Проектирование технологического процесса по изготовлению шлицевого вала

 

Величина суммарной погрешности  обработки по диаметральным и  продольным размерам в серийном производстве определяется:

где     Δ_и- погрешность, обусловленная износом режущего инструмента;

Δ_сл- поле рассеяния погрешностей обработки, обусловленное технологическими факторами случайного характера;

Δ_н- погрешность настройки станка, мкм;

ε_у- погрешность установки заготовки, мкм [11]

Погрешность, обусловленная  износом режущего инструмента рассчитана по формуле:

где U₀- относительный износ режущего инструмента, мкм/мм; [11] табл. П1=25мкм, U₀=17мкм.

l - путь резания,м.

_{где D-диаметр обрабатываемой поверхности,мм}

_{L-расчётная длина обработки с учётом пути врезания,мм;}

_{n- количество деталей в настроечной партии;}

_{Sпр- продольная подача инструмента или детали, мм/об;}

Погрешность динамической настройки  определена по формуле:

где Δ_см- смещение центра группирования размеров пробных деталей относительно середины поля рассеяния размеров,мкм.

 где m- количество пробных деталей.

Δ_сл- значение мгновенной погрешности, табл. П4[12] ,Δ_сл =36мкм

Δ_рег- погрешность регулирования режущего инструмента, по табл.П8[12],  Δ_рег=15мкм;

Δ_изм= погрешность измерения,табл.П9 [12], Δ_изм=14мкм

Погрешность установки заготовки εу=30 мкм,по табл.П10[11]

В результате получаем величина суммарной погрешности обработки  по диаметральным и продольным размерам равна:

Таким образом, заданную точность обработки в данных условиях процесса обработки детали обеспечить, возможно.

2.9 Определение ожидаемой шероховатости поверхности на технологической операции.

 

В курсовом проекте определение  ожидаемой шероховатости произведено  на одну из операций технологического процесса, а именно  оп. 015 «Токарная с ЧПУ», при выполнении окончательных методов обработки поверхностей заготовки, т.к. необходимо получить подтверждение о том, что назначенные режимы обработки, геометрические параметры режущего инструмента обеспечат требуемую шероховатость поверхности.

Требования к параметрам шероховатости установлены на основании  их связи с функциональными показателями детали, назначим значение параметра  Rа=2 мкм по табл.5 [11],стр.155.

Технологическое обеспечение  шероховатости поверхности базируется на экспериментальном изучении зависимости  между методом окончательной  обработки и параметром шероховатости  Ra по табл.6[11]. Назначаем Ra=1,25мкм(0,05-2), S_m= 0.25мкм(0,125-0,32), S=0,1 мкм, t₂₀=10%.

Физико-механические свойства поверхностного слоя отличаются от исходного  материала. Это связано с воздействием силовых и тепловых факторов при  изготовлении  и обработки заготовки. Материал поверхностного слоя заготовки  испытывает упрочнение (наклёп) или разупрочнение, изменяется его структура и, микротвёрдость, образуются остаточные напряжения. Физико-механические свойства поверхностного слоя заготовки определены применяемыми методами и режимами обработки детали.

Определим наклёп поверхностного слоя заготовки:

U_н=(К_н-1)∙100%

где К_н- коэффициент наклёпа

К_н=

где t- глубина резания,мм

S-подача,мм/об

V= скорость резания,м/мин

r- радиус при вершине резца,мм

К_н=

U_н=(1,44-1)∙100=44мкм

Определим параметры физико-механического  состояния поверхности в зависимости  от метода её обработки: по таб.5[15 ]стр.103

Растачивание чистовое:

Таким образом, заданный метод  обработки поверхности позволяет  получить необходимую точность поверхности.

2.10 Расчет норм времени на одну из операций

Определение норм времени  расчетно-аналитическим методом.

Операция 015 Токарная с ЧПУ

Исходные данные:

1. Технологический процесс;

2. Станок: Токарный с ЧПУ ТПК 125А1;

3. Токарное приспособление  – ПР - Патрон 3-х кул. ГОСТ 2675-80

4. Масса заготовки 3,8 кг;

Точить поверхность, выдерживая размер Ø25h14.

     1. Инструмент  – РИ - Резец 20х16 2103-0071Т15К6 ГОСТ 18879-73.

     2. Контрольное  измерение детали производится  – скоба 25h6;

     3. Режимы резания:

- Глубина резания t = 0,15 мм;

- Подача S = 0,05 мм/об;

- Частота вращения n = 1250 об/мин;

     4. Установка резцов на размер производится по лимбу;

     5. Техническая  документация, наряд, инструмент  и приспособления доставляются  к рабочему месту.

Штучно - калькуляционное  время на основных операциях:

Т_шт.к.= Т _шт. +

Для этого необходимо определить все составляющие:

Определим основное время:

мин;

где  - длина обрабатываемой поверхности;

- величина врезания резца  в мм;

- дополнительная длина для  снятия пробной стружки в мм;

- величина подхода и перебега  резца, мм;

- число оборотов шпинделя  в минуту;

- подача на 1 оборот шпинделя;

- количество проходов.

Вспомогательное время определяется по формуле:

мин,

где Т_у.с. – время на установку и снятие детали ([8], стр. 59);

Т_пер. – время связанное с переходом ([8], стр. 109);

Т_изм. – вспомогательное время на контрольные измерения ([8], стр 193).

