Разработка техпроцесса изготовления вал-шестерни

Вал-шестерня(курсовой прект).cdw

Коэффициент смещения
Предельные отклонения измери-
тельного межосевого расстояния
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Твердость зубьев HRC 58 63.
После термообработки произвести обкатку и
Заусенцы и острые кромки не допускаются.

Чертеж1.cdw

поковка.cdw

Поковка не должна иметь флокенов
зачистка поверхностных дефектов
на глубину 50% фактического припуска на механическую
ГОСТ 3.1105-84 форма 8
Материал - сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Окалину удалить и зачистить
заковы не допускаются.
Остальные ТТ по ГОСТ 8479-70
Маркировать: номер паспорта качества ОТК.
Припуски и допуски по ГОСТ7829-70
Неуказанные радиусы закруглений не более 8 мм.

записка.doc

Служебное назначение
Техническая характеристика изделия и детали
Описание изделия и принципа работы
Технологическая часть
Качественный и количественный анализ технологичности
Маршрутное описание технологического процесса. Выбор баз
Определение варианта получения заготовки
Расчёт выбранной заготовки
Расчёт режимов резания
Выбор станочного оборудования на операции приспособлений режущего и мерительного инструментов
Конструкторская часть
Проектирование станочного приспособления
Анализ исходных данных и формулирование служебного назначения приспособления
Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении
Выбор схемы базирования и описание работы приспособления
Погрешность базирования при установке на призму
Силовой расчёт приспособления
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия
Определение сил и моментов резания
Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз
Расчёт коэффициента надёжности закрепления К
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри
Расчет приводов зажимных устройств
Расчет приспособления на точность
1 Служебное назначение и описание принципа работы изделия и детали.
Деталь типа тело вращения – вал-шестерня предназначена для передачи крутящего момента в редукторе имеет две шейки под подшипники шестерню и шпоночный паз на входном конце.
Программа выпуска по заданию составляет 5000 шт.
2 Техническая характеристика изделия и детали.
Изделие – редуктор зубчатый цилиндрический двухступенчатый предназначен для увеличения передаваемого крутящего момента и может быть использован во многих механизмах – лебёдка станция приводная транспортёров станция натяжная и др.
Редуктор имеет общее передаточное число i=241.
Материал детали вала-шестерни – сталь 45 (заменитель материал – сталь 40Х) имеет следующие механические химические и технологические свойства:
Материал детали – сталь 45 ГОСТ 4543-71.
Химический состав и механические свойства занесём в таблицу 1.1 и 1.2
Таблица 1.1 - Химический состав стали 45.
Предельная допустимая концентрация вредных примесей в стали 45 следующая:
S (не более) 0.04% фосфор (не более) 0.035%
Таблица 1.2 - Механические свойства стали 45
Сталь 45 в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми сталями имеет более высокую прочность при более низкой пластичности. Хорошо обрабатывается резанием.
3 Описание изделия и принципа работы.
Изделие – редуктор – состоит из корпуса (картера) крышки и трёх валов с передающими крутящий момент шестернями. Валы крепятся в корпусе с помощью радиальных шариковых подшипников. Зубчатые зацепления в редукторе – косозубое что обеспечивает большую плавность работы пятно контакта бесшумность по сравнению с прямозубым зацеплением.
- масловым указателем – для определения уровня масла в картере;
- пробкой-воздушником – для стравливания возможного избыточного давления вследствие повышения температуры масла в процессе работы редуктора;
- смазывающим маслом.
На входном конце вала установлен шкив который приводится в движение от электродвигателя мощностью 9 л.с. и частотой вращения 945 обмин.
1 Качественный и количественный анализ технологичности
Продолжение таблицы 2.1
Анализ проводим по методике описанной в методических указаниях [16].
Для качественной оценки технологичности отдельных групп элементов необходимо воспользоваться распределением их по функциональному признаку. В качестве таких функциональных признаков обеспечивающих требуемый уровень качества продукции и снижение материальных и трудовых затрат можно выделить следующие функции:
F1. Обеспечить свободное врезание и выход режущего инструмента.
F2. Обеспечить точность.
1. Обеспечить рациональные условия базирования.
2. Обеспечить рациональную простановку размеров.
F3. Обеспечить достаточно высокий уровень жёсткости детали и режущего инструмента.
F4. Обеспечить унификацию конструктивных элементов.
F5. Обеспечить удобство составления программ для станков с ЧПУ.
F6. Повысить эффективность использования станков с ЧПУ и обрабатывающих центров.
F7. Снизить объём ручных операций и слесарной доработки.
Перед выделением вышеуказанных функций необходимо выделить конструктивные обрабатываемые элементы для которых будет производиться оценка. Анализ осуществляется в следующей последовательности:
). В соответствии с конкретным исполнением детали осуществляется подбор необходимых технологических функций
). Для каждой функции определяется коэффициент весомости (значимости) по сравнению с остальными функциями. Коэффициент весомости каждого показателя Ki определяется экспертным путём по их приоритету а их суммарное значение т.е. весовые показатели нормированы на единицу.
). Проводится экспертная оценка качества исполнения функций. Для этой цели конструкция рассматриваемой детали оценивается с позиции реализации каждой из выбранных функций в виде вербальных оценок «хорошо» «удовлетворительно» «неудовлетворительно».
