
Q- масса заготовки кг.
) Сравнение методов получения заготовки на основании расчета стоимости
заготовки [pic] с учетом ее черновой обработки.
Рассмотрим два основных метода получения заготовки:
Отрезка прутка от круглого сортового проката (рис.1.2.1);
Горячая объемная штамповка заготовки на молоте (рис.1.2.2).
Наиболее простым способом получения заготовки является отрезка прутка от
круглого проката [pic]мм длиной L:
[pic]=Rz + h = 0.3+1.6=1.9 мм – точность и качество поверхности
после отрезки сортового проката на отрубном прессе (табл. 3 стр.
[pic]=IT172= 702=35 мм – нижнее отклонение размера L=577 мм
после отрезки заготовки;
[pic]=IT142= 1752=0.875 мм – нижнее отклонение размера L=577
мм после фрезерования торцов заготовки на фрезерно-центровальной
Таким образом получаем из выражения (1.4):
Рис.1.2.1 Изготовление заготовки вала из круглого проката
где Q- масса заготовки кг;
D- диаметр заготовки см;
L- длина заготовки см;
p- плотность стали 18ХГТ кгсм[pic].( p=7.85[pic]
Коэффициент использования материала для заготовки из круглого сортового
проката определяется по формуле (1.3):
Рассмотрим второй вариант изготовления заготовки – горячая объемная
штамповка заготовки.
Рис.1.2.2 Изготовление заготовки методом горячей объемной штамповки
Коэффициент использования материала для штампованной заготовки найдем по
Таким образом по коэффициенту использования материала деталь
изготовленная штамповкой на молоте выгоднее чем заготовка из круглого
сортового проката так как[pic].
На втором этапе производится сравнение методов получения заготовки на
основании расчета стоимости заготовки[pic].
Данные для расчета стоимости заготовки по вариантам сведем в таблицу 1.6:
Сравнение методов получения заготовки
Наименование 1-й вариант 2-й вариант
Вид заготовки прокат штамповка
Класс точности ----- второй
Группа сложности ----- вторая
Масса заготовки Q кг 178 131
Стоимость 1-ой тонны 130 315
заготовок в условных
Стоимость 1-ой тонны 298 298
Произведем расчет себестоимости заготовок по следующим зависимостям:
-Затраты на заготовку из проката:
-Стоимость заготовки получаемой на штамповочном молоте:
где kт – коэффициент зависящий от класса точности штамповки для 2-го
класса точности kт = 1 (стр 39 [3])
kс - коэффициент зависящий от группы сложности поковки для 2-ой группы
сложности kс = 0.88 (табл 15 стр 40 [3])
kв - коэффициент зависящий от массы заготовки kв = 089 (табл 15 стр
kм - коэффициент зависящий от материала штамповки kм = 1.27 (стр 39
kп - коэффициент зависящий от объема производства kп = 1 (табл 16 стр
Таким образом получаем из формулы (1.6):
Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок
при которых технологический процесс механической обработки не меняется
может быть рассчитан по формуле:
N =1000 штук.- годовая программа выпуска деталей.
Анализ показывает что получение заготовки из проката потребует намного
большего расхода материала чем при штамповке. Получение заготовки
штамповкой является более производительным процессом но требует
специального оборудования и оснастки (штамп молот обрезной пресс и т.
д.). Затраты на оборудование и оснастку могут окупиться при значительных
партиях обработки деталей. Стоимость получения заготовки штамповкой
оказывается в два раза большей стоимости заготовки из проката но учитывая
количество деталей и продолжительность обработки для заготовки из проката
(что влияет на износ режущего инструмента и затраты энергоресурсов)
экономически целесообразно выбрать заготовку-штамповку на молоте.
Таким образом окончательно принимаем в качестве заготовки – заготовку
получаемую штамповкой.
3 Проектирование маршрута изготовления детали
3.1 Выбор типового технологического процесса
При разработке технологического процесса изготовления любой детали в
машиностроительном производстве возникает задача – выбрать из нескольких
вариантов разработки один обеспечивающий наиболее экономичное решение.
Поэтому с целью экономии труда и времени технологической подготовки
производства необходимо использовать типовые процессы обработки деталей и
типовых поверхностей деталей. Типовой технологический процесс обработки
червяков и колес червячных передач состоит из следующих основных этапов:
Обработка заготовки резанием для получения необходимых
геометрических форм а также основных базовых поверхностей.
Повторная обработка резанием и дополнительное формообразование
Черновое зубонарезание для червяков и колес.
Термическая обработка.
Обработка монтажных и базовых поверхностей после термической
Окончательная обработка и отделка зубьев червяков после термической
Кроме получения точных размеров и формы червяка и червячного колеса в
делительной передаче необходимо чтобы технологический процесс их
изготовления обеспечивал длительное сохранение полученных размеров и
формы. Эта задача решается в результате придания материалам червяка и
колеса нужной структуры твердости и равновесия внутренних напряжений
соответствующими способами получения заготовок режимами термической
обработки и распределением съема припусков между последовательными
операциями механической обработки. Соответственно в технологический
процесс необходимо включить металлографический контроль заготовок
определение твердости и проверка отсутствия трещин.
Таким образом учитывая особенности изготовления укрупненный
технологический маршрут обработки делительного червяка из цементуемой стали
выглядит следующим образом:
– черновое обтачивание поковки;
– предварительная механическая обработка;
– нормализация и высокий отпуск;
– промежуточная механическая обработка для снятия цементационного
– закалка и низкий отпуск;
– первое получистовое шлифование;
– стабилизирующий отпуск;
– второе получистовое шлифование;
– стабилизирующее старение;
– окончательное шлифование.
Схема распределения припусков по различным операциям в процессе
механической обработки витков делительного червяка показана на рис.1.
Предварительная механическая обработка заканчивается шлифованием витков
(рис.1) для выравнивания припуска и толщины цементованного слоя. При
предварительном точении снимается припуск 10–15 мм по толщине витка а
при предварительном шлифовании – 015- 020 мм. При первом получистовом
шлифовании витков снимается наибольший припуск (55-60%) для устранения
деформаций и черноты поверхности полученных при термической обработке. Для
обеспечения одинаковой толщины цементованного слоя необходимо уделять
особое внимание равномерности съема припуска с обеих сторон витка. Уже на
этом этапе осуществляется согласование толщины витка червяка с толщиной
Рис.1.3.1 Распределение припусков при обработке однозаходного червяка по
– черновая прорезка; 2 – предварительная проточка;
– предварительное шлифование;
– 1-ое получистовое шлифование; 5 - 2-ое
получистовое; 6 – чистовое шлифование
Достигаемая точность обработки червяка определяется в основном последними
операциями шлифования профиля. Второе получистовое шлифование производится
уже с высокой точностью на червячно- или резьбошлифовальных станках
классов точности А и С причем используется станок на котором шлифовался
шевер предназначенный для нарезания колеса сопрягаемого с данным червяком
(соблюдаются условия идентичности их винтовых поверхностей). Наиболее
подходят для этой цели станки мод. 5822 и МВ-107. При чистовом шлифовании
витков обеспечивают требуемую чертежом шероховатость поверхности толщину
витка и идентичность винтовой поверхности с режущей поверхностью шевера.
При этом снимается припуск по толщине равный 010-015 мм причем за
номинал принимается фактическая толщина витка шевера уменьшенная на
величину бокового зазора в паре.
Центровые отверстия червяка являются постоянными технологическими и
измерительными базами. Поэтому после каждой операции термической обработки
производится их восстановление притиркой чугунными или твердосплавными
притирами на токарных станках или шлифованием на специальных станках.
Требования к шероховатости прилеганию центровых отверстий и величины
биения базовой поверхности после соответствующего этапа механической
обработки приведены в таблице 1.7.
Операция для которой Площадь пятнаRa мкм Биение базовой
подготовляется центровое контакта в % поверхности в мм
Предварительное 50-60 125 0050-0060
точение 50-60 63 0020-0025
Предварительное 60 32 0020-0025
шлифование 80 16 0012-0016
Промежуточное 90 08 0008-001
точение 100 04 00025-0006
Наша деталь отличается от детали типовой маршрут изготовления которой
рассмотрен выше. Рассмотрим отличия:
Операция 2-ого получистового шлифования поверхности червяка и
стабилизирующее старение исключается из процесса обработки
поскольку данная операция производится для делительных червяков 3-4-
ой степени точности. В данном случае для обеспечения выполнения
требований к качеству поверхностного слоя червяка достаточно одной
операции получистового шлифования.
Для обеспечения требований к базовым поверхностям операцию
получистового шлифования можно исключить так как применяется
средство активного контроля (двухконтактная скоба) при круглом
врезном шлифовании. Данное следящее устройство обеспечит контроль
шлифуемого размера непосредственно во время обработки и позволит
сократить время обработки базовых поверхностей и количество операций
Операцию нарезания наружной резьбы (резьбонарезная операция)
необходимо выполнить до закалки детали.
Технологический маршрут обработки делительного червяка полностью
представлен в п.1.3.6 пояснительной записки.
3.2 Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ
Так как деталь “Вал червячный” предназначена для передачи крутящего
момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка
следовательно к ней предъявляются высокие требования по точности и
шероховатости поверхности (подробнее см. раздел 1.1.5). Кроме того
предполагается выпускать 1000 деталей в год (среднесерийное производство).
В данном случае применение универсального оборудования нецелесообразно так
как при среднесерийном производстве обработку ведут на предварительно
настроенных станках количество обрабатываемых поверхностей на одной
операции (токарный станок) ограничивается четырьмя (2 цилиндра и 2 торца).
Ко всему прочему универсальные станки могут не дать требуемой точности. В
результате для обработки детали понадобится большое количество
универсальных станков следовательно большое число рабочих наладчиков и
т. д. Все эти проблемы будут устранены путем применения оборудования с ЧПУ.
Несмотря на более высокую стоимость данные станки при применении
соответствующего инструмента режимов резания и правильной технологии
обладают высокой производительностью и позволяют получить большую точность.
Поэтому токарные операции будут выполняться на станках с ЧПУ. Приведем
некоторые аспекты и особенности обработки на станках с ЧПУ [10].
Проектирование токарной операции является частью более общей задачи
разработки технологического процесса изготовления детали. Необходимо знать
не только в каком виде заготовка поступает на токарную операцию но и
какова должна быть ее точность после обработки. Технологическую разработку
токарной операции на станках с ЧПУ начинают с составления эскиза заготовки
в том виде который она принимает после предшествующей обработки с
указанием всех размеров и технических требований. Рекомендуется на эскизе
тонкими линиями показать контур детали получаемый после обработки с
указанием допустимых отклонений и качества поверхности.
Несмотря на то что перед разработкой технологических процессов
проводится анализ технологичности детали при проектировании токарной
операции на станках с ЧПУ рекомендуется дополнительно проанализировать ее
технологичность. При этом обращается внимание на унификацию элементов
детали упрощение геометрической формы обеспечение жесткости при
При применении станков с ЧПУ необходимо наиболее полно использовать
технологические возможности этого оборудования. Для каждого станка имеется
определенный комплект инструмента. Следует проверить возможность обработки
детали с его применением. В случае необходимости разрабатывают предложения
по изменению конструкции детали.
Наибольший эффект достигается при использовании станков с ЧПУ для решения
наиболее сложных технологических задач например для обработки деталей
сложного профиля в случае высокой концентрации переходов обработки
исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ
нецелесообразно обрабатывать детали с числом ступеней меньше трех и детали
время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят
обработкой деталей одного наименования в год в течение 10 - 25 ч. На
токарных станках с ЧПУ последовательность переходов обработки следующая:
а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей
детали: подрезка торцов центрирование перед сверлением отверстий
диаметром до 20 мм сверление (если используются два сверла то
вначале сверлом большего диаметра) рассверливание отверстий
точение (получистовая обработка) наружных поверхностей а затем
растачивание внутренних поверхностей;
б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок
для выхода шлифовального круга резьбы и т.п.); в тех случаях когда
черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся
одним резцом все дополнительные участки обрабатывают после чистовой
в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности
детали сначала внутренних потом наружных;
г) обработка дополнительных участков поверхностей детали не требующих
черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах затем на
наружной поверхности.
Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью.
Однократная обработка поверхности обеспечивает точность 12-13-го квалитета
и параметр шероховатости поверхности Rа 32 мкм. Радиус при вершине резца
при этом назначают по наименьшему радиусу галтели на детали; в других
случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к
качеству поверхности (Rа менее 16 мкм) на последнем чистовом переходе
уменьшают подачу и увеличивают частоту вращения. При более высоких
требованиях к точности (7- 9-го квалитета) окончательную обработку
осуществляют чистовым резцом с коррекцией на размер. Для обеспечения
высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в
такой плоскости чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не
влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.
Черновую обработку со снятием напуска проводят по-разному: если перепад
диаметров ступеней больше длины ступени то обработку ведут с поперечной
подачей (в противном случае - с продольной подачей). Современные системы
ЧПУ позволяют вести эту обработку по постоянному циклу. При составлении
программы задают исходный и требуемый контур. Система ЧПУ автоматически
формирует управляющие команды для выполнения обработки. Схемы перемещения
инструментов при обработке основных участков поверхности приведены на рис.
– 20 [10]. Обычно эти участки обрабатывают черновыми а затем чистовыми
На станках с ЧПУ фаски канавки для выхода инструмента обрабатывают как
указано выше или тогда когда это наиболее целесообразно применительно к
стойкости инструмента и производительности обработки. При этом учитывают
что работа вершины резца при врезании улучшается если снята фаска. Если
обработка начинается со снятия фасок то детали будут без заусенцев (по
этой же причине канавки выполняют нередко после чистового перехода). Фаски
целесообразно снимать серединой режущего лезвия инструмента.
Для уменьшения трудоемкости программирования канавки сложной формы
обрабатывают по типовой программе резцами за несколько переходов.
В процессе подготовки программы обработки деталей на токарных станках с
