Разработка технологического процесса изготовления детали

Обрабатываемая заготовка должна иметь размеры, форму и расположение обрабатываемых поверхностей, позволяющие использовать режущие инструменты стандартных размеров.

В данном случае все поверхности гайки по рассматриваемому признаку признаются технологичными и коэффициент Ктс = 1.

 

5. Кшт – соответствие намеченной конструктором шероховатости поверхностей, их размеров и расположения

На всех поверхностях квалитет точности соответствует заданной шероховатости, следовательно, Кшт = 1

Технологичность детали:

Кто·Ктф·Ктб·Ктс·Ктш = 0.311

Так как К=0.311 > 0.1 деталь считаем технологичной.

 

3.3 Выбор и основание метода получения заготовки гайки

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества детали при ее минимальной себестоимости, так же необходимо учитывать технологические возможности материала, условия эксплуатации.

В машиностроение наиболее широко применяют следующие методы получения заготовок: литье, обработку металлов давлением, сварку, комбинацию этих методов.

Каждый из этих методов содержит большое число способов получения заготовок. Вид заготовок и способ их изготовления для конкретной детали определяют такими показателями как: материал, конструктивная форма, серийность производства, масса заготовки.

Материал – для изготовления данной детали используется сталь 40Х2МА       (ГОСТ 4543-71). Данный материал применяется во всех отраслях машиностроения (код 5).

Конструктивная форма детали – гайка – деталь с цилиндрической, конусной, криволинейной поверхностями, с гладкой или ступенчатой наружной поверхностью со сквозным или глухим гладким или ступенчатым отверстием (код 6).

Серийность производства - заготовок: штамповка, поковка, прокат, масса   1.5 кг, годовая программа выпуска 815 штук/год (код 1).

Масса детали m = 1.5 кг (код 2)

Выбираем возможные виды и способы получения заготовок для детали, учитывая определенные выше коды, получаем:

Код материала – 5;

Код серийности – 1;

Код конструктивной формы – 5;

Код массы – 2.

Выписываем рекомендуемые коды видов: 9, 10 [1].

Расшифруем полученные коды видов заготовок:

9 – свободная ковка;

10 – прокат.

 

3.4 Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Ковка – получение деталей давлением, обработка производится на молотах и прессах. Применяется в единичном и мелкосерийном производстве, данный метод нам не подходит, так как у нас серийное производство.

Прокат – в машиностроение применяют товарные заготовки, сортовые и фасонные профили общего назначения, а так же отраслевого и специального назначения – трубный прокат, гнутые, горячепрессованные профили, данный вид заготовки подходит для нашего производства.

Определим себестоимость получения заготовки гайки с годовой программой 815 штук/год:

Заготовка – прокат круглого сечения диаметром мм, площадь поперечного сечения 86.59 см2, масса профиля 67.97 кг/м, по ГОСТ 2590-88.

Цена данного проката 29850 рублей/тонна, в нашей заготовке 1.5 кг, следовательно, цена заготовки 44,8 рублей.

3.5 Выбор методов обработки поверхности гайки

Рассмотрим возможные способы обработки гайки (рисунок 1).

Для обработки поверхностей гайки наиболее выгодным будет применение токарной обработки, так как деталь является телом вращения. При этом будут обеспечены заданные требования точности и шероховатости.

Обработку торцов производят в зависимости от типа производства. В серийном производстве подрезку торцов проводят на продольно-фрезерных или горизонтальнофрезерных станках.

Обработку наружных и внутренних поверхностей гайки будем производить на токарных станках.

 

Таблица 3. Выбор методов обработки

№ поверхности	Квалитет	Шероховатость Ra	Методы обработки			Принятый метод
			1	2	3
1, 2	14	2.5	Фрезерование предварительное, фрезерование чистовое	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое	-	1
3	14	6.3	Обтачивание черновое, обтачивание чистовое	-	-	1
4	14	2.5	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое	Обтачивание предварительное, шлифование предварительное	Обтачивание предварительное, полирование обычное	1
10	11	3.2	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое	Обтачивание предварительное, шлифование предварительное	-	1
5	14	2.5	Фрезерование предварительное, фрезерование чистовое	Фрезерование предварительное, фрезерование тонкое	Фрезерование предварительное, шлифование	1
6	7	2.5	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое, обтачивание тонкое	-	-	1
7	7	2.5	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое, обтачивание тонкое	-	-	1
8	7	2.5	Сверление, обтачивание предварительное, обтачивание чистовое, нарезание резьбы	Обтачивание предварительное, шлифование предварительное, нарезание резьбы	-	1
9	9	2.5	Сверление, обтачивание предварительное, обтачивание чистовое	Обтачивание предварительное, шлифование чистовое	Обтачивание предварительное, полирование обычное	2

 

3.6 Выбор технологических баз. Предварительная разработка маршрутного технологического процесса изготовления гайки. Предварительный выбор металлорежущего оборудования.