). Рассчитывается комплексный показатель качества реализации рассматриваемых функций (Ak) оценивающий технологичность детали по качественным признакам рассчитанный как средняя величина из суммы бальных оценок с учётом коэффициентов весомости каждой функции:
Ki – коэффициент весомости (значимости) каждой функции.
Так как комплексный показатель технологичности для всех конструктивных элементов детали Ак > 3 то общая оценка технологичности удовлетворительная.
1.1 Количественный анализ технологичности
). Коэффициент унификации конструктивных элементов :
гдеQу. э – число унифицированных конструктивных элементов;
Qэ – число конструктивных элементов в детали.
Согласно таблице 1 общее число конструктивных элементов составляет 18т.е. Qэ =18. В составе детали унифицированными элементами являются фаски канавки зубья т.е. Qу. э=8.
). Коэффициент стандартизации конструктивных элементов:
гдеQс. э – число стандартизованных конструктивных элементов;
Среди общего числа конструктивных элементов стандартизованными являются шпоночный паз зубья и т.д. т.е. Qс. э=7.
). Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей :
гдеDО.С. – число поверхностей обрабатываемых стандартным режущим инструментом;
DО.П. – число поверхностей подвергаемых механической обработке.
Для шпинделя DО.С.=DО.П т.е. KС.О.П=1.
). Коэффициент обработки поверхностей:
где:Dо.п. – число поверхностей подвергаемых механической обработке;
Dп – общее число поверхностей детали.
Dо.п = Dп = 18. Тогда: КОП = 0.
). Коэффициент повторяемости поверхностей:
гдеDн — число наименований поверхностей Dн=6.
). Коэффициент использования материала:
гдеМдет. – масса детали Мдет=68 кг;
Мзаг. – масса заготовки Мзаг=95 кг.
). Коэффициент обрабатываемости материала:
гдеTо. – основное время обработки рассматриваемого материала;
То’ – тоже для базового материала (сталь 45).
). Коэффициент точности обработки:
гдеA – квалитет обработки;
n – число размеров соответствующего квалитета.
). Коэффициент шероховатости поверхности .
гдегде Б – числовое значение параметра шероховатости (предпочтительно по параметру Ra);
n – число поверхностей с соответствующим числовым значением параметра шероховатости (например по параметру Ra.)
). Комплексный показатель технологичности [1 с. 16]:
аi – коэффициент весомости i-го показателя технологичности.
Таблица 2.2 - Сводные данные количественных показателей технологичности
Показатель технологичности
Коэффициент весомости аi
Т.к. Бк = 3 то общая оценка технологичности удовлетворительная.
Тем не менее надо стремиться к увеличению коэффициента использования материала. Также можно повысить КОП за счет применения способов получения высокоточных заготовок но в условиях мелкосерийного производства данное направление повышения технологичности бесперспективно.
2 Маршрутное описание технологического процесса. Выбор баз
Проанализировав конструкцию детали на технологичность определив тип производства и выбрав вид получения заготовки разработаем маршрут механической обработки детали.
Технологические базы(пов-ти)
Токарный с ЧПУ 16А20Ф3С32
0 Вертикально -фрезерная
Вертикально- фрезерный 6Р13
Зубофрезерный 5А352П
0 Круглошлифовальная
Круглошлифовальный 3Б151
Зубошлифовальный 5Д833
3 Определение варианта получения заготовки.
Выбор и методы получения заготовки.
Для данного типа детали (тело вращения) и объёма производства предполагается два способа получения заготовки:
- ковка в закрытыхоткрытых штампах.
Определение параметров заготовки.
Припуски на обработку и допуски размеров на поковки определяются по ГОСТ 7505 – 89. Из вышеупомянутого источника определяем что деталь имеет следующие обозначения:
класс точности – Т3 что соответствует получению заготовки на штамповочных молотах;
группа стали – М2 что соответствует стали 40Х;
степень сложности заготовки – С3;
исходный индекс –12.
В соответствие с этими обозначениями рассчитаем припуски на обработку и допуски размеров.
Припуски и кузнечные напуски на сторону.
Основные припуски на размеры (табл.3 )
– диаметр 60 и чистота поверхности
– диаметр 48 и чистота поверхности
– диаметр 40 и чистота поверхности Ra16
Дополнительные припуски учитывающие:
Отклонение от плоскостности – 05 мм (табл.5);
Смещение от поверхности разъёма штампа – 03 мм (табл.4);
Размеры поковки и их допускаемые отклонения:
Диаметр 60: 64+(19+03)2=694мм – принимаем 74мм
Диаметр 48: 48+(2+03)2=532мм – принимаем 58мм
Диаметр 40: 40+(2+05)2=45мм – принимаем 50мм
Допускаемые отклонения размеров поковки (табл.8):
Радиус закругления наружных углов минимальный – 20 мм (табл.7).
Штамповочный уклон принимаем 7°.
Таблица 3.1 - Припуски и допуски на обработку.
Радиусы закруглений наружный R = 3..5 мм. Штамповочные уклоны наружных поверхностей - 7°.
Рис. 7.1 – Заготовка – поковка
Элементы припуска мкм
Расчетный припуск 2zmin мкм
Расчетный размер dр мм
Предельные размеры мм
Предельные припуски мкм
Рассчитаем аналитически припуск на диаметр 40мм.
Расчёт ведём по формулам:
Промежуточные данные заносим в таблицу.
Получили значение диам.
Определим размеры заготовки для проката.