ЧПУ согласуют системы координат станка патрона детали и режущего
В системах управления токарными станками с ЧПУ предусмотрена возможность
ввода коррекций на положение инструмента для компенсации упругих деформаций
и износа. При этом корректирующие переключатели (блоки коррекции)
выбираются программой обработки либо на всю зону обработки одним
инструментом либо на отдельные поверхности. Блоки коррекций не назначают
на сверла развертки и другой осевой мерный инструмент.
По одному блоку коррекции выделяют: на резцы для чистовой обработки
основных участков поверхностей; на прорезные и расточные резцы для
обработки дополнительных участков поверхностей; на черновой резец для
окончательной обработки торца; на черновой резец для обработки наружных и
внутренних поверхностей (если остаются незанятые блоки).
Два блока коррекции на один инструмент с разделением кадров программы
назначают: при нарезании резьбы (на зачистных ходах блоки чередуются через
ход); при обработке мерных канавок немерным прорезным резцом (для чистовой
обработки правой и левой сторон канавки); для каждого наладочного режима с
остановом и измерением детали (при обработке поверхностей высокой
Три блока коррекции назначают на чистовой резец формирующий сложный и
точный контур детали например зубчатый венец конического колеса. В этом
случае блоки коррекции должны быть "привязаны" к кадрам обеспечивающим
получение наружного диаметра зубчатого колеса передней и задней конических
3.3 Выявление комплектов основных и вспомогательных баз
В типовом маршруте обработки вала конструктором указаны центровые
отверстия которые могут использоваться в качестве технологических баз
т.е. общая ось центровых отверстий обработка относительно которой
обеспечит обработку ступеней вала за два установа и обеспечит требования по
соосности поверхностей и точности диаметральных размеров. В результате
анализа типового технологического процесса приходим к следующим решениям по
выбору баз для обработки червячного вала.
Комплект конструкторских основных баз:
Основной конструкторской базой определяющей положение детали в изделии
является общая ось базовых опорных шеек под подшипники 12. Тем самым
лишаем изделие четырех степеней подвижности – двойная направляющая скрытая
база (здесь и далее см. рис.1.3.2);
- конструкторская основная опорная явная база - левый торец опорной шейки
Рис.1.3.2 Положение основных конструкторских и технологических баз
Комплект конструкторских вспомогательных баз:
В качестве комплекта вспомогательных конструкторских баз определяющих
положение присоединяемых деталей используем следующие поверхности:
Комплект конструкторских вспомогательных баз для правого и левого
- конструкторская вспомогательная двойная опорная скрытая база - для
левого подшипника - ось пов. 1 (для правого-ось пов. 2
- конструкторская вспомогательная установочная явная база - для правого
подшипника - поверхность торца 3 (для левого подшипника установочной
базой является поверхность левого торца втулки соединяемой с валом
Комплект конструкторских вспомогательных баз для шестерни сопрягаемой с
валом по поверхности 4 со шпоночной канавкой:
-конструкторская вспомогательная двойная направляющая скрытая база–ось
- конструкторская вспомогательная опорная явная база–поверхность торца 5;
-конструкторская вспомогательная опорная скрытая база–плоскость симметрии
шпоночной канавки 6.
Комплект технологических баз.
Поскольку технологические базы необходимо совмещать с конструкторскими
что в данном случае затруднительно определим комплект технологических
вспомогательных баз:
- технологическая вспомогательная двойная направляющая скрытая база –
общая ось центровых отверстий;
- технологическая основная опорная явная база – торец 7 (или 8 в
зависимости от установки вала в центры станка).
3.4 Выбор технологических баз
Одной из важнейших задач при проектировании технологических процессов
механической обработки деталей червячных передач является выбор
установочных баз как для первых так и последующих операций а также и
соблюдение единства баз в процессе всей обработки детали с минимальным
количеством перестановок. От правильного решения вопроса о технологических
базах в значительной степени зависят: точность взаимного расположения
обрабатываемых поверхностей; точность размеров которые должны быть
получены при выполнении запроектированной технологической операции; степень
сложности и конструкция приспособлений; производительность обработки.
Основные принципы которыми целесообразно руководствоваться при выборе
технологических баз:
) Использовать принцип совмещения баз когда в качестве технологических
баз принимаются основные конструкторские базы используемые при определении
положения детали в изделии.
) Соблюдать принцип постоянства баз то есть использовать на всех
основных операциях одни и те же базы.
Помимо единства баз при нарезании витков червяка необходимо также
обеспечить совпадение монтажных поверхностей червяка в агрегате с
технологическими базами принятыми при нарезании витков. Поэтому при выборе
базирующих поверхностей необходимо учитывать следующие обстоятельства:
) базирующие поверхности должны быть выбраны так чтобы при установке на
них детали и зажиме ее деталь не смещалась бы с приданного ей положения и
не деформировалась бы в недопустимых пределах под действием сил зажима и
) базирующие поверхности должны быть достаточной протяженности и
расположены близко к месту возникновения сил резания;
) неточность установки детали будет зависеть от неточности размеров и
неправильной геометрической формы опорных установочных баз.
В качестве черновой базы на фрезерно-центровальной операции используется
двойная направляющая скрытая база - общая ось базовых поверхностей 1 и 2
заготовки (см. рис.1.3.2) чтобы получить технологическую базу для
последующих операций – общую ось центровых отверстий. При токарной
обработке – точении ступеней вала общая ось центровых отверстий будет
использована как промежуточная база. Использование центров в качестве
установочных элементов подразумевает применение того или иного поводкового
устройства передающего крутящий момент детали: поводковые патроны
В качестве промежуточной базы на шпоночно-фрезерной операции также будет
использована двойная направляющая скрытая база-ось поверхности 4 и опорная
явная база-торец 5. При такой схеме базирования обеспечивается допуск
симметричности относительно общей оси.
При окончательном нарезании витков червяка возникают большие силы
резания поэтому установка детали только в центрах недостаточно жесткая.
Наиболее точное и жесткое базирование возможно при применении
дополнительной опоры - люнета (разработка которого является частью
дипломного проекта) что повысит устойчивость технологической системы и
исключит повышенное биение монтажных шеек.
Техническими требованиями чертежа предусмотрена твердость 59-63 HRCэ то
есть необходима термическая обработка в данном случае цементация
поверхности червяка. В качестве чистовых баз будем использовать те же
центровые отверстия но для их обработки предусмотрим центрошлифовальные
операции после каждой операции термообработки на специальном станке где
используется двойная направляющая скрытая база - общая ось базовых
поверхностей 1 и 2 детали (базы К и Л) и установочная явная база - тор.
3.5 Выбор оборудования
Конкретную модель станка необходимую для выполнения операции
выбираем исходя из следующих показателей:
Вид обработки – токарная фрезерная сверлильная шлифовальная и
Точность и жёсткость станка.
Габаритные размеры станка (высота и расстояние между
Мощность станка частота вращения шпинделя скорость подачи.
Возможность механизации и автоматизации выполняемой операции.
При среднесерийном производстве станок должен удовлетворять не только
всем требованиям данной обработки но и обеспечивать заданную
производительность. С целью экономного расходования электроэнергии
обработку детали планируем на станках возможно меньших размеров имеющих
соответственно менее мощные электродвигатели.
Характеристики оборудования [2] принятого для операций
технологического процесса сведены в таблицы 1.8-1.12.
Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: 400
Наибольший диаметр прутка проходящего через отверстие 53
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000
Шаг нарезаемой резьбы: До 20
дюймовой число ниток на дюйм
модульной модуль --
Частота вращения шпинделя обмин 125-2000
Число скоростей шпинделя 22
Наибольшее перемещение суппорта: 900
Подача суппорта ммоб (мммин): (3-1200)
продольная (15-600)
Число ступеней подач Бс
Скорость быстрого перемещения суппорта мммин: 4800
Мощность электродвигателя привода главного движения кВт10
Габаритные размеры без ЧПУ: 3360
Примечание: станок 16К30Ф3 выполнен с двумя управляемыми координатами по
программе. Дискретность системы управления при задании размеров: продольных
– 0.01 мм; поперечных – 0.005 мм.
Вертикально-фрезерный станок 6Р12
Размеры рабочей поверхности стола (ширина×длина) 320×1250
Наибольшее перемещение стола: 800
Перемещение гильзы со шпинделем 70
Наибольший угол поворота шпиндельной головки 0 ±45
Число скоростей шпинделя 18
Частота вращения шпинделя обмин 315-1600
Число подач стола 18
Подача стола мммин: 25-1250
продольная и поперечная 83-4166
Скорость быстрого перемещения стола мммин: 3000
продольного и поперечного 1000
Мощность электродвигателя привода главного движения кВт75
Габаритные размеры: 2305
Масса (без выносного оборудования) кг 3120
Резьбофрезерный станок 5Б63Г
Диаметр нарезаемой резьбы (М80)
Шаг нарезаемой резьбы (5)
Наибольшая длина нарезаемой резьбы 50
Перемещение каретки: 355
Частота вращения шпинделя инструмента обмин 80-630
Частота вращения шпинделя заготовки обмин 0315-16
Скорость рабочего перемещения каретки мммин --
Мощность электродвигателя привода главного движения кВт3
Габаритные размеры: 2295
Примечание: В скобках приведены наибольшие диаметр и шаг нарезаемой
Червячно-шлифовальный станок 5887
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки: 320
Наибольший диаметр шлифуемых червяков 50-320
Модуль шлифуемых червяков 1-16
Число заходов шлифуемых червяков 1-8
Наибольший ход винтовой линии шлифуемых червяков 200
Наибольшая высота профиля шлифуемых червяков 35
Наибольший угол подъема винтовой линии шлифуемых ±45
Наибольший диаметр шлифовального круга 500
Ширина однониточного шлифовального круга 13;25;40
Частота вращения шлифовального круга обмин 1335;1600
Частота вращения шпинделя заготовки обмин: 014-57
Мощность электродвигателя привода главного движения кВт55
Габаритные размеры (с приставным оборудованием): 5900
Масса (с приставным оборудованием) кг 8500
Круглошлифовальный станок 3М151
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки: 200
Рекомендуемый (или наибольший) диаметр шлифования: 20-180
Наибольшая длина шлифования: 700
Высота центров над столом 125
Наибольшее продольное перемещение стола 705
Угол поворота стола 0: 3
по часовой стрелке 10
против часовой стрелки
Скорость автоматического перемещения стола 005-5
(бесступенчатое регулирование) ммин
Частота вращения шпинделя заготовки с бесступенчатым 50-500
регулированием обмин
Наибольшие размеры шлифовального круга: 600
наружный диаметр 100
Перемещение шлифовальной бабки: 185
на одно деление лимба
Частота вращения шпинделя шлифовального круга обмин 1590
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки мммин 01-4
Мощность электродвигателя привода главного движения 10
Габаритные размеры: 4605
Масса (с приставным оборудованием) кг 5600
3.6 Маршрут обработки детали
Рассмотрим операции механической обработки для изготовления делительного
червяка с выбором оборудования которое предполагается использовать в
процессе изготовления данной детали по этапам маршрута. Сведем полученные
данные в таблицу 1.13. Эскиз детали с нумерацией поверхностей на которые
предусмотрены операции механической обработки приведен на рис. 1.3.3:
Технологический маршрут обработки вала червячного
№ Наименование операций и их краткое Оборудование.
5 Заготовительная. Штамповать заготовку. Молот штамповочный
0 Термическая 1. Нормализация. Печь нагревательная.
5 Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы 1 Фрезерно-центровочный
и сверлить центровые отверстия 2 станок модели 2Г943.
0 Токарная с программным управлением Токарный станок модели
черновая. 16К20Ф3 с ЧПУ.
установ. Точить поверхности
111516171819 начерно подрезать
торцы 61014. Проточить начерно витки
червяка на полную глубину. Проточить
предва-рительно витки червяка на глубину с
одной стороны - пов.192122.
242526273032 35 начерно подрезать
торец 28. Проточить начерно витки червяка на
полную глубину. Проточить предварительно
витки червяка на глубину с другой стороны -
5 Токарная с программным управлением Токарный станок модели
чистовая. 16К20Ф3 с ЧПУ.
15161718 с при-пуском на шлифование;
подрезать торцы 61014; канавки и фаски с
одной стороны окончательно.
2526273032 с припуском на шлифование;
подрезать торец 28; канавки и фаски с одной
стороны окончательно.
0 Вертикально-фрезерная. Фрезеровать шпоночныйВертикально - фрезерный
паз 12 и лыски 834 окончательно отрезать полуавтомат 6Р12.
острые концы червяка с двух сторон.
5 Круглошлифовальная предварительная. Круглошлифовальный
Шлифовать наружную поверхность диаметра станок модели 3М151.
витка червяка 19 с припуском на шлифование.
0 Червячно - шлифовальная предварительная. Червячно - шлифовальный
Шлифо-вать витки червяка с двух сторон с станок модели 5887.
припуском на шлифование (два установа) -
5 Термическая 2. Цементация в газовом
карбюризаторе 900-920°С.
0 Центрошлифовальная. Шлифовать фаски Центрошлифовальный
центровых отверстий за два установа - станок модели МВ119.
чистовая. Точить поверхность 11 с припуском 16К20Ф3 с ЧПУ.
на шлифование (снятие цементационного слоя).
0 Резьбофрезерная. Фрезеровать резьбу на Резьбофрезерный станок
поверхнос-тях 7 и 32 окончательно. модели 5Б63Г.
5 Термическая 3. Закалка 860°С и низкий отпускПечь нагревательная.
0°С по всей поверхности детали.
5 Круглошлифовальная 1-ая получистовая. Круглошлифовальный
витка червяка 19 с припуском на чистовое
0 Червячно - шлифовальная 1-ая получистовая. Червячно - шлифовальный
Шли-фовать витки червяка с двух сторон с станок модели 5887.
5 Термическая 4. Стабилизирующий низкий отпускПечь нагревательная.
витка червяка 19 окончательно. Шлифовать
шейки и торцы червяка за два установа -
поверхности 411142830.
0 Круглошлифовальная чистовая. Шлифовать Круглошлифовальный
шейки и торцы червяка окончательно за два станок модели 3М151.
установа - поверх-ности 411142830
(доводка с помощью скобы актив-ного
5 Червячно - шлифовальная чистовая. ШлифоватьЧервячно - шлифовальный
вит-ки червяка с двух сторон окончательно станок модели 5887.
(два установа) - поверхности 2021.
0 Моечная. Промыть деталь. Моечная машина.
5 Контрольная. Провести технический контроль
требований чертежа.
0 Антикоррозионная обработка. Нанести
антикорро-зионное покрытие.
Рис. 1.3.3 Эскиз детали с нумерацией поверхностей для маршрута обработки
3.7 Окончательный выбор средств технологического оснащения
Режущий инструмент является составной частью комплексной
автоматизированной системы станка с ЧПУ. Тщательному выбору и подготовке
инструмента для станков с ЧПУ уделяем особое внимание. Это связано с
высокой стоимостью оборудования и необходимостью достижения максимальной
производительности и более высокой точности обработки. Для обеспечения
автоматического цикла работы этих станков требуется более высокая степень
надёжности работы инструмента.
Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим
обеспечению высоких и стабильных режущих характеристик;