Технологической базой называют поверхность, определяющую положение детали или сборочной единицы и средств измерения.

При выборе баз обработки заготовки используется принцип совмещения баз. Лучшие результаты достигаются при совмещении измерительной и конструкторской базы, т.е. поверхностей с помощью которых определяется положение детали в собранном изделии.

В процессе обработки детали соблюдается принцип постоянства баз, на всех основных технологических операциях необходимо использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности заготовки.

Принцип постоянства баз способствует повышению точности взаимного расположения поверхности детали. Соблюдение принципа постоянства баз повышает однотипность приспособлений и схем обработки, что особенно важно при автоматизации обработки. При выборе баз используется удобство и снятие заготовки, а так же надежность и удобство её закрепления в выбранных местах зажима, возможность подвода режущего инструмента с различных сторон заготовки.

Такая деталь, как гайки на первой операции базовой поверхностью является наружная необработанная поверхность, далее так же базовой поверхностью является наружная поверхность, но уже обработанная

При черновом точении за технологические базы принимаем наружную поверхность 4 и 10.

При чистовом точении так ж используем в качестве технологических баз поверхности 4 и 10, то есть используем принцип постоянства баз и исключаем погрешность неперпендикулярности, как составляющую погрешности выполнения осевого размера.

Сверление производим на токарном станке, в качестве технологической базы поверхность 4.

Для получения проточек и обработке внутренних поверхностей используем в качестве технологической базы поверхность 4.

На резьбонарезной операции так же в качестве технологической базы используем поверхность 4.

Все выше представленные операции проводим при закрепление детали в трехкулачковом патроне.

На операции фрезерования пазов заготовку устанавливаем в универсальную делительную головку, закрепляем по поверхности 4. 

Для шлифования внутренней поверхности 9 деталь закрепляем в трехкулачковом патроне по поверхности 4.

Исходя из этого, выбираем базы для каждой операции, которые сведены в таблицу 4.

Оборудование используемое на операциях:

1. Для отрезки заготовки применяем автомат отрезной круглопильный 8Г661, заготовку закрепляем в тиски призматические. В качестве режущего инструмента используется дисковая отрезная пила.
2. После операции отрезки заготовки необходимо обработать торцы заготовки, для этого используем двусторонний фрезерно-центровальный полуавтомат последовательного действия МР73. Заготовка по поверхностям 4 и 10 устанавливается в призмы, закрепляется прихватами. Фрезеруем торцы в размер. В качестве режущего инструмента для фрезерования торцов используем концевую фрезу ГОСТ 17024-82 – материал режущей части Р6М5К5.
3. Для черновой и чистовой обработки наружных поверхностей используем токарно-винторезный станок 1К62Д, при этом заготовку закрепляем в самоцентрирующийся трехкулачковый патрон ГОСТ 2675-80. В качестве режущего инструмента используем токарный подрезной резец ГОСТ 18880-73, токарный проходной резец ГОСТ 18878-73, токарный прорезной резец ГОСТ 18874-73.
4. Для сверления сквозного отверстия используем станок 1К62Д и сверло диаметром 30 мм ГОСТ 10903-77. Заготовку устанавливаем в трехкулачковый патрон ГОСТ 2675-80.
5. Для обработки внутренних поверхностей используем станок 1К62Д, заготовку устанавливаем в трехкулачковый патрон ГОСТ 2675-80, в качестве режущего инструмента используем резец токарный расточной ГОСТ 18882-73, для нарезания внутренних канавок используем токарные канавочные резцы ГОСТ 18885-73.
6. Для нарезки резьбы используем станок 1К62Д, в качестве режущего инструмента используем резьбонарезной резец ГОСТ 18885-73.
7. Для выполнения проточек под ключ используем вертикально-фрезерный станок 6Р12, заготовку устанавливаем в универсальную делительную головку УДГ 160 по поверхности 4. В качестве режущего инструмента используем шпоночную фрезу ГОСТ9140-78 – материал режущей части Р6М5К5.
8. Для шлифования внутренних поверхностей используем круглошлифовальный станок ЛЗ-269Ф10-00, заготовку устанавливаем в трехкулачковый патрон. В качестве режущего инструмента используем абразивный круг прямого профиля на керамической связке с зернистостью 40.