C учётом максимального диаметрального размера 60 длины детали и ближайшего значения диаметра проката принимаем диаметр проката 70.
Стоимость заготовки из проката ориентировочно может быть определена по формуле:
С=Mз*S-(Mз-Мд)*Sотх руб.(18)
где Mз и Мд – масса заготовки и готовой детали соответственно кг;
Мз=72 кг – масса заготовки поковки
Мз=115 кг – масса заготовки из проката.
S – цена 1 кг металлопроката (сталь низколегированная - 145 руб.);
Sотх – стоимость 1 кг отходов (стальная стружка – 15-20 руб.).
С=115*145-(115-53)*20=1543 р.
Стоимость штампованной заготовки можно определить как:
С=Sз*Мз*Кс*(5000N)015*Км*Кв руб. (19)
где Sз – стоимость 1 кг штамповки принимаемая для штамповок – 270 руб;
Кс – коэффициент сложности; поковки с незначительно меняющимся сечением – 1.0;
Км – коэффициент материала ( низколегированная – 1.1 1.84);
Кв – коэффициент массы заготовки (до 1 кг – 1.2; до 10 кг – 1.04 до 60 кг – 0.9; до 250 – 0.85).
С=270*72*1(50005000)*015*15*104=455 р.
Так как тип производства является серийным то использование штампов в данном случае оправданно.
5 Расчёт режимов резания.
Расчет режимов резания можно проводить двумя методами: аналитическим и табличным.
Расчёт произведём аналитическим методом.
При глубине резания до 4 мм
Szтаб = 008 – 01 ммзуб - подача на зуб фрезы
Принимаем Sz =01 ммзуб
Назначаем скорость резания
Vтаб =67 ммин при НВ=220 глубине резания до 4 мм
Киv – поправочный коэффициент в зависимости от марки твердого сплава фрезы
Определяем число оборотов фрезы
Nрас = (1000 Vрас) ( D) (21)
Nрас = (1000 Vрас) ( D) =871х 1000(314 х 125) =222 обмин
Округляем до ближайщего станочного значения оборотов шпинделя
Принимаем Nф= 250 обмин
Vф = D Nф1000 = 314 х 250 х 125 1000 = 98 ммин
Сила резании при фрезеровании определяется по формуле:
Хр=086; yр=074; zр=100; qp=-086; D=160мм; B=90мм.
Эффективная мощность при фрезеровании рассчитывается по формуле:
Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.
Назначаем подачу при диаметре сверла 4 мм
Рекомендуемая скорость резания 15-25 ммин
Назначаем Vтаб = 15 ммин
Км – коэффициент обрабатываемости
Км = 056 при НВ = 220 (cм. точение)
V рас = 15 х 056 = 84 ммин
Определяем число оборотов сверла
Nрас = 1000 Vрас ( D) = 1000 х 84 314х 4=668 обмин
Ближайшее станочное значение оборотов шпинделя 630 800
Принимаем Nф = 630 обмин
Vф = D Nф1000 = 314 х 4 х 6301000 = 79 ммин.
Крутящий момент при сверлении рассчитывается по формуле:
СM=39 D=63мм s=0.02 ммоб y=08; kM==122
Эффективная мощность при сверлении определяется по формуле;
Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на токарную операцию а именно – точение поверхности диаметром 84мм.
В качестве инструмента выбираем токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 габаритными размерами 16x10x100 мм по ГОСТ 18879 – 73.
Определим глубину резания по формуле:
где D = 50 мм – диаметр заготовки
d = 42 мм – диаметр обработанной поверхности.
Подставляя известные величины в формулу получим:
t = (50 – 42) 2 = 4 мм
Так как высоких требований к обрабатываемой поверхности не предъявляется и глубина резания невелика то принимаем подачу S=0.7 ммоб.
Скорость резания определяется по формуле:
V = Cn (Tm × tx × Sy) × Kn (28)
где Т - среднее значение стойкости мин;
(при одноинструментной обработке Т=60 мин)
t = 4 мм - глубина резания;
S=0.7 ммоб – подача;
Значение коэффициентов Cn и показателей степеней выбираем из таблицы справочника.
Получаем: Cn = 340 x = 0.15 y = 0.45 m = 0.2.
Коэффициент Kn определяется по формуле:
Kn = Kmn × Kпn × Kun(29)
где Kmn - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;
Kпn - коэффициент учитывающий состояние поверхности;
Kun - коэффициент учитывающий материал инструмента.
Определим коэффициент Kmv по формуле:
Kmn= Kr × (750sв)nv(30)
где Kr = 1.0 – коэффициент зависящий от группы стали;
sв = 980 МПа – предел прочности для стали 40Х.
Приняв Kпn = 0.8 Kun = 1 nv = 1.75 подставляя известные величины в формулу получим:
Kmn = 1.0 × (750980)1.75 = 1.44
Kv = 1.44 × 0.8 × 1.0 = 1.15
Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу получим:
V = 340 (500.2 × 30.15 × 0.70.45) × 1.15 = 112 ммин
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле:
n = 1000×v(p×D) мин-1(31)
где D = 50 мм – обрабатываемый диаметр.
n = 1000×112(p×50) = 402 мин-1
Уточнив по паспорту станка принимаем n=400 мин-1.
Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле:
V = p×D×n1000 ммин(32)
V = p×50×4001000 = 111 ммин.
Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x y z и называются соответственно Px Py Pz. Наибольшей из них является сила Pz поэтому дальнейший расчет ведем по ней.