удовлетворительному формированию и отводу стружки;
обеспечению заданных условий по точности обработки;
универсальности применения для типовых обрабатываемых поверхностей
различных деталей на разных моделях станков;
быстросменности при переналадке на другую обрабатываемую деталь или
замене затупившегося инструмента.
Применение сборного инструмента с многогранными сменными пластинами
позволяет повысить эксплуатационные качества инструмента обеспечивает
значительную экономию режущих материалов.
Согласно всему сказанному выше можно составить сводную ведомость
оборудования и средств технологического оснащения (установочно-зажимные
приспособления режущий инструмент) которые предполагается использовать в
процессе изготовления данной детали на операциях механической обработки:
Операция 015. Фрезерно-центровальная.
Станок: фрезерно-центровальный станок модели 2Г942.
Приспособление: тиски с самоцентрирующими губками призматической формы
привод пневматический.
Базирование: по наружным поверхностям (4 и 30) и одному торцу заготовки.
Режущий инструмент: торцовые фрезы диаметром 100 мм с числом зубьев 12
материал режущей части Т14К8; центровочные сверла диаметром 5 мм
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ1 с диапазоном измерения 630 мм
и ценой деления нониуса 01 мм; шаблон для контроля длины 577(21 мм.
Операции 020. Токарная с программным управлением черновая.
Станок: токарный станок модели 16К20Ф3 с ЧПУ.
Приспособление: центры патрон поводковый люнет.
Базирование: по центровым отверстиям и левому торцу заготовки.
Режущий инструмент: проходной упорный резец правый с сечением 16х25 мм;
материал режущей части Т14К8 с φ=90° α=8° γ=12°; профильный резец;
резец проходной с квадратной пластиной Т5К10 (крепление L-образным
рычагом) φ=95° r = 0.8 мм ГОСТ 24996-81; подрезной прямой резец правый и
левый с сечением 16х20 мм; материал режущей части Т15К10 с φ=75°.
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ1 с диапазоном измерения 250 мм
и ценой деления нониуса 005 мм; микрометр гладкий МК-50 с ц.д. 001 мм;
Операции 025. Токарная с программным управлением чистовая.
Режущий инструмент: проходной резец правый с сечением 16х25 мм материал
режущей части Т14К8 с φ=90° α=12° γ=12°; проходной резец ширина
режущей части 3 мм материал режущей части Т14К8 с φ=90°; проходной
прямой резец правый с сечением 20х20 мм материал режущей части Т14К8 с
Операция 030. Вертикально-фрезерная.
Станок: вертикально-фрезерный полуавтомат модели 6Р12.
Приспособление: тиски с призматическим основанием и пневматическим
Базирование: по базовым поверхностям 4 и30 и торцу1 детали.
Режущий инструмент: концевые фрезы диаметром 610 и 14 мм материал режущей
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШТ-1-125-01; нутромер
индикаторный НИ-10 и НИ-18 с ц.д. 001 мм.
Операция 035. Круглошлифовальная предварительная.
Станок: круглошлифовальный станок модели 3М151.
Приспособление: центры поводковое устройство.
Базирование: по центровым отверстиям и торцу.
Режущий инструмент: шлифовальный круг ПП400х16х127 9Б40ПСМ2 ГОСТ 2424-83.
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ-1 с диапазоном измерения 250 мм
и ценой деления нониуса 005 мм.
Операция 040080. Червячно шлифовальная предварительная.
Станок: червячно шлифовальный станок модели 5877.
Режущий инструмент: шлифовальный круг ЧК 80×20×50 ГОСТ 2424-83.
Измерительный инструмент: микрометр рычажный МР-75 с ц.д. 0002 мм.
Операции 050 070 090. Центрошлифовальная.
Станок: центрошлифовальный станок модели 2Г943.
Приспособление: приспособление при станке.
Базирование: по базовым поверхностям 4 и 30 и торцу 14 заготовки.
Режущий инструмент: конусная шлифовальная головка EW6х25 24А 25-Н СТ1 К А
Измерительный инструмент: конусный калибр-пробка.
Операции 055. Токарная с программным управлением чистовая.
Режущий инструмент: проходной прямой резец правый с сечением 20х20 мм
материал режущей части Т14К8 с φ=45°.
Операция 060. Резьбофрезерная (нарезание резьбы).
Станок: резьбофрезерный станок модели 5Б63Г.
Приспособление: тонкие призмы на станке.
Базирование: по базовым поверхностям 4 и 30 и торцу1 заготовки.
Режущий инструмент: фреза дисковая гребенчатая типоразмера 2205-0103
материал режущей части Р6М5 с γ=20° a=15 мм.
Измерительный инструмент: резьбовые калибры-кольца М45х15-6g М48х15-6g.
Операции 075. Круглошлифовальная 1-ая получистовая.
Базирование: по центровым отверстиям.
Режущий инструмент: шлифовальный круг ПП400х16х127 9Б40ПСМ2 ГОСТ 2424-83..
Операции 095. Круглошлифовальная предварительная.
Режущий инструмент: шлифовальный круг ПП450х20х127 9А40ПС2К5 ГОСТ 2424-83.
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ-1-125-01 и ШЦ-11-250-005;
микрометр рычажный МР-75 с ц.д. 0002 мм.
Операции 080 085. Круглошлифовальная чистовая.
Режущий инструмент: шлифовальный круг ПП450х40х127 24А25ПСМ15К5 ГОСТ
Измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ-1-125-01 ШЦ-11-250-005 и ШЦ-
1-400-01; прибор активного контроля.
3.8 Расчет режимов резания
При выборе режимов резания руководствуются следующими общими
рекомендациями. В первую очередь устанавливают глубину резания t. Обычно на
черновом этапе удаляется до 70% припуска а на чистовые этапы оставляют не
более 30%. Подача s назначается максимально допустимой. Скорость резания
рассчитывают по формуле теории резания или устанавливают по нормативам
исходя из условий выполнения обработки. После назначения режимов резания
подсчитывают суммарную силу резания и по ней эффективную мощность.
Выбор режимов резания на токарно-винторезной черновой операции (операция
Обработку проводим на токарно-винторезном станке мод.16К20Ф3. Режущий
инструмент: токарный проходной упорный резец с сечением 16х25 мм из
твердого сплава Т14К8 с углом (=90(.
Переход 1 (точить поверхность 4):
глубину резания на данном переходе назначаем равной припуску на черновую
подачу назначаем по рекомендациям [2стр.266] s=05 ммоб;
скорость резания рассчитываем по формуле [2стр.265]:
где С( - коэффициент С(=350 [2стр.269];
Т - период стойкости инструмента Т=50 мин [2стр.268];
К( - коэффициент рассчитываемый по формуле [2стр.261]:
где Kи( =1 - коэффициент учитывающий качество материала инструмента
Kп(=08 - коэффициент отражающий состояние поверхности заготовки
Kм( - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала и
рассчиты-ваемый по формуле [2стр.261]:
где Kг=08 - коэффициент характеризующий группу стали по
обрабатываемости [3стр.262];
n( - показатель степени n(=10 [3стр.262];
( - предел прочности обрабатываемого материала (=700 МПа;
Отсюда по формуле (1.8):
Частота вращения заготовки рассчитывается по формуле:
где d – диаметр заготовки.
Примем значение частоты вращения заготовки n=800 обмин (ближайшее
стандартное значение частоты для данного станка). По формуле (1.11)
пересчитаем действительную скорость резания:
Определим величину силы резания по формуле [2 стр.271]:
где Cp – постоянная Cp=300 [2 стр.273];
Kp – поправочный коэффициент рассчитываемый по формуле
где KМр – коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого
материала на силовые зависимости и рассчитываемый по формуле [2стр.264]:
где n( - показатель степени n(=075 [2стр.264]
- коэффициенты K(p K(p K(p Krp назначим по рекомендациям
K(p=089 K(p=11 K(p=1 Krp=093.
Таким образом получаем:
Определим мощность резания по следующей формуле [2 стр.271]:
Мощность электродвигателя главного привода станка 16К20Ф3 составляет 10
кВт следовательно станок выбран правильно.
На остальных переходах данной операции режимы резания назначаем по
рекомендациям [4]. Необходимо учесть что так как обработка проводится на
станке с ЧПУ частота вращения остается неизменной на всех переходах.
№ № перехода Припуск мм t мм s ммоб n обмин
5 1(фрезеровать 31 31 12 1070 129
(сверлить - 8.5 003 1250 12
0 1 (точить пов.4)3.2 2.5 0.5 800 161
(точить пов.9)3.2 25 0.5 800 1873
(точить 3.2 25 0.5 800 2175
(точить 29 29 0.5 800 2614
(точить 30 30 0.5 800 394
(подрезать 3.1 2.5 01 800 182
(подрезать 3.0 2.5 01 800 2183
(подрезать 3.3 2.6 01 800 2625
(подрезать 29 2.3 01 800 2625
(точить 3.2 2.5 05 800 183
(точить 4.2 2.9 05 800 180.9
(подрезать 3.2 2.6 01 800 142.5
(подрезать 3.1 2.5 01 800 135.6
(точить пов.4)0.7 05 02 1400 129
(точить пов.9) 0.7 0.5 02 1400 187.4
(точить 0.7 0.5 0.2 1400 2175
(подрезать 0.6 04 01 1400 182
(подрезать 0.5 04 01 1400 2183
(подрезать 06 05 01 1400 2625
(точить 05 05 008 800 46
(точить 05 05 008 800 65
(точить 05 05 008 800 823
(точить фаску- 18 04 1250 78
(точить фаску- 32 04 1250 126
(точить 0.7 0.5 02 2000 142.6
(точить 1.3 1.0 0.2 2000 164.5
(подрезать 0.6 0.5 01 2000 123.6
(подрезать 0.6 0.5 01 2000 135.6
(точить 05 05 008 800 68
(точить 05 05 008 800 63.2
(точить фаску - 1.8 04 1250 195
0 1(фрезеровать 50 50 002 2800 -
шпоночный паз ммзуб
(фрезеровать 30 30 005 1400 -
5 1(шлифовать 07 02 200.08 400 1830
0 1(шлифовать 12 05 300.06 180 11.620
5 1 (точить 1.3 08 02 800 112
0 1(нарезать - 1.5 0.5 630 49.5
(нарезать - 1.5 0.5 630 52.4
5 1(шлифовать 05 03 200.08 630 1830
5 1 (шлифовать 05 03 200006 200 1530
(шлифовать 05 03 200006 200 18.930
(шлифовать 03 02 200006 200 1730
(шлифовать 03 02 200006 200 18.930
0 1 (шлифовать 02 02 160001 250 19.640
(шлифовать 02 02 160001 250 23.640
(шлифовать 02 02 160001 250 2540
(шлифовать 02 02 160001 250 19.640
3.9 Нормирование операций
Рассчитаем нормы времени на операцию 020 токарная черновая (1 установ).
Норма штучного времени на операцию рассчитывается по формуле [3стр.23]:
где То – основное (технологическое) время рассчитываемое на основе режимов
работы оборудования по формуле:
Тв – вспомогательное время рассчитываемое по формуле:
где Тв.а - вспомогательное время работы станка по программе:
Тв.а.=008· То=011 мин.
Твр - время ручной вспомогательной работы не перекрываемое временем
автомати- ческой работы станка:
Твр=tуст+tв.оп.+tконтр.
где tуст - вспомогательное время на установку и снятие детали tуст =03
tв.оп - вспомогательное время связанное с выполнением операции tв.оп
tконтр. - вспомогательное время на контрольное измерение детали tконтр
Таким образом получим из формул (1.17) и (1.18):
Твр=03+048+058=136 мин;
Время на обслуживание и отдых берем в процентах от суммы вспомогательного
и основного времени [3стр.137]:
Тобс=008(То+ Тв)=0133
Тш=138+147+01+0133=328 мин.
Подготовительно-заключительное время определим по рекомендациям
Штучно-калькуляционное время на одну деталь определим по формуле
где n – количество деталей в партии.
Остальные операции нормируем по рекомендациям [3] и запишем данные в
Нормирование технологических операций
Номер и наименование операцииОсновное время
Область применения Несложные измерительные устройства
цехового и лабораторного применения
Количество каналов 1
Выходной сигнал 0 10 В
Быстродействие Время установления сигнала 004 с.
Типы первичных М-022 М-023
Взаимозаменяемость ---
индуктивных преобразователей
Наличие встроенной индикации ---
Арифметические операции ---
Наличие управляющих выходных ---
Основная погрешность 03%
Напряжение питания -12 В
Габаритные размеры 140×85×40
Рис.2.2.7. Система электронных средств измерений линейных величин
Рис.2.2.8. Конструкция индуктивной двухконтактной измерительной скобы:
- цилиндрические измерительные наконечники из твердого сплава; 23 -
измерительные каретки снабженные направляющими типа ласточкина хвоста;
5 - шестерни для наладочных перемещений измерительных ножек зацепляемые
с рейками на плоской поверхности направляющих типа ласточкин хвост; 626 -
сменные измерительные ножки; 7 - стакан предохраняющий от повреждений
индуктивный преобразователь 23; 824 - болты для закрепления измерительных
ножек; 9 - микрометрический винт взаимодействующий с измерительным
наконечником индуктивного преобразователя 23; 1012 - серьга и винтовая
пружина устраняющие зазор в резьбовом сопряжении микрометрического винта;
22 - эксцентрики для регулировки измерительного усилия обеспечиваемого
винтовыми пружинами 15 и 19; 13 - кожух защищающий рабочие элементы скобы
от повреждений; 1420 - плоскопараллельные пружины подвески измерительных
кареток; 1618 - упоры служащие ограничителями хода измерительных кареток
используемые в качестве базы при настройке скобы; 17 - планка с резьбовыми
отверстиями для крепления скобы к подводящему устройству; 21 - клеммный
зажим для крепления индуктивного преобразователя 23.
Настройка измерительной системы на определенный размер поверхности для
шлифования производится следующим образом.
Индуктивный преобразователь 23 (см. рис.2.2.8) крепят в отведенной на
исходную позицию скобе так чтобы стрелка показывающего прибора
установилась в зоне шкалы от -50 до -75 мкм. В центры станка
устанавливается образцовая деталь (аттестованная с требуемой точностью
мера) исполнительный размер которой соответствует середине операционного
поля допуска. Ослабив затяжку крепежных болтов 8 и 24 с помощью шестерен 4
и 25 разводят ножки с измерительными наконечниками так чтобы они не
соприкасались с образцовой деталью в рабочем положении скобы.
После установки скобы в позицию измерения вращением микрометрического
винта 9 достигают нулевого показания прибора. При помощи шестерни 25 вводят
в соприкосновение с образцовой деталью нижний измерительный наконечник 1.
Перемещение ножки 26 прекращают когда измерительный наконечник 1 коснется
детали. В таком положении ножку 26 крепят зажимным болтом 24. Далее при
помощи шестерни 4 верхнюю ножку 6 перемещают до соприкосновения
измерительного наконечника 5 с поверхностью образцовой детали и закрепляют
ножку болтом 8. В результате выполненных настроечных операций обе
измерительные каретки отрываются от упоров 16 и 18 служащих ограничителями
рабочего хода. При этом обеспечиваются условия правильной работы
плоскопараллельных пружин 14 и 20 подвески этих кареток.
С помощью микрометрического винта 9 производят предварительную установку
нуля. Затем включив вращение образцовой детали и обеспечив подачу
охлаждающей жидкости от системы СОЖ станка совмещают стрелку с нулевой
отметкой шкалы прибора посредством потенциометра и уровень срабатывания
окончательной команды. Для ориентировочного отсчета при настройке уровней
срабатывания предварительных команд служит шкала нанесенная возле рукоятки
потенциометра. Окончательно правильность настройки команд проверяют по
шкале показывающего прибора в момент включения соответствующей лампы
визуальной индикации.
По окончании настройки стрелочный указатель совмещают с нулевой отметкой
шкалы. Скобу возвращают в исходное положение.
После шлифования в полуавтоматическом режиме первых деталей и оценки их
размера универсальными измерительными средствами может быть внесена
дополнительная корректировка настройки потенциометром смещения нуля.
В процессе эксплуатации измерительной системы (рис.2.2.6) возможно
возникновение отдельных неполадок. Если при включении прибора в сеть не
отклоняется стрелка и не загораются сигнальные лампы следует проверить
нет ли обрыва в кабеле индуктивного преобразователя 23 и проконтролировать
напряжение в линии питания. Кроме того следует проверить не перегорели ли
сигнальные лампы или предохранитель и если необходимо заменить их. В
случае повторного выхода из строя необходимо установить причину короткого
Правильное функционирование измерительной системы может быть нарушено
вследствие проникновения влаги внутрь корпуса индуктивного преобразователя
из-за механического повреждения герметизирующих уплотнений. После просушки
узлов преобразователя поврежденные детали уплотнений следует заменить
новыми. Увеличение погрешности измерения может появиться при ослаблении