Штучное время определяется:

мин

Время на обслуживание рабочего места определяется:

мин,

где - оперативное время, которое находим

мин;

0,04 – процент от оперативного  времени на обслуживание рабочего  места, 4%.

Время на личные надобности

мин,

где 0,03 – процент  от оперативного времени на личные надобности рабочего, 3%.

мин,

где Т_п.з. = 16 мин. – подготовительно заключительное время ([8], (с.184).

11. Разработка РТК при обработке заготовки на станке с ЧПУ

 

Важнейшим средством повышения  производительности труда в машиностроении является комплексная механизация  и автоматизация производственных процессов. Автоматизация крупносерийного  и массового производства обеспечивается применением традиционных станков-автоматов  и автоматических линий. Для мелкосерийного и серийного производства такие  средства автоматизации не подходят. Здесь необходимы новые средства автоматизации, сочетающие в себе производительность и точность станков-автоматов с  гибкостью универсального оборудования. Эта проблема решается путем создания станков с числовым программным  управлением (ЧПУ). Станок с ЧПУ является автоматом с гибкой связью, работой которого управляет специальное электронное устройство.

Расчетно-технологическую  карту строим для операция 25 «Токарно-винторезная». Обработка ведется на токарно-винторезном станке ТПК125А1, операция включает в себя 8 переходов. В программе перемещения задаются абсолютными координатами, опорные точки траектории инструмента приведены в РТК (см. приложение).

 

Определение зон  крепления заготовки в приспособлении и обоснование установки зажимных элементов

В качестве зоны крепления  заготовки в трехкулачковом патроне на токарно-винторезной операции используются ранее обработанные поверхности на операциях 050-095, что обеспечивает точную установку заготовки и благоприятно отражается на обработке всей заготовке. 

 

Определение и  обоснование расположения опорных точек

Для определения координат  опорных точек контура детали в выбранной системе координат (система координат детали), используются заданные на операционном эскизе детали размеры и данные РТК. Координаты опорных точек контура детали вычисляются с помощью уравнений, описывающих геометрические элементы контура детали и соотношений  в треугольниках. Точность вычислений ограничим дискретностью задания  перемещений для станка ТПК 125А1 по осям координат 0,001 мм. Значение операционных размеров, заносимых в программу, необходимо указывать значением середины поля допуска.

Программа начинается с символа  «%» – начало программы и М30- конец программы без номера.

Расчёт опорных точек, схемы движения инструментов и управляющая  программа также представлены на расчетно-технологической карте.

 

Разработка траектории движения режущего инструмента

Все перемещения  инструмента осуществляются согласно разработанной программе. Инструмент перемещается как с рабочей подачей  на участках обработки детали, так  и ускорено в случае подвода инструмента  в нужную точку без осуществления  резания. Наглядно перемещения инструментов показаны в РТК.  На рисунке 1 показана траектория движения инструмента и координаты опорных точек при выполнении опер. 25 «Токарно-винторезная» переходов 4-7.

 

Выбор системы  координат

В качестве базовой выбрана прямоугольная система координат с осями X, Y и Z. Выбор прямоугольной системы наиболее рационален, так как все перемещения инструмента осуществляются во всех плоскостях и могут быть легко описаны с помощью трёх координат.

 

Управляющая программа обработки детали шлицевой вал разработана в соответствии с ГОСТ 20523-80, написана в коде ISO 7 бит. Адреса кодов обозначающие различные команды по управлению станком:

N – номер кадра.

X,Y,Z – перемещения по соответствующим  осям.

F – скоростные подачи (мм/мин.).

S – Частота вращения шпинделя (об/мин.).

T – номер инструмента.

L – номер коррекции.

M – вспомогательная функция.

G – подготовительная функция.

А,В,С – повороты вокруг осей  X,Y,Z.

Текст и описание управляющей программы  даны в приложении.

Программа обеспечивает перемещение  инструмента, вращение шпинделя, а также  быстрые ходы. Вся информация записана по кадрово согласно адресам кодов и ряду служебных функций.

 

2.12. Расчёт  экономической эффективности базового  и предлагаемого вариантов технологического  процесса

 

Технико-экономическому сравнению подлежат одинаковые объёмы работ, т.е. обработка одних и тех  же поверхностей деталей, но различными методами.

В качестве технико-экономического сравнения двух вариантов рассмотрим операцию 015 «Токарная с ЧПУ», на которой осуществляется обработка внешней поверхности детали. В первом варианте рассматривается обработка на старом оборудовании – ТВС С1Е6ПМ, во втором варианте – обработка на современном ТВС ТПК 125А1.

 

Исходные  данные для оценки эффективности  двух вариантов механической обработки  приведены в таблице 12.

Таблица 12. Исходные данные

Параметры	Первый вариант	Второй вариант
Модель станка	С1Е6ПМ	ТПК 125А1
Балансовая стоимость  станка, руб.	300000	500000
Площадь, занимаемая станком, м2
Мощность двигателя станка, кВт
Тип производства	Мелкосирийное
Объём выпуска деталей  в год, шт.
Трудоёмкость операции, мин.
Основное время операции, мин.

 

Технологическая себестоимость обработки на операции складывается из следующих затрат:

• стоимости материалов заготовки;
• основной и дополнительной заработной платы производственных рабочих с начислением по соцстраху;
• затрат на силовую электроэнергию;
• затрат на инструмент и приспособления;
• амортизационных отчислений от балансовой стоимости оборудования;
• затрат по содержанию технологического оборудования;
• затрат на текущий ремонт технологического оборудования.