Pz = 10×Cp × tx × Sy × nn × Kp Н(33)
где Cp = 200 – коэффициент;
Kp - поправочный коэффициент определяем по формуле:
Kp = Kmp × Kap × Kgp × Klp × Ktp(34)
где Kap - коэффициент зависящий от главного угла в плане;
Kgp - коэффициент зависящий от переднего угла;
Ktp - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.
Kmp - коэффициент зависящий от материала заготовки определяется как:
где n =1 – показатель степени.
Kmp = (980750)1 = 0.81
По табл. выбираем:ap = 0.98 ;Kgp = 1.15 ; K Ktp = 0.87.
Kp = 1× 0.98 × 1.15 × 1× 0.87 = 0.81
Подставив все вычисленные значения в формулу получаем:
Pz = 10 × 200 × 31 × 0.70.75 × 2000 × 0.81 = 1695 H.
Определим мощность необходимую для осуществления процесса резания по формуле:
Nрез = Pz × Vд (60×1020) кВт(36)
Nрез = 1695×111(60×1020) = 3.4 кВт
Фрезерование шпоночного паза
Материал фрезы - твердый сплав Т15К6
Фреза D=8 Sz = 0.05 ммзуб
Подача при врезании Sвр = 0.01ммоб
Назначаем скорость резания фрезы
При глубине резания до 20 мм подаче Sz=0.05 ммзуб
При НВ 220 Км = 0.56
Кт – коэффициент зависящий от стойкости фрезы
Кт = 1 - при стойкости 40-60 мин
Km – коэффициент учитывающий вид обработки
При обработке паза Km =0.8
Kv=0.56 х 0.8 = 0.45
Vрас= 36 х 0.45 = 16.2 ммин
Nрас = 1000 Vрас ( D) = 16.2 х 1000 (3.14 х 8)=257
ближайщие значения N=315 250
Принимаем Nфак = 250 обмин
Vфак= D Nфак1000=157 ммин.
Назначаем режимы резания при сверлении.
По таблицам справочника при 6 определяем s=02 ммоб
V=12.5 ммин n=200 обмин.
Хр=086; yр=074; zр=100; qp=-086; D=20мм; B=20мм.
Назначаем режимы резания при зубофрезеровании:
Скорость вращения детали – n1=50 обмин s=3 ммоб заготовки скорость вращения фрезы – n2=125 обмин. Общая скорость резания – 105 ммин.. Эффективная мощность определяется по формуле:
Ср=24 y=10; s=3 ммоб заготовки m=3.
Назначаем режимы резания при шлифовании шеек.
По таблицам справочника при 40 определяем s=015 ммоб
V=178 ммин n=250 обмин.
Назначаем режимы резания при зубошлифовании.
По таблицам справочника при 60 определяем s=015 ммоб
V=165 ммин n=250 обмин.
6 Выбор станочного оборудования на операции приспособлений режущего и мерительного инструментов
По опыту многих отечественных машиностроительных заводов и зарубежных фирм в современных условиях мелкосерийного производства с большой номенклатурой выпускаемой продукции наиболее выгодно использование универсального оборудования с ЧПУ предназначенное для автоматизации данного типа производства и имеющего возможность быстрой переналадки.
Фрезерование торцев центровку и сверление резьбовых отверстий производим на расточном станке 2К636Ф1.
Таблица - Технические характеристики:
Диаметр выдвижного шпинделя
Внутренний конус в шпинделе Морзе не более
Наибольший диаметр расточивания
Наибольшее продольное перемещение выдвижного шпинделя
Пределы расстояний от оси шпинделя до стола
Размеры рабочей поверхности стола
Наибольшее перемещение стола мм:
Пределы чисел оборотов выдвижного шпинделя в минуту
Пределы подач стола и шпиндельной бабки 1
Пределы подач шпинделя
Ускоренный ход мммин:
шпиндельной бабки и стола
метрическая шаг в мм
дюймовая число ниток на один дюйм
Мощность главного электродвигателя
Точение вала производим на токарно-винторезном станке 16А20Ф3С32
Станок предназначен для токарной обработки поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности.
По заказу станок может оснащаться системой ЧПУ и электроприводами как отечественного производства (NC-210) так и производства зарубежных фирм Siemens Fagor Heidenhain.
Станок может выпускаться в специальном и специализированном исполнениях в соответствии с наладками согласованными с Заказчиком. Область применения станка: мелкосерийное и серийное производство.
Таблица – Технические характеристики
Технические характеристики
Класс точности станка по ГОСТ 8-82
Наибольший диаметр изделия устанавливаемого над станиной
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия
Наибольшая длина обрабатываемого изделия в зависимости от применяемой инструментальной головки
при 6-позиционной головке
при 8-позиционной головке
при 12-позиционной головке
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах
Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе
Наибольший ход суппорта
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи
Количество управляемых координат
Количество одновременно управляемых координат
Точность позиционирования
Диапазон частот вращения шпинделя
Максимальная скорость быстрых перемещений
Количество позиций инструментальной головки
Мощность привода главного движения
Суммарная потребляемая мощность
Габаритные размеры станка
длина (с транспортером стружкоудаления)
Масса станка (без транспортера стружкоудаления)
Род тока питающей сети
Переменный трехфазный
Особенности конструкции
высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм
мощный привод главного движения включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку обеспечивающий наибольший крутящий момент на шпинделе до 800 Нм
жесткая инструментальная головка
термообработанные шлифованные направляющие станины обеспечивающие длительный срок службы и повышенную точность обработки
надежная защита шариковинтовых пар
безопасное с современным дизайном ограждение зоны резания
комплект вспомогательного инструмента для 8-ми позиционной инструментальной головки
комплект режущего инструмента
центр упорный 7032-35 Морзе 5ПТ ГОСТ 13214-79
центр вращающийся высокооборотный СИЗ-7032-0685
комплект инструмента для обслуживания станка
Исполнение по заказу
замена системы ЧПУ на системы NC200 Микрос 12Т Sinumeric 802C Sinumeric 802D и др.