крепления деталей и узлов входящих в измерительную цепь индуктивной скобы.
На точностные показатели отрицательно влияет износ контактных поверхностей
измерительных наконечников 1 и 5. Обновление изношенных поверхностей
осуществляется путем поворота цилиндрических наконечников вокруг
собственной оси. Смещение настройки в процессе работы измерительной
системы обусловленное небольшим износом измерительных поверхностей
наконечников легко компенсируется потенциометром электрической
корректировки нуля в диапазоне ±60 мкм.
Устранение возникающих неисправностей и ремонт измерительной системы
следует поручать квалифицированным специалистам.
2.4 Погрешности обработки при активном контроле
Погрешности обработки наряду с погрешностями измерения и установки
прибора являются составной частью суммарной погрешности изготовления
В настоящем проекте устройство прибора активного контроля при шлифовании
основано на двухконтактной схеме измерения. При активном контроле этим
прибором в процессе шлифования на размер обрабатываемой детали не влияют
температурные деформации станка и инструмента упругие деформации системы
СПИД размерный износ инструмента и настройка станка на размер. В этом
случае на размеры деталей по-прежнему влияют их температурные деформации и
добавляется влияние запаздывания отвода шлифовального круга и формы
обрабатываемой поверхности детали.
Таким образом при активном контроле в процессе шлифования прибором
основанным на двухконтактной схеме измерения погрешность обработки будет
где Δт.д. – температурные деформации деталей;
Δз – погрешности размеров деталей зависящие от запаздывания отвода
шлифо-вального круга;
Δф - погрешности размеров связанные с формой обрабатываемых
2.4.1 Температурные деформации деталей
При активном контроле влияние температурных деформаций деталей на их
размеры проявляется в несколько большей степени чем при шлифовании без
активного контроля так как в последнем случае детали успевают охладиться
за счет промежуточных промеров.
Температурные деформации деталей зависят от большого числа различных
факторов. Этим очевидно объясняется отсутствие достаточно полных
аналитических зависимостей для их расчета а предлагаемые в
исследовательских работах зависимости являются громоздкими. Поэтому следует
признать что расчет температурных деформаций при шлифовании деталей в
настоящее время является практически невозможным.
В то же время температурные деформации не удается полностью исключить
даже при обильном охлаждении. В принципе уменьшение температурных
деформаций деталей возможно за счет изменения подачи припусков на
обработку и на выхаживание как это видно на примере круглого врезного
шлифования (рис. 2.2.9). Однако уменьшение подачи и увеличение припуска на
выхаживание приводят к снижению производительности а уменьшение припуска
на обработку возможно лишь до величины гарантийного припуска необходимого
для исправления исходных погрешностей.
Рис. 2.2.9. Зависимость средних значений температурных деформаций [pic]
– от припуска на выхаживание y; 2 – от припуска
на обработку n; 3 – от подачи s.
Опыты с непосредственным измерением температурных деформаций деталей на
станке с помощью средства активного контроля показали что в большинстве
случаев на температурную деформацию деталей оказывает изменение режущей
способности шлифовального круга за период его стойкости особенно при
внутреннем шлифовании. Для поддержания постоянства режущей способности
можно предложить более частую правку шлифовального круга. Однако и в этом
случае рассеяние температурных деформаций деталей в партии полностью не
устраняется что объясняется по-видимому неоднородностью шлифовального
круга и непостоянными условиями правки.
Таким образом следует признать что рассеяние температурных деформаций
деталей в партии полностью исключить практически невозможно. Поэтому
поднастройка прибора с целью компенсации систематической составляющей
температурных деформаций деталей в партии должна проводиться по результатам
измерения температурной деформации не одной а нескольких деталей из
При продольном шлифовании отвод круга должен происходить в конце его
рабочего хода а в конце каждого хода имеется определенный перебег круга
время которого превышает время запаздывания. Поэтому при продольном
шлифовании время запаздывания не вызовет погрешности размера детали. Однако
в этом случае съем металла происходит слоями поэтому при очередной подаче
можно проскочить уровень настройки прибора что вызовет погрешность
размера которая также может быть названа погрешностью от запаздывания при
продольном шлифовании. Эта погрешность определяется величиной поперечной
подачи на последнем ходе шлифовального круга. Очевидно что при круглом
наружном шлифовании погрешность размера от запаздывания может быть равна
удвоенной величине поперечной подачи. В нашем случае глубина шлифования
то есть слой металла снимаемый периферией круга в результате поперечной
подачи на каждый ход при круглом наружном шлифовании равна:
[pic]0.004 ммдв.ход.
Таким образом погрешность от запаздывания при отводе шлифовального круга
при продольном шлифовании равна:
Δз.=2·0004=0008 мм.=8 мкм.
При шлифовании с выхаживанием (тонкое шлифование) величина поперечной
подачи уменьшается с каждым рабочим ходом но характер этой зависимости
изменяется с изменением режущей способности шлифовального круга. Поэтому
величину поперечной подачи на разных этапах выхаживания можно определить
аналитически лишь ориентировочно.
Для автоматизации отвода шлифовального круга в конце его рабочего хода
необходимо обычные упоры ограничения продольного хода стола станка заменить
команды прибора должны быть сблокированы чтобы отвод шлифовального круга
происходил лишь при одновременном их замыкании.
2.4.3 Погрешность размеров деталей связанная с формой
обрабатываемых поверхностей
Погрешность формы обрабатываемых поверхностей при шлифовании зависит от
большего числа факторов достигая в некоторых случаях больших величин (до
мкм) и может оказывать значительное влияние на размеры деталей.
При продольном шлифовании влияние формы всецело зависит от времени
срабатывания прибора активного контроля. Для рассматриваемого устройства
предлагается индуктивный преобразователь модели М-022-01 изготовленный на
запаздывания связанное с передаточным механизмом предложенного прибора
определяется как время необходимое на соответствующий сдвиг по фазе. При
обычных условиях шлифования время срабатывания прибора (быстродействие) или
время запаздывания прибора tср =tз.п=004 сек.
Изменение размера детали из-за погрешности формы вызывающее
колебательное движение губок приборов и соответственно подвижного контакта
окончательной команды в этом случае можно выразить уравнением:
где k - размах колебаний подвижного контакта окончательной команды равный
n и z - соответственно число оборотов детали в минуту и число волн
на одном обороте если измерение производится в одном поперечном
сечении или число двойных ходов в минуту детали и число волн на один
рабочий ход если при измерении губки прибора перемещаются вдоль детали.
Рис. 2.2.10. Погрешность размера детали связанная с формой обрабатываемой
поверхности при продольном шлифовании
Из рис.2.2.10 видно что определенное время срабатывания tср
соответствует определенному несовпадению среднего размера детали d и уровня
настройки d0 на величину:
что вызовет смещение центра группирования размеров деталей в партии: со
знаком + при шлифовании наружных и со знаком - при шлифовании внутренних
поверхностей. Очевидно что в этом случае рассеяние деталей в партии
определяется лишь неодинаковыми погрешностями формы и непостоянством
времени срабатывания.
Основные параметры резания при круглом наружном шлифовании (для
поверхности 45k5 длиной 172 мм):
- Скорость вращательного движения заготовки: vз = 20 ммин.
- Скорость круга: vк = 30 мс.
- Глубина шлифования: t = 0.005 мм.
- Продольная подача s = (0.2 – 0.4)B в нашем случае B = 40 мм тогда s =
Вычислим частоту вращения заготовки:
Выбираем стандартное ближайшее значение для данного станка: nЗ = 200
Таким образом значение n числа двойных ходов детали в минуту определим
Примем число волн на один рабочий ход в случае перемещения губок скобы
активного контроля вдоль обрабатываемой детали z=2 при бочкообразности
поверхности. Размах колебаний подвижного контакта окончательной команды
примем равным погрешности формы k=00016 мм=1.6 мкм.
Тогда по формуле (2.15) получим значение погрешности формы обрабатываемых
поверхностей при шлифовании:
2.4.4 Расчет погрешности обработки при активном контроле
На основании вышесказанного предельную погрешность обработки с учетом
систематических и случайных составляющих можно выразить следующим образом
считая что случайные погрешности подчиняются закону нормального закона
Полный анализ точности обработки можно дать только после исследования
температурных деформаций деталей и запаздывания отвода шлифовального круга
зависящих от цикла и режимов шлифования.
Поскольку в дипломном проекте производится лишь теоретический обзор
возможных погрешностей измерения предлагаемого устройства активного
контроля то погрешность обработки деталей при использовании этого
приспособления можно определить приближенно по формуле (2.13) приняв
значение температурных деформаций деталей Δт.д.=4 мкм (на основе опытных
данных для настольной скобы БВ-1096 с пневмоэлектроконтактным датчиком).
Отсюда находим примерное значение погрешности обработки:
[pic]=4+8+07[pic]13 мкм.
2.5 Расчет пружины растяжения
В разрабатываемом приспособлении активного контроля размеров при
шлифовании подвод двухконтактной измерительной скобы в рабочее положение
обеспечивается пружиной растяжения 5 с силой предварительной деформации
F1=200 Н (см. чертеж ДП.604101.200.СБ и рис.2.2.6) которая размещена в
упругом параллелограмме с плоскопараллельными пружинами. Отвод скобы
производится пневмоцилиндром 1111-40×20 ГОСТ 15608-81 создающим
статическое тянущее усилие на штоке F2=560 Н. Для обеспечения нормальной
работоспособности необходимо подобрать пружину растяжения которая
воспринимала бы прилагаемые усилия. Рассчитаем необходимые параметры
пружины с помощью специальной программы в КОМПАС 5.11.
Рис. 2.2.11. Пружина растяжения
Расчетные данные по пружине растяжения N500 ГОСТ 13766 - 86
ПАРАМЕТР ОБОЗНАЧЕНИЕ
Наружный диаметр: D1 (мм) 25.000
Внутренний диаметр: D2 (мм) 16.000
Диаметр проволоки: d (мм)
Усилие предварительной деформации: F1 (H)
Рабочее усилие: F2 (H)
Усилие максимальной деформации: F3 (H)
Число рабочих витков: n
Длина пружины в свободном состоянии: L0 (мм)
Длина пружины при предварительной деформации: L1 (мм)
Длина пружины при рабочей деформации: L2 (мм)
Длина пружины при максимальной деформации: L3 (мм) 154.905
Максимальное касательное напряжение пружины: TAU3 (МПа)
Жесткость одного витка: C1 (Hмм)
Наибольший прогиб одного витка: s1 (мм) 1.285
Жесткость пружины: C (Hмм) 17.962
3 Контрольное приспособление
3.1 Выбор универсальных средств измерения
Для данной детали запланирован среднесерийный тип производства. Это
необходимо учитывать при выборе и проектировании средств контроля.
Характеристику параметров детали и выбор средств контроля для каждого
параметра удобно свести в следующую таблицу (табл. 2.2):
Выбор универсальных средств измерения
Параметр Допуск Допускаемая Средство контроля
параметрапогрешность
k5 11 4 Микрометр рычажный МР-75 ГОСТ
81-87 с ценой деления 0002 мм
при установке на нуль по
M48х1.5-6g11 4 Комплексный калибр-кольцо M48х1.5-6g
M45х1.5-6g11 4 Комплексный калибр-кольцо M45х1.5-6g
N9 43 10 Нутромер индикаторный НИ-18 ГОСТ
(ширина 868-82 с ценой деления отсчётного
шпо-ночной устройства 001 мм пределы измерения
Рез427 390 80 Микрометр гладкий МК50 ГОСТ 6507-90
ьбо с ценой деления 001 мм при
вые настройке на нуль по установочной
h14 740 160 Штангенциркуль ШЦ II-250 -005 ГОСТ
6-89 с отсчётом по нониусу 005
мм для диапазона размеров до 250
Габа92 870 180 Штангенциркуль ШЦ II-250 -005 ГОСТ
риты 166-89 с отсчётом по нониусу 005
дета мм для диапазона размеров до 250
0 1000 200 Штангенциркуль ШЦ III-400 - 01 ГОСТ
6-89 с отсчётом по нониусу 01
мм для диапазона размеров до 400
360 80 Микрометр гладкий МК50 ГОСТ 6507-90
с ценой деления 001 мм при
настройке на нуль по установочной
---577 1750 380 Штангенциркуль ШЦ III-630 - 01 ГОСТ
--- 166-89 с отсчётом по нониусу 01
мм для диапазона размеров до 630
Шири6 300 60 Нутромер индикаторный НИ-10 ГОСТ
на 868-82 с ценой деления отсчётного
лысо устройства 001 мм пределы измерения
к 10-18 мм используется весь ход
Глуб42 620 140 Штангенциркуль ШЦ II-250 -005 ГОСТ
ина 166-89 с отсчётом по нониусу 005
лысо мм для диапазона размеров до 250
Фас1х45° 250х4° 50х1° Шаблон фасочный
H15 1000 220 Штангенциркуль ШЦ I-125- 01 ГОСТ
мм для диапазона размеров до 125
Некоторые параметры не вошедшие в таблицу и средства их измерения
рассмотрим отдельно:
Нормы плавности работы червяка:
а) Допуск на погрешность винтовой линии в пределах оборота червяка fh
(не более 001мм) и на длине нарезанной части fhk (не более 0022 мм)
- эвольвентомер универсальный с устройством для измерения винтовой
линии модель БВ-5062.
б) Допуск на погрешность профиля витка ff1 (не более 0011 мм) -
универсальный микроскоп.
Зависимый допуск симметричности оси симметрии шпоночного паза
относительно оси симметрии наружной цилиндрической поверхности –
комплексный калибр-призма.
Отклонения от круглости посадочных поверхностей под подшипники качения
(не более 0.0016 мм) – кругломер индикаторный.
Отклонения профиля продольного сечения посадочных поверхностей под
подшипники от требуемого (не более 0.0016 мм) – скоба рычажная СР50 с
ценой деления 0.002 мм (измерения проводятся в трех точках профиля).
Радиальное биение опорных шеек под подшипники (не более 0.005 мм)
наружной поверхности червяка и поверхности под зубчатое колесо со
шпоночным пазом (не более 0.008 мм) а также торцевые биения
установочного торца детали и буртика вала для правого подшипника
относительно общей оси опорных шеек подшипников (не более 0.005 мм) -
приспособление контрольное индикаторное разработка приспособления
Шероховатость базовых поверхностей (Ra=02-04 мкм) -
профилограф–профило-метр модель 250.
Сгруппируем размеры контролируемые одним средством измерения:
– Штангенинструмент (штангенциркули):
ШЦ-I-125-0.1: 45H15.
ШЦ-II-250-0.05:65 50 42 92±0.435; 110±0.435; 120±0.435;
±0.370; 23±0.260; 42 45h14.
ШЦ III-400 - 01: 170±0.500; 195±0.575.
ШЦ III-630 - 01: 577±0.875.
– Микрометр рычажный МР-75 с ц.д. 0002 мм: 45 50±0.0055;
– Микрометр гладкий МК50 с ц.д. 001 мм: 427 457
– Нутромер индикаторный НИ-18 с ц.д. 0.01 мм: 14N9.
– Нутромер индикаторный НИ-10 с с ц.д. 0.01 мм: 6Н14; 8Н14.
– Комплексный резьбовой калибр-кольцо: M45х1.5-6g M48х1.5-6g.
– Шаблон фасочный (набор): 1 1.6x45°.
Операционная карта технического контроля прилагается.
Описание всех выбранных средств измерения:
Штангенинструменты (штангенприборы) – измерительные инструменты
(приборы) с неподвижной основной шкалой нанесенной на штанге и
с дополнительной подвижной шкалой нониусом для отсчета долей
деления основной шкалы.
Микрометры - измерительное средство с корпусом в виде скобы с
двухточечной схемой измерения в котором перемещение одной из точек
обеспечивается с помощью резьбовой пары - винта и гайки. В зависимости от
назначения измерительные поверхности и корпус микрометрических приборов
имеют различную конфигурацию.
В гладких микрометрах измерительные поверхности плоские а корпус
выполнен в виде скобы прямоугольного или двутаврового сечения.
Рычажные микрометры оснащены отсчетным зубчатым или рычажно-зубчатым