На данной операции обрабатываются только те поверхности, к которым предъявляются требования к обеспечению низкой шероховатости и высоким квалитетом точности.

 

Таблица 4. Технологический процесс механической обработки изготовления гайки

№ операц.	Содержание переходов	Схема обработки	Оборудование
1	2	3	4
005 заготовительная	Отрезка заготовки		Автомат отрезной круглопильный 8Г661
010 фрезерная	Фрезеровать торцы в размер согласно эскизу		Двусторонний фрезерно-центровальный полуавтомат последовательного действия МР73
015 токарная	Точить согласно эскиза Установ первый точить согласно эскизу 1   1.Точить поверхность 3 в 2 прохода - черновой, чистовой, 2.Точить поверхность 2, 3.Точить поверхность 1,   Установ второй Точить согласно эскизу 2   1.Точить поверхность 1 2.Сверление сквозного отверстия 2   Точить согласно эскизу 3 1. Точить поверхность 1 2. Точить поверхность 2 Смена инструмента 3. Точить выточки 3 Смена инструмента 4. Точить выточку 4		Токарно-винторезный станок 1К62Д
020	Закалка ТВЧ
025 токарная	Нарезать резьбу на поверхности 1 согласно эскиза		Токарно-винторезный станок 1К62Д
030	Шлифование поверхности 1 согласно эскиза		Круглошлифовальный станок ЛЗ-269Ф10-00
035 фрезерная	Фрезерование проточек черновое		Вертикально-фрезерный станок 6Р12
040	Слесарная
045	Контрольная

 

3.7 Расчет припусков

Устанавливаем маршрут обработки для поверхности 10:

1. Черновое обтачивание
2. Чистовое обтачивание

Все указанные работы выполняются с установкой в самоцентрирующемся трехкулачковом патроне. Заносим маршрут обработки в графу 1 таблицы 6.

Расчет отклонений расположения поверхностей заготовки в виде проката при обработке в трехкулачковом патроне производят по формуле:

 

где - отклонение от оси прямолинейности, - смещение оси в результате погрешности центрования.

Общее отклонение оси от прямолинейности:

 

где - размер от сечения для которого определяется кривизна, до ближайшего наружного торца, в нашем случае = 28.5 мм;

- удельная кривизна  в микрометрах на 1 мм длины (приложение 4 [1])

= 1.5, тогда:

= 2 · 1 · 28.5;

= 57 мкм

Смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования:

 

где Т = 1.8 – допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центрование [2], тогда:

;

0.5 мм; тогда:

;

503 мкм.

Величину остаточных пространственных отклонений чернового обтачивания определяем по уравнению:

 

где = 0.06 - коэффициент уточнения (приложение 14 [1]), тогда:

0.06 ·503;

30 мкм.

Величину остаточных пространственных отклонений чистового обтачивания рассчитывают по уравнению:

 

где = 0.04 – коэффициент уточнения (приложение 14 [1]), тогда:

0.04 · 30;

1.2 мкм

Расчетные величины заносим в графу 4 таблицы 6.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода рассчитываются по уравнению:

 

1. Черновое обтачивание:
2. Чистовое обтачивание:

Расчет наименьших размеров по технологическим переходам начинаем с наименьшего размера детали по конструкторскому чертежу и производим по зависимости в такой последовательности:

1. Черновое обтачивание: 97.78 мм + 306 мкм = 98.086 мм
2. Заготовка: 98.086 мм + 1826 мкм = 99.912 мм

Наименьшие расчетные размеры (округленные) заносим в графу 7 таблицы 6.

Наибольшие предельные размеры по переходам рассчитываем по зависимости в такой последовательности:

1. Чистовое обтачивание: 97.78 мм + 120 мкм = 97.9 мм
2. Черновое обтачивание: 98.086 мм + 400 мкм = 98.486 мм
3. Заготовка: 99.912 мм + 2000 мкм = 101.912 мм

Результаты расчетов заносим в графу 9 таблицы 6.

Фактические максимальные и минимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности:

Максимальные припуски:

98.486 – 97.9 = 0.586 мм