замена 8-ми позиционной инструментальной головки на 6-ти или 12-ти позиционную
замена электо-механического патрона зажима головки на трехкулачковый патрон диаметром 250 с ручным зажимом
замена электо-механического привода пиноли задней бабки на ручной
транспортер стружкоудаления
патрон четырехкулачковый диаметром 350
центр упорный 7032-0043 Морзе 6ПТ
Выбранный станок полностью удовлетворяет всем требованиям на токарную операцию.
Фрезерование шпоночного паза производим на вертикально-фрезерном станке 6Р13;
Станок предназначен для фрезерной обработки мерными и немерными фрезами шириной от 4 до 25мм и глубиной до 26мм. Точность обрабатываемого паза по N9 шероховатость обработанных поверхностей паза: стенки Rz20 дна - Rz40.
Наличие на станке автоматических циклов обработки пазов оснащение самоцентрирующимися тисками и механизмом зажима инструмента позволяет существенно расширить его технологические возможности.
Таблица - Технические характеристики станка 6Р13
Наименование параметров
Размер рабочей поверхности стола мм
Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки мм
Ширина обрабатываемого паза мм
Максимальная глубина паза мм
Продольное перемещение фрезерной головки мм
Наибольшее перемещение гильзы шпинделя мм
Установочное перемещение стола мм
Величина разбивки обрабатываемого паза при калибровке мм
Пределы рабочих подач фрезерной головки мммин продольной
при однопроходном цикле
при маятниковом цикле
Пределы частот вращения шпинделя мин-1
Мощность электродвигателей приводов установленных на станке кВт
Габаритные размеры станка мм
Шлифование наружных поверхностей производится на круглошлифовальном станке модели 3М151. Его технические характеристики указаны в таблице.
Таблица – Технические характеристики станка 3М151
Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки мм
Наибольшая длина устанавливаемой заготовки мм
Высота центров над столом мм
Наибольшее продольное перемещение стола мм
Угол поворота стола град.
против часовой стрелки
Скорость автоматического перемещения стола ммин
Частота вращения шпинделя заготовки обмин
Частота вращения шпинделя шлифовального круга обмин
Наибольшие размеры шлифовального круга мм
Перемещение шлифовальной бабки мм
на одно деление лимба
за один оборот рукоятки
Мощность двигателя привода главного движения кВт
(с приставным оборудованием) мм
Масса (с приставным оборудованием) кг
Зубофрезерование производим на шлицефрезерном станке модели 5Б352П
Полуавтомат шлицефрезерный повышенной точности
Полуавтомат шлицефрезерный повышенной точности с горизонтальной осью изделия предназначен для нарезания шлицевых валов прямозубых и косозубых цилиндрических колес а также звездочек червячными фрезами методом обката.
Перед обработкой заготовка зажимается в приспособлении которое крепится к торцу левой шпиндельной бабки и при необходимости поджимается центром правой бабки.
Червячная фреза устанавливается на оправке в суппорте который соединен со стойкой перемещающейся по плоским направляющим салазок в радиальном направлении.
Осевая подача фрезы осуществляется за счет перемещения салазок по плоским горизон- тальным направляющим станины.
С целью повышения стойкости червячной фрезы за счет использования режущих кромок по всей длине она периодически перемещается в осевом направлении (шифтинг).
Технические характеристики:
Высота центров над станиной мм
Наибольшая длина заготовки мм
Диаметры обрабатываемых зубчатых колес мм
Наибольшая длина нарезаемых шлицев мм
Наибольший угол наклона зубьев град
Наибольшая длина червячных фрез мм
Наибольший диаметр червячных фрез мм
Наибольшее перемещение червячной фрезы (шифтинг) мм
Диапазон частоты вращения шпинделя червячной фрезы мин-1
Диапозон рабочих осевых подач мммин (ммоб)
Скорость быстрых перемещений фрезы мммин
Мощность привода главного движения кВТ (трехскоростной электродвигатель)
Суммарная мощность двигателей кВт
Точность обработки зубчатых колес по DIN3962
Габаритные размеры мм
Масса полуавтомата (вместе с отдельно расположенными агрегатами и гидрооборудованием) кг
Зубошлифование производим на зубошлифовальном станке модели 5Д833
Зубошлифовальный станок предназначен для шлифования цилиндрических прямозубых и косозубых колес в серийном и крупносерийном производстве. По сравнению с другими способами шлифования (профильным кругом с единичным делением дисковыми и тарельчатыми кругами методом обкатки с единичным делением и т.д.) метод непрерывной обкатки позволяет в 4-5 раз повысить производительность труда. На станке производится правка одно- и двухзаходных червячных кругов одно - и многониточными накатниками и алмазными резцами
Дополнительная комплектация
Накатанные червячные шлифовальные круги М=1; 3; 35; 4; 45; 5; 55; 6
Резцы алмазные для правки червячных шлифовальных кругов М=05-10; 10-25; 25-50; 55-80
Приспособление для правки червячного круга алмазными роликами
Выбор средств технологического оснащения (станочных приспособлений измерительного и режущего инструмента).