Общая погрешность измерения микрометра с учетом случайного характера
проявления составляющих погрешностей поверхностей измерения находится в
пределах 5 – 50 мкм для диапазонов измерения от 0 – 25 до 400 – 500 мм.
Нутромер индикаторный с отчетной головкой – прибор для измерения
внутренних линейных размеров изделия.
· Цена деления: 0002 мм
· Диапазон измерений: 6-10 10-18 мм
· Основная погрешность: [pic]0002 мм.
Калибр-кольцо резьбовой – бесшкальный измерительный инструмент
предназначенный для контроля размеров резьбы чтобы они попадали в
Шаблоны радиусные и шаблоны фасочные – предназначены для контроля
параметра путем визуального сравнения (см. рис.)
3.2 Обоснование выбора схемы контрольного приспособления
Проектирование индивидуального средства измерения обусловлено тем
что для данной детали запланирован среднесерийный тип производства и для
быстроты контроля удобно применить комплексное устройство благодаря
которому мы сможем контролировать одновременно несколько параметров
детали: радиальное биение опорных шеек под подшипники наружной поверхности
червяка и поверхности под зубчатое колесо со шпоночным пазом а также
торцевые биения установочного торца детали и буртика вала для правого
подшипника относительно общей оси опорных шеек подшипников (см. рис. 3.1).
Это сократит время на операции технического контроля.
Рис. 2.3.1 Контролируемые параметры вала червячного
Для одновременного контроля указанных выше параметров можно предложить
следующие схемы измерений:
Рис. 2.3.2 Схема измерения биений на узких призмах 6 - ю индикаторами
Рис. 2.3.3 Схема измерения биений на узких призмах 4 - мя индикаторами
Рис. 2.3.4 Схема измерения биений на узких призмах 3 - мя индикаторами
Рис. 2.3.5 Схема измерения биений в центрах 3 - мя индикаторами
Из показанных выше четырех возможных схем измерения от схемы
изображенной на рис. 2.3.5 целесообразнее всего отказаться сразу так как
данная схема противоречит измерительным базам чертежа (центра реализуют
общую ось фасок центровых отверстий а не базовых поверхностей под
подшипники). Отличие схем показанных на рис. 2.3.2 и 2.3.3 состоит в том
что в схеме рис. 2.3.3 радиальное биение шейки под подшипник и торцевое
биение буртика вала для правого подшипника а также радиальное биение
поверхности под зубчатое колесо и торцевое биение установочного торца
детали контролируется одним индикатором (при помощи штатива с поворотным
устройством). В схеме предложенной на рис. 2.3.4 количество индикаторов
уменьшено за счет того что одним индикаторным устройством на поворотной
стойке производится измерение трех контролируемых параметров. Данная схема
предпочтительнее для небольшого объема производства так как изготовить
поворотную стойку гораздо дешевле чем приобрести индикатор.
Таким образом в качестве основной для проектирования контрольного
приспособления примем схему изображенную на рис. 2.3.4.
В качестве индикаторов можно предложить следующие устройства:
Головки рычажно-зубчатые 2ИГ с ценой деления 0.002 мм и пределом
измерения ±01мм с установкой в штативы.
Головки рычажно-зубчатые 1ИГ с ценой деления 0.001 мм и пределом
измерения ±005мм с установкой в штативы.
Головки измерительные пружинные (микрокаторы) 2ИГП с ценой деления
002 мм и пределом измерения ±006мм с установкой в штативы.
Головки измерительные пружинные малогабаритные (микаторы) 1ИПМ с
ценой деления 0.001 мм и пределом измерения ±005мм с установкой в
Головки измерительные рычажно-пружинные (миникаторы) 1ИРП с ценой
деления 0.001 мм и пределом измерения 004мм с установкой в штативы.
Положение головки горизонтальное шкалой вверх.
Приборы показывающие с индуктивным преобразователем типа М023 ценой
деления 1 мкм и пределом измерения ±30 мкм при работе с одним
При этом использование индикаторных головок наиболее целесообразно так
как индуктивный преобразователь требует еще и устройства сопряжения с
компьютером (не ниже Pentium II) и хотя автоматизация измерений в данном
случае максимальна а возможность ошибки оператора минимальна
нецелесообразно их применять для данной детали исходя из объема
производства и стоимости контрольного приспособления в данном случае. Кроме
того при измерении биений в данном случае используемое перемещение
показаний индикатора должно составлять не более ±005 мм а погрешность
измерений не должна превышать 18 мкм поэтому головка 2ИГ и микрокаторы
ИГП с ценой деления 0.002 мм не подходят по точности показаний приборов.
Миникаторы 1ИРП предназначены в основном для измерения размеров в
труднодоступных местах. Поэтому в данном случае их применение
нецелесообразно из-за особенности горизонтального положения головки
индикатора и метода измерения.
Таким образом из оставшихся индикаторов выбираем наименее габаритный. В
данном случае - это головка рычажно-зубчатая 1ИГ с ценой деления 0.001 мм и
пределом измерения ±005мм (95×60×25 мм).
Итак остановимся на схеме измерений изображенной на рис. 2.3.4 в
качестве индикатора применим 1ИГ. При измерении радиального биения
червячной поверхности и поверхности под зубчатое колесо со шпоночным
пазом необходимо предусмотреть арретир для предохранения наконечника от
ударов при попадании во впадины. Для контроля радиального биения винтовой
наружной поверхности червяка индикатор должен постоянно располагаться по
центру наружной поверхности витка при вращении червяка - надо
спроектировать специальный подводимый упор который обеспечит данное
положение индикатора.
На чертеже изображено спроектированное приспособление. Данное
приспособление имеет очень простую конструкцию:
) Состоит из множества простых элементов. Более подробно с ними можно
познакомиться с помощью чертежа (ДП.604101.400.СБ) и спецификации к
) Для контроля данных параметров (указанных выше) не требуется рабочий
с большой квалификацией.
) Измерения данных параметров будут занимать минимальное время.
) Данное приспособление будет спроектировано с минимальной затратой
3.3 Необходимые точностные и прочностные расчеты
) Расчет угла перекоса индикаторов для поворотной стойки.
Для одновременного контроля радиального и торцевого биений будем
использовать индикатор со сферическим наконечником. Это несколько
расходится с рекомендациями так как наружные цилиндрические поверхности
рекомендуется контролировать цилиндрическим наконечником но с другой
стороны контролировать плоский торец цилиндрическим наконечником вообще
невозможно. Следовательно в качестве упора принимаем сферический
наконечник с радиусом R = 2.5 мм.
Рассмотрим треугольник который образуется при перекосе индикатора
в направляющей (рис. 2.3.6):
Рис. 2.3.6. Допустимый угол перекоса индикатора
Допустимый угол перекоса индикатора можно определить при решении
следующей системы уравнений:
где Х=233 мм - расстояние от центра крепления индикатора в направляющей
до места контакта с поверхностью детали;
[pic]- допустимое расстояние отклонения индикатора при котором еще
возможно измерение параметров детали;
T=0.005 мм - допуск радиального биения цилиндрической поверхности
a - допустимый угол перекоса измерительного стержня индикатора.
Решив систему уравнений (2.17) найдем допустимый угол перекоса:
На основе приведенных выше расчетов можно сделать вывод что угол
перекоса индикаторов не должен быть больше 256 градусов. Это значит что
должна практически исключаться возможность поворота направляющей с
индикатором а это в свою очередь обеспечивается определенным минимальным
усилием приложенным к зажимному винту клеммы на стойках контрольного
приспособления. Данный расчет приведен ниже в следующем подпункте.
) Расчет усилия на клеммовом зажиме.
На рис.2.3.7 приведено изображение рассчитываемого клеммового зажима:
Рис. 2.3.7. Клеммовый зажим на колонне
Формула для расчета представленного на рис. 2.3.7. клеммового зажима
имеет следующий вид:
где F=30 Н - сила приложенная контролером-человеком к зажимному винту при
настройке приспособления;
lb =29 мм - расстояние от центра колонны до места зажима (см.
R=15 мм - радиус колонны;
f=0.12 - коэффициент трения в винтовой паре;
Q - минимальное усилие зажима для предотвращения поворота индикатора.
Подставляя необходимые значения в формулу (2.18) получим усилие зажима Q
для данного типа клеммы:
Технико-экономическое обоснование проекта
1 Комплексный анализ эффективности базового и разраба-тываемого
вариантов технологического процесса
Цель экономического расчета дипломного проекта заключается в определении
сравнительной экономической эффективности и рациональности внедрения
модернизируемого способа окончательной обработки детали “Червяк
делительный” на операции шлифования с применением устройства активного
контроля - двухконтактной скобы по сравнению с существующим способом
обработки. В качестве базового варианта обработки детали принимаем
шлифование шеек вала на универсальном круглошлифовальном станке модели
М151 с использованием дополнительной операции тонкого шлифования для
получения поверхностей 5-ого квалитета точности с последующим контролем
деталей с помощью универсальных средств измерения.
Экономическая целесообразность применения разрабатываемого устройства
активного контроля по сравнению с другими способами установки скоб
активного контроля при шлифовании на универсальных круглошлифовальных
станках определяется следующими преимуществами:
) возможность продольного и врезного шлифования;
) обеспечивается постоянство установки скобы по линии центров станка;
) не требуется переустановка скобы по длине стола при шлифовании деталей
имеющих несколько шлифуемых шеек различных размеров;
) при продольном шлифовании возможен одновременный контроль конусности
) облегчается установка деталей в центрах.
Расчет экономической эффективности применения приспособления основывается
на сопоставлении затрат и экономии возникающих при его использовании и
относимых к годовому периоду. Затраты складываются из расходов на
амортизацию приспособления и расходов на его содержание и эксплуатацию.
Экономия достигается за счет сокращения прямой штучной зарплаты.
Приспособление считается рентабельным если годовая экономия получаемая от
его применения больше связанных с ним годовых затрат.
Необходимо определить суммы всех капитальных вложений и текущих издержек
для каждого из сравниваемых вариантов. Соответствующие исходные данные для
расчета затрат по вариантам представлены в табл.3.1:
Исходные данные для расчета по вариантам
Наименование данных I вариант II вариант
Применяемое оборудование Станок круглошлиф. Станок круглошлиф.
Оснастка Круги шлифовальные. Применяемое
Микрометр рычажный. приспособ-ление
Программа выпуска шт.год 1000 1000
Режим работы цеха односменный односменный
Штучное время мин. 398 217
Стоимость производственной 1000 1000
Стоимость электроэнергии 15 15
Расчет эффективного фонда времени станка:
где РРЕМ=5 - время простоя оборудования в плановом ремонте%;
ДР=252 - количество рабочих дней в году;
КСМ=1 - количество смен;
ТСМ=8 - продолжительность смены час.
Отсюда получим по формуле (3.2):
ФЭФ=252·1·8·(1-[pic])=19152 час.
Эффективный фонд времени одного рабочего за год определяется по формуле:
где Рр=10% - потери времени рабочего в год.
Тогда по формуле (3.2):
Определение количества оборудования:
где QР - расчетное число станков необходимое для реализации программы
КВН=1 -коэффициент выполнения нормы.
Для базового варианта получаем:
Для рассматриваемого варианта получаем:
Исходя из рассчитанных значений QР принимаем количество станков
необходимое для реализации программы выпуска изделия по обоим вариантам
равным одному станку.
Коэффициент загрузки оборудования определяется как отношение расчетного
числа используемого оборудования к принятому числу станков:
Соответственно коэффициенты загрузки для обоих вариантов следующие:
2 Определение капитальных вложений
Расчет затрат на оснастку по сопоставляемым вариантам изготовления
изделий является необходимым в данном случае так как эти варианты
различаются видом оснастки сроком ее службы временем выполнения операции
и интенсивностью производственного процесса.
Затраты по оснастке охватывают ее амортизацию ремонт восстановление а
также заточку режущих инструментов.
В общем виде капиталовложения в оснастку определяют по формуле[14
Косн=Кпi+Ки.р.i+Ки.м.i
где Кпi - затраты по приспособлениям моделям и т. п. оснастке
приходящиеся на деталь при выполнении
Ки.м.i - затраты по измерительным инструментам при выполнении i - ой
Затраты по приспособлениям устанавливают на основе годовых приближенных
норм затрат на единицу оборудования:
где КП=135 т. руб.ед. - балансовая стоимость контрольного приспособления
(инди-каторной скобы);
=13 - коэффициент учитывающий затраты на ремонт приспособления;
J=62 т. руб.ед. -выручка от реализации приспособления после выбытия
его из эксплуатации;
Пi =1 шт.год - количество единиц (расходный фонд) приспособлений
необходимых для бесперебойного выполнения операций шлифования;
mП.i=1.0 - коэффициент занятости приспособления при выполнении операций
ТП.П.i = 25 года - срок амортизации стоимости приспособления.
Тогда получим значение для затрат по приспособлениям для разрабатываемого
варианта по формуле (3.6):
Затраты по рабочим инструментам [pic](рубшт.-опер.) приходящиеся на
операцию охватывают расходы на амортизацию заточку ремонт и
восстановление. Общая их величина рассчитывается как сумма затрат по
каждому типоразмеру инструментов применяемых на данной операции:
где Прd - расходный фонд режущего инструмента шт.год
си.р.d - затраты по цельному рабочему инструменту d - ого типоразмера
Затраты по цельному рабочему инструменту универсального назначения си.р.d
при измерении суммарной стойкости инструмента в часах времени полезной
работы (в данном случае на шлифование) и применении на операции одной штуки
инструмента данного типоразмера могут быть рассчитаны по формуле:
где Ки.d - стоимость единицы рабочего инструмента d - ого типоразмера
рубед.; ци.о d - выручка от реализации изношенного рабочего инструмента d
- ого типоразмера рубед.; nпер. d - число переточек рабочего инструмента
d - ого типоразмера занятого выполнением спер. d -
затраты на одну переточку инструмента d - ого типоразмера рубпереточка;
nвос. d - количество восстановлений (ремонтов) рабочего инструмента d - ого
типоразмера; свос. d - затраты на одно восстановление (ремонт) инструмента
d - ого типоразмера рубшт; kуб.d - коэффициент учитывающий случайную
убыль инструмента d - ого типоразмера; Тст d - стойкость рабочего
инструмента от переточки до переточки ч.переточка; kст - коэффициент
учитывающий отклонение принятой стойкости инстумента от экономически
оптимальной; kвос.d - коэффициент учитывающий влияние восстановлений на
стойкость рабочего инструмента d - ого типоразмера; tраб i.d - время
полезной работы инструмента при выполнении i - ой операции ч.шт.-опер..
Поскольку в обоих рассматриваемых вариантах на операциях шлифования
применяются рабочие инструменты одного и того же типоразмера - шлифовальный
круг 400×40×127 марки 25С25ПСМ1 то величина си.р id складывается из затрат
по каждому экземпляру определяемых по приведенной формуле.
Для базового варианта получаем по формуле (3.8):
- при чистовом шлифовании:
[pic] руб. шт.=026 т.руб.шт.
- при тонком шлифовании:
[pic] руб. шт.=007 т.руб.шт.
Для рассматриваемого II варианта получаем затраты по рабочему инструменту
при чистовом шлифовании:
[pic] руб. шт.=0085 т.руб.шт.
Расходный фонд режущего инструмента определяется по следующей формуле
где z — число типоразмеров деталей обрабатываемых при помощи данного
инструмента; Qг.з. - годовое количество продукции данного типоразмера; kВi
– коэффициент учитывающий выполнение норм времени при выполнении j-й