В условиях единичного производства целесообразно использование универсальный контрольный инструмент и измерительные приборы. В соответствии правил порядка выбора измерительных средств в зависимости от измеряемого размера и величины допуска на изготовление и допускаемой погрешности измерения выбираем следующие измерительные средства.
Линейка 500 ГОСТ 427-75
Фрезерно-центровальная
Штангенциркуль ШЦ-III-250-630-005 ГОСТ 166-89
Штангенциркули: ШЦ-II-250-005 ШЦ- II -250-630-01-1 по ГОСТ 166-89
Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90.
Линейка 300Д ГОСТ 427-75
Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80
Штангенциркуль ШЦ-1-125-01 по ГОСТ 166-89
Микрометр МК 50-1 по ГОСТ 6507-90. (Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)
Штангензубомер ШЗ ГОСТ 168-73
Биениемер Б-10М; Нормалемер НЦ-1
Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90. (Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)
Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80 Биениемер Б-10М; Нормалемер НЦ-1
Выбор режущего инструмента.
Выбор режущего инструмента является очень важным шагом в технологическом проектировании. Ведь в большей степени экономическая эффективность производства зависит от качества и правильного выбора режущего инструмента.
Операция 010 – расточная.
Фрезерование торцов:
Выбираем фрезу 2214-0159 ВК8 ГОСТ 9473-80
Сверление центровых отверстий:
Выбираем стандартную центровку 2317-0119 по ГОСТ 14952-75
Операция 015 – токарная с ЧПУ.
Выбор системы крепления режущей пластины.
Данная конструкция обеспечивает наиболее жёсткое крепление режущих пластин. Возможность использования двусторонних пластин.
Выбор типа державки и формы режущей пластины.
Выбор державки и пластины зависит главным образом от профиля обрабатываемой поверхности типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без) и определяется главным и вспомогательным углами в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления и принимая во внимание возможные направления подачи инструмента делаем выбор необходимого типа державки и формы пластины:
-двусторонняя пластина. Позитивная геометрия для черновой получистовой и чистовой обработки сталей.
-выбираем типы державок: PCLNR2525M12 в соответствии с присоединительным размером инструментальной головки используемого оборудования (станок 16К20Ф3С43 с ЧПУ)
Выбор размера режущей пластины.
Размер пластины определяется максимальной величиной глубины резания для данной операции t формой пластины её конструкцией (1- или 2-сторонняя) а также величиной главного угла в плане.
Основным параметром при выборе размера пластины является эффективная длина режущей кромки.
Максимальные значения величины в зависимости от формы пластины показаны на рисунках:
Размер пластины выбираем минимальным исходя из условия:
-фактическая эффективная длина режущей кромки в зависимости от глубины резания t и величины главного угла в плане .
-максимальное значение величины в зависимости от формы пластины.
Фактические значения с учётом глубины резания и главного угла в плане приведены в таблице ниже:
Исходя из сказанного выше выбираем пластину : CNMG 12 04 08-49
Выбор радиуса при вершине пластины.
Для обеспечения прочности рекомендуется выбирать максимально возможный радиус при вершине .
При возникновении вибраций следует выбрать пластины с меньшим радиусом
Выбираем радиус при вершине =08.
Выбор присоединительного размера державки и посадочного гнезда пластины.
Присоединительный размер державки определяется типом используемого оборудования. При возникновении нескольких вариантов предпочтение отдают тому при котором сечение державки максимально а вылет – минимален.
Посадочное гнездо в выбранной державке должно соответствовать форме и размеру используемой пластины.
В нашем случае пластина: CNMG 12 04 08-49
державка PCLNR 2525M12
Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины.
Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины зависит от нескольких факторов:
). Тип обрабатываемого материала по ISO:
Обрабатываемый материал сталь 40Х – группа М по
). Условия обработки:
Условия обработки нормальные;
). Область применения твёрдого сплава:
Наиболее подходящим для нашего случая является сплав Т15К6.
Для обработки детали «Вал» выбран резец токарный с многогранной неперетачиваемой пластиной (ромбической) с типом крепления пластины одноплечий прихват.
Кодировка державки по ISO: PCLNR 2525M12
Кодировка пластины по ISO: CNMG 12 04 08-49
Операция 025 – шпоночно-фрезерная.
В качестве режущего инструмента выбираем фрезу шпоночную по ГОСТ 9140-78
Операция 035 – круглошлифовальная.
Выбираем круг шлифовальный по ГОСТ 2424-83
200х20х32 63А 25-П СМ К 35мс А 1кл.
Выбор станочного приспособления
Станочное приспособление
Приспособление станочное зажимное
Патрон пневматический самоцентрирующийся;
Центр вращающийся А-1-5-Н ГОСТ 8742-75
Приспособление специальное
Хомутик 7107-0066 по ГОСТ 16488-70;
1 Проектирование станочного приспособления
1.1 Техническое задание
Спроектировать установочно-зажимное приспособление под детали типа "Вал" для операции фрезерования шпоночного паза в условиях серийного производства;
-геометрические параметры:
диаметр зажимаемой детали D = 40мм;
-точность выполняемой операции в мм:
длина паза 60H15(+062) остальное – см. рис.1;
Способ обеспечения заданной точности по предварительной настройке станка.