операции; k — число операций обработки деталей j-го размера чдет.-опер.;
Tст — период стойкости инструмента между переточками (или между
восстановлениями); nпер — число переточек данного инструмента; nвос — число
восстановительных ремонтов данного инструмента; kвос – коэффициент
учитывающий изменение стойкости инструмента после его восстановления; kуб –
коэффициент случайной убыли инструмента.
Для базового варианта расходный фонд режущего инструмента по формуле
Для рассматриваемого II варианта получаем расходный фонд режущего
инструмента при чистовом шлифовании:
Таким образом находим значения капитальных вложений в режущий
инструмент используя формулу (3.7):
- для базового варианта:
- для разрабатываемого варианта:
Затраты по мерительному инструменту охватывают их амортизацию и ремонт.
Рассматриваемые варианты не различаются составом и характером применяемых
измерительных инструментов для измерения линейных размеров. Измерение
радиальных размеров в базовом варианте производится измерительным
инструментом - микрометром который необходимо приобрести и хранить в
соответствующих условиях.
Общая их величина рассчитывается как сумма затрат по каждому типоразмеру
инструментов применяемых на данной операции:
где Пр - годовой расход (расходный фонд) мерительного инструмента на
единицу оборудования[p
ци - стоимость единицы инструмента руб.ед.;
- коэффициент учитывающий затраты на ремонт мерительного инструмента;.
ци.о - выручка от реализации мерительного инструмента после выбытия его
kуб - коэффициент учитывающий случайную убыль мерительного инструмента.
Отсюда затраты на мерительный инструмент для базового варианта по формуле
[pic] руб. год.=15 т.рубгод.
Кроме индикаторной скобы для нового варианта технологического процесса
необходимо также предусмотреть индуктивный измерительный прибор фирмы
“Микромех” затраты на который равны:
[pic] руб. год.=25 т.руб год.
Таким образом рассчитаем капитальные вложения (затраты) на оснастку по
сопоставляемым вариантам изготовления изделий по формуле (3.5):
Косн’=335+15=35 т.руб. год
Косн’’=46+81+25=152 т.руб год.
Затраты на проектирование и НИР для разрабатываемого устройства
активного контроля размеров определяются по следующей формуле:
где Тпр - трудоёмкость проектирования час;
Сср = 25 рубчас – средняя заработная плата всего персонала участвующего
Сдзп = 010 – коэффициент учитывающий расходы на дополнительную
Сосс = 008 - коэффициент учитывающий отчисления на социальное
Снр = 015 - коэффициент учитывающий накладные расходы.
Трудоёмкость проектирования Тпр определяется следующим образом:
где Ттз =8 час- трудоёмкость технического задания;
Тэпр =56 час - трудоёмкость эскизного проекта;
Тт. =80 час - трудоёмкость технического проекта;
Тол =16 час - трудоёмкость обзора патентной литературы.
Тогда трудоёмкость проектирования по формуле (3.12):
Следовательно затраты на проектирование и научно-исследовательскую
работу составят по формуле (3.11):
[pic] руб.=53 т.руб.
Затраты на производственные площади охватывают их амортизацию ремонт
отопление освещение и уборку в расчете на площадь которую занимает
рабочее место при выполнении операции.
Стоимость производственной площади определяем по формуле:
где Sп – производственная площадь Sп б = Sп н = 53 м2;
Цпп - стоимость 1 м2 площади Цпб=Цпн=1000 руб м2.
Отсюда получаем для обоих вариантов:
[pic]руб.год=53 т.руб.
Затраты на служебно-бытовые площади определяется следующим образом:
где Ч – количество рабочих в одну смену;
Sпб=7 м2чел. - норма площади служебно-бытовых помещений на одного
Цпб =800 руб м2- стоимость 1 м2 площади занимаемой на служебно-
Тогда по формуле (3.14) получаем:
[pic] руб.год =112 т.руб.
[pic] руб.год =56 т.руб.
3 Определение текущих издержек
Затраты на электроэнергию определяются следующим образом:
где Ng =7 кВт - потребляемая мощность двигателя;
Кт= 08 - коэффициент загрузки электродвигателей по мощности;
Kw =106 - коэффициент учитывающий потери энергии в сети завода;
Кв =10- коэффициент выполнения норм по операциям;
J =07 - КПД электродвигателя станка;
Цэ = 15 руб.час - стоимость 1 кВтчас электроэнергии;
Nзап. =1000- годовая программа выпуска.
Таким образом затраты на электроэнергию составят для рассматриваемых
вариантов обработки деталей на универсальном круглошлифовальном станке по
Затраты на заработную плату определяются по следующей формуле:
где Ср=40 руб.час – тарифная ставка рабочего (оператора станка);
Кдоп=11 – коэффициент дополнительной заработной платы;
Кпр=13 – коэффициент учитывающий выплаты премий.
Тогда получаем затраты на заработную плату для базового варианта:
При использовании контрольного устройства со сложной системой настройки
индуктивного измерительного прибора необходимо учесть затраты на заработную
плату наладчика станка. Поэтому для разрабатываемого варианта имеем:
[pic] руб.год=285 т.руб.год.
Затраты на социальное страхование:
Единый социальный налог вычисляется по формуле:
Тогда получаем начисления на заработную плату:
Ссн’'=0356( 28500[pic]10200
руб.год=102 т.руб.год.
Расчет цеховых затрат производим следующим образом:
Тогда получаем цеховые затраты:
[pic] руб.год=159 т.руб.год.
Затраты на ремонт оборудования:
Расчет затрат на ремонт оборудования ведется следующим образом:
где К=01 – коэффициент учитывающий затраты на плановый ремонт
Сi – стоимость i-го оборудования.
Тогда получаем что затраты на ремонт оборудования (круглошлифовальный
станок) равны для обоих вариантов:
Затраты на амортизационные отчисления определяем по следующей формуле:
где а=15% – норма амортизационных отчислений;
Коб - капитальные вложения в оснастку и оборудование руб.
.Тогда затраты на амортизационные отчисления будут равны по формуле (3.20):
Внепроизводственные затраты составляют два процента от производственных
затрат являющихся суммой затрат определяемых в пунктах данного раздела:
Тогда получаем что внепроизводственные затраты составят:
4 Расчет экономического эффекта
Снижение капитальных вложений есть разница между капитальными вложениями
при шлифовании шеек вала на универсальном круглошлифовальном станке модели
М151 за две операции с последующим контролем деталей с помощью
универсальных средств измерения и между капитальными вложениями при
шлифовании шеек вала с применением устройства активного контроля.
Определяется по следующей формуле:
Суммируя полученные в п.3.2 составляющие для базового и разрабатываемого
вариантов техпроцесса получаем по формуле (3.22):
Значение экономии на себестоимости определяется как разница между
текущими затратами сравниваемых вариантов соответственно:
Суммируя полученные в п.3.3 составляющие для базового и разрабатываемого
вариантов техпроцесса получаем по формуле (3.23):
Полученный результат дает все основания утверждать что внедрение и
использование на операции шлифования устройства активного контроля в
условиях среднесерийного производства наиболее эффективно по сравнению с
существующим способом шлифования на универсальном круглошлифовальном станке
модели 3М151 за две операции с последующим контролем деталей с помощью
универсальных средств измерения.
Результаты расчета представлены в виде таблицы (см. приложение) а также
в графической части дипломного проекта.
Обеспечение безопасности жизнедеятельности при изготовлении детали
В дипломном проекте разрабатывается технологический процесс изготовления
детали "Вал червячный" с применением станков с ЧПУ. Разработанный
технологический процесс превосходит базовый с применением универсальных
металлорежущих станков не только в технико-экономических показателях но и
наиболее предпочтителен с точки зрения техники безопасности (здесь и далее
– за счёт автоматизации загрузочно-разгрузочных работ
устранены физические перегрузки закрепление заготовки на столе станка
также автоматизировано;
– использование станков с ЧПУ решает многие задачи социального и
психофизического характера; работа на современном
оборудовании интересна исключается утомляемость вызываемая
монотонностью труда при работе на универсальном оборудовании;
– повышенное значение режимов резания специальный инструмент решают
проблему безопасности при уборке стружки; стружка
убирается автоматически при помощи пневматических
пылестружкоотсасывателей конвейеров;
– рабочий находится у пульта управления исключается
его непосредственное участие в процессе обработки; пульт
управления находится за пределами потенциально опасной зоны;
– система контроля и управления позволяет своевременно
получить информацию о возникновении опасных и вредных производственных
факторов; работает система автоматического останова.
2 Требования безопасности к технологическим процессам
Общие требования безопасности к технологическим процессам
регламентированы ГОСТ 12.3.002-75(2).
Проектирование организация и проведение технологического процесса
изготовления детали " Вал червячный " с применением станков с ЧПУ
– устранение непосредственного контакта рабочих с исходными
материалами заготовками полуфабрикатами готовой
продукцией оказывающей вредное воздействие;
– замену технологических процессов и операций связанных
с возникновением опасных и вредных факторов процессами и операциями
при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей
– комплексную механизацию и автоматизацию
дистанционного управления технологическими процессами и операциями
при наличии опасных и вредных факторов;
– герметизацию оборудования;
– применение средств защиты работающих;
– рациональную организацию труда и отдыха с целью профилактики
монотонности и гиподинамии а также ограничения тяжести труда;
– своевременное получение информации о возникновении опасных и
вредных производственных факторов на отдельных технологических
– систему контроля и управления технологического
обеспечивающую защиту рабочих и аварийное отключение
обработке материалов резанием
В механических цехах производят все виды обработки металлов на
металлорежущих станках; при этом возникает ряд опасных ситуаций и вредных
Вредными физическими производственными факторами характерными для
процесса резания являются:
– повышенная запылённость и загазованность воздуха рабочей зоны; высокий
уровень шума и вибрации; недостаточность освещённости рабочей зоны;
наличие прямой и отражённой блескости;
– повышенная пульсация светового потока.
В воздух рабочей зоны выделяются также аэрозоли масел и смазочно-
охлаждающих жидкостей (СОЖ). Согласно СП 3935-85 содержание углеводородов
при этом достигает 15—940 мгм3 аэрозоля масел 7-45 мгм3 загрязнение
одежды составляет 800-900 мгдм2.
Концентрация СОЖ и отдельных компонентов а также их качественный состав
зависят от их расхода способа подачи термостабильности характера и
режима обработки изделий свойств обрабатываемого материала наличия и
эффективности санитарно-технических устройств.
К вредным психофизическим производственным факторам можно отнести
физические перегрузки при установке закреплении и съёме крупногабаритных
деталей а также перенапряжение зрения и монотонность труда.
К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и
бактерии появляющиеся при работе с СОЖ.
Производственные помещения в которых осуществляются процессы обработки
резанием должны соответствовать требованиям СНиП П-2-80 СНиП Н-89-80 и
санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-84.
Бытовые помещения должны соответствовать требованиям СНиП П-92-76. Все
помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-
Типовые схемы организации рабочих мест станочников разработаны
специалистами "Оргстанкопрома" Минстанкопрома.
Разработка технологической документации организация и выполнение
технологических процессов обработки резанием должны соответствовать
требованиям ГОСТ 12.3.002-75* "Процессы производственные. Общие требования
безопасности" и ГОСТ 12.3. 25-80 "Обработка металлов резанием. Требования
Требования к производственному оборудованию регламентированы ГОСТ
2.009-80 "Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности".
Стружку (отходы производства) от станков и рабочих мест следует убирать
механизированными способами:
(вид стружки—> элементарная чугунная средства удаления—>
скребковые транспортёры) [ 23 с. 388]
Наиболее эффективным средством решения проблемы безопасности является
удаление стружки непосредственно от режущих инструментов с помощью
пневматических пылестружкоотсасывающих установок.
Тара для транспортирования и хранения деталей заготовок и отходов
производства должна соответствовать требованиям ГОСТ 14861-86 ГОСТ 19822-
и ГОСТ 12.3.010-82 а эксплуатация тары - ГОСТ 12.3.010-82. Тара должна
быть рассчитана на необходимую грузоподъёмность иметь подписи о
максимально допустимой нагрузке и периодически подвергаться проверке. Угол
строповки не должен превышать 90°. При установке заготовок и съёме деталей
должны применяться средства механизации и автоматизации.
Погрузка и разгрузка грузов осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.3.009-
перемещение грузов - с ГОСТ 12.3.020-80.
На СОЖ применяемые для обработки резанием необходимо иметь
соответствующее разрешение Министерства здравоохранения России. Состав СОЖ
на водном растворе их антимикробная защита и пастеризация должны
содержаться и производиться в строгом соответствии с требованиями ГОСТ
Периодичность замены СОЖ должна устанавливаться по результатам контроля
её содержания. В рассматриваемом случае 1 раз в 6 месяцев. Очистку ёмкостей
для приготовления СОЖ трубопроводов и систем подачи следует производить 1
5 Промышленная санитария
5.1 Микроклимат на рабочем месте
Под микроклиматом производственных помещений понимается климат внутренней
среды этих помещений который определяется действующими на организм
человека сочетаниями температуры влажности и скорости движения воздуха а
также температурой окружающих поверхностей.
Человек постоянно находится в процессе теплового воздействия с окружающей
средой. Нормальное протекание физиологических процессов в организме
возможно лишь тогда когда выделяемое организмом тепло непрерывно отводится
в окружающую среду за счет конвекции излучения испарения влаги с
поверхности кожи и нагрева выдыхаемого воздуха.
Нормы микроклимата устанавливаются для рабочей зоны производственных
помещений по ГОСТ 12.1.005-88 "Воздух рабочей зоны" и СН 4088-88.
Нормируются температура относительная влажность и скорость движения
воздуха в виде оптимальных и допустимых значений. При нормировании
– характеристика помещений по избыткам явной теплоты.
Допустимые значения параметров микроклимата для категории работ IIб
(средней тяжести) приведены в табл. 4.1:
Допустимые значения параметров микроклимата
Период года Температура Относительная Скорость движения
°С влажность % воздуха мс
Холодный и переходный 15-22 15-75 03
Тёплый 16-27 15-75 04
Состояние воздушной среды в рабочих зонах производственных помещений в
которых установлены РТК также соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005-88.
Немаловажную роль отводится уборке помещений запыленность воздуха не
должна превышать 05 мгм. Влажную уборку полов следует проводить ежедневно
за 30 мин. до начала смены и кроме того в каждый обеденный перерыв
необходимо их протирать.
5.2 Производственное освещение
Свет имеет большое значение для работы и сохранения здоровья человека
он воздействует на глаза и через них на центральную нервную систему и весь
организм в целом. Для безопасной работы требуется не только достаточное
освещение рабочих поверхностей но и рациональное направление света
отсутствие резких теней и бликов вызывающих слепящее действие и снижающих
При чрезмерной яркости источников света и окружающих предметов
появляются головные боли резь в глазах расстройство зрения.
Освещение в производственных помещениях характеризуется целым рядом
количественных и качественных показателей.
К количественным показателям относятся энергия излучения и поток
излучения длина волны излучения световой поток сила света яркость и
К качественным показателям зрительных условий работы относятся фон
контраст объекта с фоном показатель ослеплённости коэффициент пульсации
Искусственное освещение предусматривается в помещениях где недостаточно
естественного света или для освещения помещений в те часы суток когда
естественный свет отсутствует.
Искусственное освещение подразделяется на рабочее аварийное
эвакуационное охранное.
Искусственное освещение по экономическим и санитарно-гигиеническим а
также по соображениям безопасности труда должно обеспечивать надлежащую
освещённость рабочих мест (помещений) вспомогательных и санитарно-бытовых
помещений. В действующих нормах СНиП 23-05-95 определены следующие
нормируемые показатели искусственного освещения: величина минимальной
освещённости показатель ослеплённости глубина пульсации освещённости.
В практике проектирования осветительных установок промышленных
предприятий используются две системы освещения: общая и комбинированная
т.е. когда к общему освещению добавляется местное концентрирующее световой
поток непосредственно на рабочих местах.
На практике необходимо определять потребную электрическую мощность
осветительной установки для создания в производственном помещении заданной
освещённости что зависит в первую очередь от количества типа и
расположения светильников.
При проектировании осветительной установки необходимо решить следующие
основные вопросы: выбрать систему освещения тип источника света тип
светильника; определить норму освещенности; произвести размещение
светильников; рассчитать освещённость в необходимых точках; определить
единичную мощность светильников и ламп.
Так как работа токарных станков с ЧПУ осуществляется в
автоматическом режиме то предусмотрена подсветка элементов рабочей зоны
доступ к которым необходим для настройки и наладки а также для визуального
контроля протекания технологического процесса оператором. Для этого
используются искусственные осветители в соответствии с СниП 23-05-95 нормой
Норма общего освещения для механического цеха 300 лк [СНиП 23-05-
Определим необходимое количество светильников для искусственного
освещения рабочих зон разрабатываемого механического цеха. Для этого
воспользуемся методом коэффициента использования [12стр.269].
Расчет производится для светлого помещения с низкой запыленностью и
влажностью. Для освещения используются светильники ПСП-10. Один светильник
типа ПСП-10 имеет две люминесцентные лампы типа ЛБД-40.
Освещенность создаваемая светильниками может быть определена по
где Е=300 лк - нормированная минимальная освещенность механического цеха;
F=100 лм - световой поток одной лампы;
h - коэффициент использования осветительной установки зависящий от КПД
и кривой распределения силы света светильника коэффициента отражения
потолка ρп и стен ρc расчетной высоты подвеса светильников Нр и
показателя индекса помещения
N - число светильников общего освещения;
z = 11 - поправочный коэффициент для люминесцентных ламп (отношение
мини-мальной освещенности к средней горизонтальной Емин Еф);
S - площадь помещения м2;
k - коэффициент запаса для ламп газоразрядных ламп 14-18;
n=2 - число ламп в светильнике.
Для определения коэффициента использования h светового потока ламп
рассчитаем индекс помещения (геометрических размеров помещения) i по
где S =10·8=80 м2- площадь помещения;
Нр=4 м. - расчетная высота подвеса светильников (расстояние от
светильников до рабочей поверхности);
А=10 м.; В=8 м. - длина и ширина помещения.
Тогда по формуле (4.2) получаем значение индекса помещения:
Приняв коэффициент отражения бетонного потолка ρп =30% коэффициент
отражения стен ρc=50% определим по [12 табл.7.1] коэффициент
использования h=30%.
Подставляя полученные значения в формулу (4.1) определим необходимое
количество светильников N:
Следовательно для освещения рабочих зон станков механического цеха
необходимо предусмотреть 8 светильников типа ПСП-10.
Освещённость пультов управления должна составлять по ГОСТ 12.2.072-82:
горизонтальная освещенность - Ег=(300-500) лк; вертикальная освещенность -
Ев=(200-300) лк. Следовательно к общему освещению производственного
помещения необходимо добавить местное концентрирующее световой поток
непосредственно на пульте управления.
5.3 Производственный шум
Шум представляет собой сочетание звуков различных по интенсивности и
частоте в диапазоне 16-20000 Гц не несущих полезной информации.
Нормирование допустимого для человека шума ведётся на основе СН
2.42.1.8.562-96 в зависимости от спектра шума характера его изменения
во времени вида производственной деятельности человека и т.д.
Шум на производстве приносит большой ущерб вредно действуя на организм
человека и снижая его производительность труда. Напряжение рабочих из-за
сильного шума увеличивает число ошибок при работе что способствует
возникновению травм.
Любой источник шума характеризуется следующими величинами:
– звуковая мощность источника;
– средняя интенсивность звука;
– фактор направленности;
– звуковое давление и его уровень.
Источниками шума на металлорежущих станках являются:
– двигатель главного привода;
– коробка скоростей;
– насос гидравлики перемещение деталей.
Внешние источники шума:
– работающее рядом оборудование;
– грузоподъёмные и транспортные механизмы.
Классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029-
Снижение шума в источнике его возникновения может осуществляться
уменьшением сил вынуждающих акустические колебания внутренней
виброизоляцией за счёт применения упругих элементов в конструкции машины
уменьшением площади излучающих поверхностей.
В тех случаях когда современное состояние техники позволяет снизить шум
в источнике до допустимых пределов дальнейшая борьба с ним ведётся с
помощью мер препятствующих распространению шума. К ним относятся
звукоизоляция и звукопоглощение.
В табл. 4.2 приведены "Допустимые уровни звукового давления в октавных
полосах частот уровни звука и эквивалентные уровни звука на постоянных
рабочих местах производственных предприятий" СНиП 2.2.42.1.8.562-96.
Допустимые уровни звукового давления
Рабочее Уровни звукового давления (дБ) в активных
место полосах со среднегеометрическими Уровни звука
частотами(Гц) эквивалентные
125 250 500 1000 2000 4000 8000 ДБ Постоянные рабо-чие
места и рабо-чие зоны в произ-водственных по-мещениях и на территории
пред-приятий 99 98 86 83 75 78 76 72 80
Эксплуатируемое оборудование надлежит не реже одного раза в год проверять
с целью установления уровней звукового давления на рабочем месте. При этом
необходимо обращать внимание на следующие факторы:
– изношенность оборудования;
– состояние балансировки движущихся частей агрегата;
– состояние крепления отдельных узлов между собой; всего агрегата к
фундаменту полу и другим строительным конструкциям.
5.4 Вибрация на рабочем месте
Допустимые уровни вибрации установлены ГОСТ 121.050-86 а также
СанПиН2.2.42.18.562-96. В промышленности широко используются машины и
оборудование создающие вибрацию неблагоприятно действующие на человека
не только ухудшая его самочувствие и снижая производительность труда но и
часто приводит к развитию профессионального заболевания - вибрационной
Основные параметры характеризующие вибрацию:
– амплитуда смещения;
– амплитуда колебания ускорения;
– амплитуда колебания скорости.
В зависимости от характера контакта тела рабочего с вибрирующими машинами
вибрацию подразделяют на местную или локальную передаваемую через руки
работающего и общую передаваемую через поверхности опоры в позе
работающего сидя или стоя. Нормирование вибрации производится по ГОСТ
В соответствии с СН 3044-88 “Вибрация общие требования безопасности” для
снижения уровня вибраций станки устанавливаются на стандартные специальные
основы. Операции распределяются между работниками так чтобы
продолжительность непрерывного воздействия вибрации включая микропаузы не
превышала 15-20 мин.
Вибробезопасные условия труда станочников обеспечиваются в основном
организационно-техническими мероприятиями которые включают:
– контроль за соблюдением правил и условий эксплуатации станков в
соответствии с нормативно-технической документацией;
– контроль гигиенических норм вибрации.
В соответствии с СН 2.2.42.1.8.566-96 для категории вибраций 3а общие
вибрации составляют 92 дБ локальные 112 дБ.
6 Электробезопасность
В рассматриваемом технологическом процессе применяется оборудование
функционирующее от электрической сети переменного тока промышленной частоты
Электробезопасность обеспечивается конструкцией электроустановок
технологическими способами и средствами защиты а также организационно-
техническими мероприятиями.
Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям
применяются защитные оболочки ограждения безопасное расположение
токоведущих частей изоляция защитное отключение предупредительная
сигнализация и знаки безопасности.
Для обеспечения защиты от поражения током при прикосновении к
металлическим токоведущим частям оборудования которые могут оказаться под
напряжением применены защитное заземление и защитное зануление:
Производится периодический контроль изоляции средств технического
7 Пожарная безопасность
Предприятия машиностроительной промышленности характеризуются наличием
условий повышенной пожарной опасности: применением горючих и
легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов; большим числом ёмкостей и
аппаратов в которых находятся пожароопасные продукты под давлением;
значительной насыщенностью электроустановками и др. Основной причиной
пожаров (до 40%) на машиностроительных предприятиях являются нарушения
связанные с технологическим режимом.
Пожарная профилактика основывается на исключении условий необходимых для
горения и использовании принципов обеспечения безопасности. При
обеспечении пожарной безопасности решаются четыре задачи: предотвращение
пожаров и загораний локализация возникших пожаров защита людей и
материальных ценностей тушение пожаров.
Пожарная защита реализуется следующими мероприятиями: применением
негорючих и трудно горючих веществ и материалов ограничением количества
горючих веществ ограничением распространения пожара применением средств
пожаротушения регламентацией пределов огнестойкости; созданием условий для
эвакуации людей а также применением противодымной защиты пожарной
Проведём оценку опасной опасности рассматриваемого производства.
В соответствии со строительными нормами к правилам СНиП П-90-81
производственное здание можно отнести к категории Д.
Наиболее частыми причинами когда электроустановки выступают в качестве
источников воспламенения являются: короткое замыкание в электропроводах и
оборудовании токовые перегрузки большие переходные сопротивления.
Причиной пожара может быть самовозгорание промасленной одежды. Поэтому
спецодежду необходимо хранить в шкафах в развешенном состоянии.
Быструю ликвидацию возникающего пожара обеспечивает выбор рационального
способа и соответствующего ему первичного средства пожаротушения.
Для прекращения горения применяют следующие способы охлаждения зоны
горения или самих горящих веществ: за счёт подачи воды углекислоты пены и
Изоляцию горящих веществ от зоны горения водой пеной порошками песком
К числу первичных средств пожаротушения относятся внутренние пожарные
краны огнетушители ручные насосы баки с водой ящики с песком ручной
пожарный инструмент и инвентарь. Наибольшее распространение в качестве
первичных средств ликвидации очагов загорания получили огнетушители
которые соответствуют ГОСТ 12.4.009-83.
В цехе выполняются требования пожарной безопасности согласно ГОСТ
На участке имеются два пожарных крана и два огнетушителя (огнетушители
углекислые ОУ-8): В конце участка расположен ящик с песком окрашенный в
красный цвет стенд на котором располагается пожарный ручной инвентарь
(лопата топор лом крюк 2 ведра для песка); также имеются
противопожарные датчики; план эвакуации; правила поведения при пожаре.
8 Обучение работающих безопасности труда
Общие положения по организации обучения работающих безопасности труда
изложены в ГОСТ 12.0.004-79 "ССБТ. Организация обучения работающих
безопасности труда. Общие положения".
Главной задачей направленной на обеспечение здоровых и безопасных
условий труда на предприятии является подготовка человека к трудовой
деятельности выявление его пригодности к избранной или рекомендованной
профессии. Имеются данные о том что травматизм среди рабочих
психологически соответствующих избранной профессии на 40-50% ниже чем
среди людей у которых такого соответствия нет.
Профориентация заключается в профессиографической и медицинской
консультации с выдачей рекомендации при выборе профессии.
Подготовка человека к трудовой деятельности не ограничивается медицинским
освидетельствованием и профессиональным отбором. Следующим этапом такой
подготовки является обучение работающих безопасности труда. Такое обучение
– при подготовке новых рабочих (вновь принятых рабочих не имеющих
профессии или меняющих профессию);
– при проведении различных видов инструктажа;
– при повышении квалификации.
А..Г. Косиловa Р.К. Мещеряков и др.; Справочник технолога-
машиностроителя. Под редакцией А..Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т1 –
М.: Машиностроение 2001. – с.912.
машиностроителя. Под редакцией А..Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т2 –
М.: Машиностроение 2001. – с.944.
А.Ф. Горбацевич и др. Курсовое проектирование по технологии
машиностроения. Минск 1976. - 184 с.
Е.И. Педь А.П. Высоцкий В.М. Машинистов.; Активный контроль в машино-
строении. Справочник. Под ред. Е.И. Педя. М.: Машиностроение 1983. –
В. С. Корсаков. Основы конструирования приспособлений. Учебник для
вузов. М. Машиностроение 1983. – с. 277.
Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Под ред. А.А.
Панова. М.: Машиностроение 1988. – с.736.
И.И. Болонкина А.К. Кутай Б.М. Сорокин и др. Точность и
производственный контроль в машиностроении. Справочник. Под общей
ред. А.К. Кутая Б.М. Сорокина. Л.: Машиностроение 1983. – с.386.
С.Н. Калашников А.С. Калашников Г.И. Коган и др. Производство
зубчатых колес. Справочник. Под ред. Б.А. Тайца. М.: Машиностроение
М.А. Ансеров. Приспособление для металлорежущих станков. – Л.:
Машинострое-ние 1975 – с.656.
А.В. Ахумов Б.М. Генкин Н.Ю. Иванов и др.Справочник нормировщика.;
Под общей ред. А.В. Ахумова. – Л.: Машиностроение1986. – 458 с. ил.
Марков Н. Н. Ганевский Г. М. Конструкция расчет и эксплуатация
измерительных инструментов и приборов.М.: Машиностроение 1981. – 367
В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.:Т1.
Под ред. И.Н.Жетковой. М.: Машиностроение 2001. – I том - 920 с.
В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.:Т2.
Под ред. И.Н.Жетковой. М.: Машиностроение 2001. – II том - 912 с.
В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.:Т3.
Под ред. И.Н.Жетковой. М.: Машиностроение 2001. – III том - 864 с.
Жуков Э.Л. Козарь И.И. и др. Технология машиностроения. Часть
:Учебное пособие – СПб : СПбГТУ 1999г. 59с.
:Учебное пособие – СПб : СПбГТУ 2000г. 498с.
:Учебное пособие – СПб : СПбГТУ 2000г. 59с.
Г. В. Бектобеков Н. Н. Борисова В. И. Коротков и др. Справочная
книга по охране труда в машиностроении. Под общей ред. О. Н. Русака.
Л. Машиностроение. Ленинградское отделение 1989. – 541 с.
Экономика и организация производства в дипломных проектах. Под ред. К.
М. Великанова. – Л.: Машиностроение 1986. – 186 с. [pic]