Годовая программа выпуска всех типоразмеров Nг = 5000шт.
Рисунок 4– Исполнительные размеры
1.2 Анализ исходных данных и формулирование служебного назначения приспособления.
В качестве исходных данных приспособление должно иметь: чертеж заготовки и детали с техническими требованиями их приемки; операционные чертежи на предшествующую и выполняемую операции; операционные карты технологического процесса обработки данной детали.
В результате анализа исходных данных выявляют: последовательность и содержание операций; принятое базирование; используемое оборудование и инструмент; режимы резания; запроектированную производительность с учетом времени на установку закрепление и снятие обработанной детали; размеры допуски шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей; марку и вид термической обработки материала.
Служебное назначение приспособления – это максимально уточненная и четко сформулированная задача для решения которой оно предназначено.
При формулировании служебного назначения необходимо учитывать данные о закрепляемой детали (количество форма размеры качество поверхностей материал вид термообработки) точности изготовления производительности характеристике привода окружающей среде (температуре влажности запыленности виде энергии и т.д.) о внешнем виде технике безопасности степени автоматизации и т.д.
2 Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении.
2.1 Выбор схемы базирования и описание работы приспособления.
Анализируя техническое задание эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем теоретическую схему базирования и из ГОСТ3.1107-81 возможные схемы практической реализации.
Практическая схема базирования детали "Вал-шестерня" для операции ''фрезерование''.
Рисунок 5 – Схема базирования
Конструкция приспособления представляет собой тиски с пневматическим приводом.
К плите 1 болтами 22 прикреплены планка 2 и плита на которой установлены пневматическое зажимное устройство и губки 11 и 12.
Пневматическое зажимное устройство включает в себя диафрагму 4 закреплённую между крышкой 6 и кольцом 5 грибок 7 перемещающийся во втулке 13.
Крышка 6 и кольцо 5 скреплены восемью болтами.
Заготовки деталей устанавливают между неподвижной 12 и подвижной 11 губками на которых установлены призмы 29.
Обрабатываемые детали закрепляют призмой 29 получающей движение от углового рычага 8. Рычаг перемещается под действием грибка 7 при его поступательном движении вместе с рабочей частью диафрагмы 4.
После окончания операции рычаг возвращается в исходное положение пружиной 17 которая с одной стороны прикреплена винтом 27 к неподвижной губке а другой - к рычагу.
Рычаг поворачивается на валике 9 закреплённом в скобе 10.
Подвижная губка перемещается по планкам 14.
Для предохранения передающего механизма от попадания стружки на губке закрепляется четырьмя винтами планка 16.
Конструкция приспособления разработана для крупносерийного и массового производства.
2.2 Погрешность базирования при установке вала на призму
При обработке вала в призме могут быть могут быть следующие измерительные базы для размера h.
Рисунок 6. Измерительные базы при обработке вала в призме
На рисунке представлена схема установки вала на призму для обработки в размер h ( h3).
В нашем случае угол призмы равен 90 градусов схема измерения 2 следовательно погрешность базирования определяется по формуле:
3 Силовой расчёт приспособления.
Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:
- определение сил и моментов резания.
- выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.
- составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз .
- расчет коэффициента надежности закрепления К.
- составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри .
- расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.
3.2 Определение сил и моментов резания
Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.
Действующие на заготовку силы и моменты резания определяются по формулам:
Величина окружной силы резания при фрезеровании определяется по формуле:
где t=75 – снимаемый припуск мм;
Ср=68 – постоянная величина;
s=02 – подача при врезании ммоб;
B =20 – ширина фрезерования мм;
D=8 – диаметр фрезы мм
y=0.74 – постоянный коэффициент;
qp=-086 - постоянный коэффициент.
Сила резания при врезании определяется по формуле:
s=002 – подача при врезании ммоб;
y=0.74 – постоянный коэффициент.
Суммарное значение сил резания определяется по формуле:
3.3 Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.
В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения ( зависит от многих факторов. При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей различающихся по форме состоянию поверхности твердости и т.д. Принимаем коэффициент трения f=0.1.
3.4 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания зажимные усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.
Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.
По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:
Введем коэффициент надежности закрепления К:
Тогда сила зажима при данной схеме закрепления определяется по формуле:
Заготовка может переместиться лишь под действием силы Р.
Рисунок 7 – Действие сил на заготовку при обработке.
3.5 Расчет коэффициента надежности закрепления К.
Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов входящих в составленные уравнения статики.
Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов каждый из которых отражает влияние определенного фактора:
К0 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления К0 = 15;
К1 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;
К1 = 12 – для черновой обработки;
К1 = 10 – для чистовой обработки;
К2 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента К2=115;
К3 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании К3 = 12;
К4 – учитывает непостоянство зажимного усилия;
К4 = 13 – для ручных зажимов;
К4 = 10 – для пневматических и гидравлических зажимов;
К5 – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
К5 = 12 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 900;
К5 = 10 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;
К6 – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента стремящегося повернуть заготовку);
К6 = 10 – для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
К6 = 15 – для опорного элемента с большой площадью контакта.
Величина К может колебаться в пределах 15 80. Если К 25 то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 25 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).
Таким образом К=11151213115=27.