КАРТЫ НАЛАДКИ 4.cdw

-Размеры для справок
Карта наладки оп. 030

КАРТЫ НАЛАДКИ 2.cdw

-Размеры для справок
Карта наладки оп. 105-2

Погрешности при врезном шлифовании.doc

При врезном шлифовании отвод круга должен происходить мгновенно при
достижении заданного размера (уровня настройки d0). Однако отвод круга
всегда происходит с некоторым запаздыванием. Общее время запаздывания для
удобства анализа можно представить состоящим из четырех слагаемых
приведенных в формуле ( ):
tз.=tз.с+ tз.п + tз.к + tз.ф
где tз.с – время запаздывания связанное со схемой измерения детали;
tз.п – время запаздывания связанное с передаточным механизмом
tз.к – время запаздывания при выполнении окончательной команды;
tз.ф– время запаздывания связанное с формой обрабатываемой
поверхности и временем срабатывания системы.
Время запаздывания связанное со схемой измерения деталей tз.с
обуславливается тем что измерения при помощи большинства приборов для
круглого наружного и внутреннего шлифования осуществляется таким образом
что места контакта с деталью губок скоб приборов и шлифовального круга
смещены друг относительно друга на 900. В рассматриваемой двухконтактной
скобе предусмотрены специальные Г – образные губки чтобы контроль
шлифуемой шейки проходил в плоскости шлифовального круга. Опыты показали
что использование удлиненных губок сложной конфигурации в большинстве
случаев не вызывает дополнительных погрешностей но зато время
запаздывания связанное со схемой измерения детали tз.с=0 сек.
Время запаздывания связанное с передаточным механизмом прибора tз.п
существует у инерционных приборов (пневматических и емкостных) и
практически отсутствует у безынерционных приборов (индуктивных и
электроконтактных). Об инерционности приборов принято судить по их
амплитудно-частотным и фазо-частотным характеристикам которые
определяются с помощью тензометрических датчиков одни из которых
наклеиваются на плоских пружинах несущих губки скобы а другие – на
электронной схеме вторичного устройства измерения. Для рассматриваемого
устройства предлагается индуктивный преобразователь модели М-022-01
LMY-01. Время запаздывания связанное с передаточным механизмом
предложенного прибора определяется как время необходимое на
соответствующий сдвиг по фазе. При обычных условиях шлифования время
срабатывания прибора (быстродействие) или tз.п=004 сек.
Время запаздывания при выполнении окончательной команды tз.к определяется
от момента замыкания контактов окончательной команды до момента отвода
шлифовального круга как это показано на осциллограмме (рис. 01).
Рассматриваемая осциллограмма записана при использовании механизма отвода
шлифовального круга срабатывание которого происходит под действием пружины
при обесточивании магнита чем и объясняется резкий скачок тока на кривой
В случае использования механизма отвода шлифовального круга
срабатывание которого происходит при поступлении тока в магнит вместо
резкого скачка получим постепенное нарастание на кривой 1 что увеличит
время запаздывания при выполнении окончательной команды на определенную
величину в зависимости от типа магнита и конструкции механизма отвода. По
опытным данным получается tз.к=015-02 сек. когда магнит обесточивается
и tз.к=025-03 сек. когда ток поступает в магнит.
Рис.01. Осциллограмма для определения времени запаздывания выполнения
окончательной команды прибора tз.к и времени
– ток магнита реле электронного
блока; 2 – ток магнита механизма отвода
круга; 3 – сигнал при замыкании
контактов окончательной команды;
– сигнал при отводе шлифовального
Для исключения систематической составляющей времени запаздывания при
выполнении окончательной команды можно предложить вести настройку прибора
на заданный размер не по замыканию контактов окончательной команды а по
сигналу при отводе шлифовального круга. При этом необходимо провести ряд
экспериментов по определению tз.к и учесть величину снимаемого припуска за
этот промежуток времени.
Время запаздывания связанное с формой обрабатываемой поверхности и
временем срабатывания системы tз.ф. Временем срабатывания названо
наименьшее время сигнала которое необходимо для срабатывания механизма
автоматического прекращения шлифования (в нашем случае время срабатывания
равно tср.= tз.п=004 сек.).
Если бы срабатывание происходило при сколь угодно коротком сигнале
индуктивного преобразователя то даже при достижении уровня настройки на
одно мгновение прекращение шлифования произошло бы обязательно хотя и с
некоторым запаздыванием за счет других составляющих. Однако в существующих
системах время срабатывания не равно нулю а определяется структурой
системы и динамическими характеристиками отдельных элементов системы.
Например в электрической цепи рассматриваемого прибора активного контроля
имеются электромагнитные реле которые срабатывают только в том случае
если ток в катушке магнита достигнет определенного значения. В этом случае
временем срабатывания tср. является время нарастания тока в катушке магнита
(кривая 1 на рис.01) а на выходе мы получаем сигнал в виде напряжения
.10 В. Наличие влияния времени срабатывания хорошо иллюстрируется
осциллограммой на рис. 02 где времена замыкания контактов окончательной
команды t12 t34 и t56 меньше времени срабатывания а время t78 и t910 –
Поэтому прекращение сигнала произошло только при длительности сигнала
t78 которое и привело отводу шлифовальной бабки с запаздыванием tз.к а
по отношению к первому замыканию контактов окончательной команды возникло
дополнительное фиктивное запаздывание tз.ф.
Рис. 02. Осциллограмма для определения времени запаздывания связанного с
обрабатываемой поверхности:
- сигнал при отводе шлифовального круга; 2 – изменение
размера при врезном шлифо-вании в конце съема припуска на
выхаживание 100 мкм; 3 – сигналы при замыкании и
размыкании контактов окончательной команды
В большинстве случаев увеличение tз.ф приводит в основном не к уменьшению
точности а к снижению производительности шлифования. При обычных условиях
шлифования (n>100мин) в случае овальности детали (z=2) очевидно что при
подаче s>p·z·n·k время запаздывания tз.ф=0 сек. (k - размах колебаний
подвижного контакта окончательной команды равный погрешности формы).
Погрешность размера детали вследствие запаздывания Δз зависит от скорости
съема припуска (поперечной подачи s) в конце шлифования. При постоянной
скорости съема припуска погрешность размера определяется по формуле:
Δз=s· tз=s·( tз.с+ tз.п + tз.к + tз.ф)
где tз.с=0 сек.– время запаздывания связанное со схемой измерения детали;
tз.п=004 сек.– время запаздывания связанное с передаточным
tз.к=025 сек.– время запаздывания при выполнении окончательной
tз.ф=0 сек.– время запаздывания связанное с формой обрабатываемой
В технологическом процессе обработки вала червячного врезное шлифование
используется при шлифовании посадочной поверхности под зубчатое колесо
js5 с шириной шлифования 60 мм. Таким образом получим значение
Δз=10·(0+004+025+0)=29 мкм.
Для уменьшения погрешности размера необходимо подобрать такой цикл
шлифования который обеспечивает возможно меньший съем припуска в конце в

Спецификация скобы.spw

Каретка измерительная
Наконечник измерительный
Винт микрометрический
Пружина плоскопараллельная

КАРТЫ НАЛАДКИ 3.cdw

-Размеры для справок
Карта наладки оп. 100-2

ДОКЛАД.doc

Уважаемые члены ГАК Здравствуйте. Вашему вниманию представлен дипломный
проект на тему: «Технологический процесс изготовления червячного вала».
Задачей дипломного проекта является разработка технологического процесса
вала червячного и проектирование приспособлений для обеспечения высокой
точности изготовления червяка. Червячный вал предназначен для передачи
крутящего момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего
станка а поэтому особое внимание следует уделять точности изготовления
элементов зубчатого зацепления червячного вала что и решается в
представленном дипломном проекте.
Вал червячный представляет собой ступенчатую деталь без центрального
отверстия со шпоночной канавкой лысками для стопорения гаек червячной и
резьбовыми поверхностями. Деталь имеет средние размеры и высокую точность
исполнения поверхностей. Считается нежесткой деталью так как отношение
длины к среднему диаметру Ld>12 (Ld=57745=128). Вал изготовлен из
легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71 и проходит термическую обработку в
процессе механической обработки для улучшения обрабатываемости и снятия
остаточных внутренних напряжений.
Технологические задачи представляются в следующей последовательности:
Самыми точными поверхностями вала являются посадочные шейки под
подшипники (45k5) которые выполняются по 5-му квалитету.
Вспомогательная база M для определения положения шестерни также выполнена
по 5 квалитету (50js5) наружный диаметр делительного червяка имеет 6-ой
квалитет точности - поверхность (68h6). Наружный и средний диаметры
резьбовых соединений выполнены по 6-ой степени точности характерной для
резьб общего назначения. Боковые грани шпоночной канавки выполнены по 9-
ому квалитету точности а длина шпоночной канавки - по 15 квалитету.
Размеры с неуказанными отклонениями выполняются по 14-му квалитету.
Отклонения от круглости и профиля продольного сечения опорных шеек под
подшипники качения составляют не более 00016 мм. Требования по круглости и
овальности для поверхности М не должны превышать 0005 мм. К остальным
поверхностям требования по точности формы не предъявляются. Следовательно
допуски формы этих поверхностей не должны превышать 60% от поля допуска на
размер этих поверхностей.
Точность взаимного расположения
Допуски радиального биения посадочных поверхностей под подшипники качения
– не более 0.005 мм допуск радиального биения по наружному диаметру для
поверхности червяка и допуск радиального биения поверхности под ведущую
шестерню (поверхность М) – не более 0.008 мм. Допуски торцевого биения
буртиков вала: для правого подшипника и для опорной поверхности под
шестерню - не более 0.005 мм.
Шероховатость и физико-механические свойства поверхностей детали
Шероховатость базовых поверхностей под подшипники качения посадочной
поверхности под шестерню и торцовых поверхностей не должна превышать Ra=02
мкм. Шероховатость наружной поверхности червяка и боковых граней червячной
поверхности - Ra = 04 мкм. Шероховатость посадочной поверхности под
шпонку: по боковым граням - Ra = 32 мкм по внутренней поверхности - Ra =
мкм. Все остальные поверхности выполняются с шероховатостью Ra[pic]12.5
мкм так как к ним не предъявляются особые требования по условиям работы.
К детали предъявляется требование по твердости НRC = 59..63. Данной
твердости можно добиться применив в качестве термообработки цементацию в
газовом карбюризаторе и закалку с высоким отпуском для увеличения
долговечности детали
Заготовка изготавливается методом горячей объемной штамповки с
соответствующими припусками и напусками. В качестве альтернативного метода
получения заготовки может использоваться резка заготовок из проката (круг
Стоимость получения заготовки штамповкой оказывается в два раза большей
стоимости заготовки из проката но по коэффициенту использования материала
а также учитывая количество деталей и продолжительность обработки для
заготовки из проката (что влияет на износ режущего инструмента и затраты
энергоресурсов) экономически целесообразно выбрать заготовку-штамповку на
Таким образом окончательно принимаем в качестве заготовки – заготовку
получаемую штамповкой.
На основе типового технологического процесса изготовления червячного вала
мной был разработан техпроцесс состоящий из следующих операций и
обеспечивающий выполнение технологических задач: 1.Термическая
(нормализация) 2.Фрезерно-центровальная 3.Токарная с ЧПУ(черновая и
чистовая) 4.Вертикально-фрезерная(фрезеровать шпоночный паз и лыски
окончательно) 5.Круглошлифовальная и червячно-шлифовальная
предварительная (профиль червяка) 6.Термическая (цементация в газовом
карбюризаторе) 7.Центрошлифовальная 8.Токарная с ЧПУ(снятие
цементационного слоя) 9.Резьбофрезерная(нарезание резьбы гребенчатой
фрезой) 10.Термическая (закалка и низкий отпуск) 11.Центрошлифовальная
Круглошлифовальная и червячно-шлифовальная получистовые (профиль
червяка с припуском на чистовое шлифование) 13.Термическая
(стабилизирующий низкий отпуск)
Центрошлифовальная15.Круглошлифовальная предварительная (наружная
поверх-ность червяка окончательно) 16.Круглошлифовальная чистовая ( с
прибором активного контроля размеров шеек вала) 17. Червячно-шлифовальная
Также был произведен выбор оборудования и оснастки расчет режимов
резания и нормирование операций.
Для обеспечения технологического процесса мною были разработаны следующие
приспособления: технологическое приспособление-люнет система активного
контроля при чистовом шлифовании и нестандартное измерительное
приспособление для контроля биений шеек и торцов вала.
Применение люнета на обосновывается тем что на чистовых токарных
операциях нарезания витков червяка возникают большие силы резания. В данном
проекте предлагается модернизированное устройство неподвижного люнета на
основе существующих универсальных люнетов. Нижняя часть люнета – корпус 1
(см. рис.2.1.2) устанавливается на направляющих станины с помощью болта 10
и планки 8. Верхняя откидная часть–обойма 4 скрепляется корпусом 1 с
помощью накидного болта 9.
Кулачки в основании и крышке заменяются шарикоподшипниками 14 применение
которых позволяет производить обработку деталей на более высоких скоростях
и соответственно повысить точность и качество получаемой детали.
Система активного контроля.
В настоящее время все литературные источники рассматривают и рекомендуют
лишь два способа установки скоб на круглошлифовальных станках: установка
трехконтактных скоб 1 с помощью амортизатора 2 на кожухе 3 шлифовального
круга (рис.2.2.5 а) и установка двухконтактных скоб 1 с помощью механизма
подвода - отвода 2 на столе 6 станка (рис.2.2.5 б).
К недостаткам следует отнести трудность автоматизации ввода измерительной
скобы в рабочее положение и ее вывода необходимость в значительном ходе
при вводе и выводе скобы для установки и съема обрабатываемых деталей на
станке низкая жесткость в направлении продольной подачи что исключает
возможность продольного шлифования и вызывает большую погрешность
Крепление двухконтактных скоб на столе станка имеет ряд недостатков
препятствующих их широкому использованию на универсальных
круглошлифовальных станках:
Затрудняется установка деталей особенно тяжелых в центрах станка.
Контроль шлифуемой шейки осуществляется лишь в одном ее сечении что
исключает желательный контроль конусности.
Подвод и отвод скобы производится специальным обычно гидравлическим
Установка скобы на столе станка но со стороны шлифовального круга
(рис.2.2.5 в) уже не затрудняет установку детали в центрах а в остальном
не отличается от предыдущей (рис.2.2.5 б).
Крепление скобы к шлифовальной бабке (рис.2.2.5 г) устраняет недостатки
присущие креплению скобы на столе станка. Однако крепление скобы к
шлифовальной бабке не обеспечивает постоянства установки по линии центров
станка поэтому по мере износа шлифовального круга измерительные
наконечники перемещаются относительно детали и возникает дополнительная
погрешность из-за непараллельности наконечников.
Отметим что при любом варианте крепления двухконтактной скобы к
шлифовальной бабке или станине станка (рис.2.2.5 г д е ж з) продольное
шлифование сопровождается скольжением измерительных наконечников вдоль
обрабатываемой шейки но это не приводит к заметным дополнительным
погрешностям ввиду высокой жесткости крепления губок и скоб в направлении
Крепление скобы к станине станка (рис.2.2.5 д) устраняет недостатки
крепления скоб на столе станка и обеспечивает постоянство установки скобы
по линии центров станка.
Крепление скобы 1 (рис.2.2.5 е) к станине станка 5 с помощью каретки 2 с
направляющими в виде упругого параллелограмма из плоских пружин
обеспечивает постоянство установки скобы по линии центров станка за счет
имеющегося упора и позволяет осуществлять подвод и отвод скобы с помощью
специальной связи 7 со шлифовальной бабкой. Испытание этого устройства
выявило ряд специфических недостатков значительно ограничивающих его
Для увеличения хода скобы необходимо увеличить длину плоских пружин
упругого параллелограмма а увеличение длины приводит к потере их
устойчивости особенно при сильном прогибе пружин.
Наличие связи 7 (рис.2.2.5 е) которая должна быть регулируемой для
компенсации износа шлифовального круга что усложняет конструкцию
рассматриваемого устройства.
Более удачными являются варианты крепления скобы показанные на рис.
2.5 ж и з. Скоба 1 подвешивается с помощью упругого параллелограмма к
скалке 2 которая прикрепляется либо к корпусу шлифовальной бабки 4 либо к
кожуху 3 шлифовального круга. В рабочем положении скоба упирается в
постоянный упор 7 прикрепленный к станине 5 станка что обеспечивает
постоянство установки скобы по линии центров станка.
Таким образом наиболее целесообразными вариантами скоб активного
контроля при шлифовании на универсальных круглошлифовальных станках
являются представленные на рис. 2.2.5 д ж з которые имеют следующие
) возможность продольного и врезного шлифования;
) обеспечивается постоянство установки скобы по линии центров станка;
) не требуется переустановка скобы по длине стола при шлифовании деталей
) при продольном шлифовании возможен одновременный контроль конусности
облегчается установка деталей в центрах.
Контрольно-измерительное устройство изображенное на чертеже
представляет собой приспособление для активного контроля наружных
цилиндрических поверхностей деталей при шлифовании на круглошлифовальном
станке модели 3М151.
Контроль вала в процессе обработки методами врезания или продольной
подачи осуществляется двухконтактной индуктивной скобой 1 оснащенной
индуктивным преобразователем модели М-022-03 фирмы “Микромех”.
Автоматизация перемещения измерительной скобы для предотвращения
повреждения губок прибора и ориентация скобы по отношению к шлифуемой
заготовке обеспечивается пневмоцилиндром 1111-40×20 ГОСТ 15608-81.
Контрольное приспособление
Проектирование индивидуального средства измерения обусловлено тем
что для данной детали запланирован среднесерийный тип производства и для
быстроты контроля удобно применить комплексное устройство благодаря
которому мы сможем контролировать одновременно несколько параметров
детали: радиальное биение опорных шеек под подшипники наружной поверхности
червяка и поверхности под зубчатое колесо со шпоночным пазом а также
торцевые биения установочного торца детали и буртика вала для правого
подшипника относительно общей оси опорных шеек подшипников. Это сократит
время на операции технического контроля.
Остальные параметры контролируются стандартными методами измерения:
штангенциркулями микрометрами рычажными и гладкими нутромерами и

Плакат схем установки 1.frw

КАРТЫ НАЛАДКИ 1.cdw

-Размеры для справок
Карта наладки оп.020-2