Окончательно принимаем К=27.
3.6 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри
Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил).
Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.
Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма – винтового эксцентрикового клинового рычажного.
Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового рычажного и эксцентрикового рычажного и клинового и т.д.
Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.
Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.
Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Ри которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.
Расчетная формула для нахождения Ри может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.
Рисунок 8 – Схема закрепления
Равенство моментов определяется по формуле:
4 Расчет приводов зажимных устройств.
Как указывалось в предыдущих главах приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические гидравлические пневмогидравлические механогидравлические центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе – вакуумные магнитные электростатические и др.
Для пневмцилиндров одностороннего действия
где D – рабочий диаметр мембраны мм;
d – диаметр штока мм;
р – давление рабочее в пневмосистеме МПа.
По конструктивным соображениям принимаем диаметр мембраны 250мм тем самым обеспечиваем запас по усилию сжатия заготовки.
Определим максимальное усилие на штоке при выбранном диаметре мембраны по формуле (10:
Максимальное зажимное усилие развиваемое приспособлением:
5 Расчет приспособления на точность
В данном случае необходимо обеспечить:
- параллельность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 002 мм;
- симметричность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 002 мм.
- глубину шпоночного паза 312-062
При анализе выполняемых размеров схем базирования и установки можно установить что допуск параллельности обрабатываемой поверхности относительно оси детали может быть в пределах допуска. Положение заготовки будет определяться положением рабочих поверхностей установочных элементов относительно поверхностей контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих положение приспособления на станке
Симметричность оси шпоночного паза определяется предварительной настройкой инструмента на станке.
Допуск параллельности оси шпоночного паза относительно базовых поверхностей заготовки определяется выставкой заготовки в призмах.
В качестве расчетного здесь следует брать параметр:
- допуск глубины шпоночного паза 312-062 мм;
Выявим составляющие погрешности:
dс в данном случае вызвана непараллельностью рабочей поверхности стола направлению его перемещения. Для фрезерных станков с ходом стола до 600 мм непараллельность указанных поверхностей на всей длине хода допускается не более 0015мм. Следовательно dс=0015.
dрп =0 так как расположение приспособления на столе станка не влияет на точность получаемого размера;
погрешность dп.о=0005 мм потому что допуск параллельности установочных плоскостей составляет 001 на 100 мм длины а длина обработки составляет 48 мм;
погрешность dб.и.б=015мм так как заготовка закреплена в призмах:
погрешность dз=0 (принята без расчёта);
погрешность dп.н. =01мм;
Погрешность dи и dри примем равными нулю так как их влияние устраняется настройкой фрезы на размер;
погрешность dд=0.01 (принята без расчёта);
погрешность dиз=0.01 – износ фрезы.
Суммирование составляющих погрешностей рассчитаем по формуле:
Результирующая погрешность 018 меньше допуска 062. Приспособление обеспечит требуемую точность.
Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. – 4-е изд. исправл. и доп. – Л.: Машиностроение 1975 .– 656 с. ил.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1990. – 728 с. ил.
Анухин В. И. Допуски и посадки. Выбор и расчёт указание: Учеб. пособие. 2-е изд. перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПбГТУ 2001. 219 с.
Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. школа 1980. – 240 с. ил.
Горбацевич А. Ф. Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: - 4е изд. перераб. и доп.-Мн.: Высш. школа 1983.-256 с.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузовП.Ф. Дунаев О.П. Леликов.– 8-е изд. перераб. и доп.– М.: Издательский центр «Академия» 2003.– 496 с.
Лукомский С.С. Ромашов В.К. Методические указания к выполнению технологических документов в составе контрольной работы курсового проекта и дипломной работы по дисциплине «Технология машиностроения».– Глазов: РИО ГФ ИжГТУ 2003.
Нефёдов Н. А. Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб пособие для техникумов.-5-е изд. перераб. и доп.-М.: "Машиностроение" 1990.-448 с.: ил.
Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузовА.А. Гусев Е.Р. Ковальчук И.М. Колесов и др.– М.: Машиностроение 1986.– 480 с
Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ выполняемых на универсальных и много целевых станках с числовым программным управлением. Часть 2. Нормативы режимов резания: Москва. Издательство экономика 482 стр.
Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового крупносерийного и среднесерийного типов производства: Москва.: Издательство экономика 1991. – 160 с.: ил.
Расчёт экономической эффективности в дипломных и курсовых проектахПод ред. Фонталин А. В..: Издательство экономика 1984. – 190 с.: ил.
Ординарцев И.А. Справочник инструментальщика; - Л.: Машиностроение 1987.
Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. вузов по спец. «Технология машиностроения» «Металлорежущие станки и инструменты» В. И. Аверченков О. А. Горленко В. Б. Ильицкий и др.; Под общ. ред. О. А. Горленко.– М.: Машиностроение 1988.– 192 с.; ил.
Справочник нормировщика в 3-х т. Т2Под ред. Е. И Стружестрах. 1960 894 с. ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд. перераб. и доп.– М.: Машиностроение 1985.–656 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд. перераб. и доп.– М.: Машиностроение 1985.–496 с.
Технология машиностроения. В 2 т. Учебник для вузов В.М. Бурцев А.С. Васильев А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд. стереотип. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2001.

наладка.cdw

Резец 2112-0005 ГОСТ 18871-73
Операция - Токарно-винторезная
Оборудование: станок токарно-винторезный 16А20Ф3С32