Диплом: Разработка технологического процесса упрочнения кулачка главного вала с использованием лазерного излучения

g = 0,0064 кг/м3.

.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой

продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового

оборудования, машин, станков, аппаратов, от всемирного внедрения методов

технико-экономического развития и анализа, обеспечивающих решение технических

вопросов и экономическую эффективность технологических разработок.

Ускорение НТП в машиностроении требует скорейшего внедрения новых методов

упрочнения рабочих поверхностей инструмента, технологической оснастки,

деталей и механизмов, работающих с большими нагрузками.

Необходим постоянный научный поиск новых и доработка и усовершенствование уже

испытанных методов нанесения защитных и упрочняющих покрытий, которые при

незначительно увеличивающейся стоимости инструмента, приспособления и т.д.,

дают немалый экономический эффект, вследствие многократного увеличения срока

службы.

4.1. Анализ технологичности конструкции детали «Кулачёк»

Технологическиё анализ конструкции детали обеспечивает улучшение технико-

экономических показателей разрабатываемого технологического процесса.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции

обрабатываемой детали сводятся к возможному уменьшению трудоёмкости и

металлоёмкости, возможности обработки высокопроизводительными методами, что

позволяет снизить себестоимость её изготовления без ущерба для служебного

назначения.

Качественные оценки технологичности конструкции:

1) Форма, точность размеров и шероховатость

поверхности, с точки зрения выбора метода получения заготовки и назначения

поверхностей, подлежащих обработке резанием.

Используя штампованную заготовку, форма которой будет приближена к форме

готовой детали, можно увеличить коэффициент использования металла.

2) Форма, точность размеров и шероховатость

поверхности, подлежащих обработке резанием, с точки зрения возможности

применения простых и производительных схем обработки.

Кулачок по наружному профилю имеет сложную конструкцию. Поэтому необходимо

применение специальных станков: копировально – фрезерного или фрезерного

станка с числовым программным управлением.

3) Целесообразность термической обработки для

получения требуемых прочностных характеристик детали.

Деталь в процессе эксплуатации работает на истирание по профилю и внутреннему

диаметру Æ 60Н7, по этому рабочие поверхности можно подвергнуть

цементации с последующей закалкой 57 .. 63 HRC ТВЧ.

Определение типа производства

Годовая производственная программа N = 1000 штук в год, масса детали

составляет 2,7 кг. Согласно рекомендациям [11] устанавливаем серийный тип

производства.

В таком производстве изготовление деталей осуществляется партиями,

запускаемыми в производство одновременно. Это обеспечивает повторяемость

операций и возможность широкого использования специализированного и

специального оборудования, оснастки.

Величина партии деталей определяется

,

где t – число дней, на которые необходимо иметь запас деталей на складе при 5

– дневной 2-х сменной рабочей недели для обеспечения непрерывной сборки;

- число рабочих дней в году.

t = 8 – 10 дней [11] = 253 дня [11]

,

Выбор способа получения заготовки. Для условий серийного производства

выбираем в качестве заготовки штамповку на горизонтально кованой машине II

класса точности. [1]

Рассчитаем массу заготовки

mз = γ * vз, где

γ = 7,814 г/см3 – плотность металла [7]

vз – Объём заготовки, см3

vз = 3,14 * 8,02 * 2,6 + 3,14 * 6,052 * 0,6 – 3,14 * 2,82 *3,2 = 512,7 см3

mз = γ * vз = 7,8 * 512,7 = 3998 гр = 3,998 кг

Коэффициент использования металла

Ким = mд / mз = 2,7 / 3,998 = 0,675

Себестоимость заготовки

Sзаг = (С / 1000 * mз * Кт * Кс * Кв * Км * Кп) – (mз - m

д) * Sотк / 1000, руб [5]

Ci = 18900 руб/т стоимость 1 т заготовки [5]

Sотх = 1788 руб/т стоимость 1 т отходов

Кт, Кс, Кв, Км, Кп – коэффициенты, зависящие от класса точности, группы

сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовки.

Кт = 1; Кс = 0,87; Кв = 1,14; Км = 1,18; Кп = 1

Рис. 4.1 Эскиз штамповки

Sзаг = (18900/1000 * 3,998 * 1 * 0,87 * 1,14 * 1,18 * 1,0) – (3,998 – 2,7) *

1788/1000 = 86,2

Маршрутный технологический процесс

000 Заготовительная

Штамповка на ГКМ и зачистка от окалины

005 Карусельно – фрезерная

1 переход фрезеровать торец бобышки Æ130

010 Токарная

А Установить в 3-х кулачковый патрон

1 переход подрезать торец начерно

2 переход подрезать торец начисто

3 переход расточить начерно

4 переход расточить начисто

5 переход снять фаску 1 х 450

015 Сверлильная

А Установить в приспособление

1 переход снять фаску 1 х 450

017 Сверлильная

1 переход центровать 4 отверстия

2 переход сверлить и снять фаску

3 переход нарезать резьбу М8-6q в 4 отверстиях

020 Копировально – фрезерная

А Установить на жёсткую оправку Æ60Н7

1 переход фрезеровать наружный контур

025 Слесарная доводка профиля Ra = 0,8 мкм

Расчёт припуска +0,030

Поверхность Æ60Н7

Отверстие обрабатывается черновым растачиванием Н9 + 0,074

Отверстие обрабатывается чистовым растачиванием Н7 + 0,030

Точность заготовки +1,2 - 0,7 [10]

Припуск рассчитываем аналитическим методом [10]

- высота

микронеровностей, оставшихся после выполнения предыдущего перехода, мкм

- дефектный слой после предыдущего перехода, мкм

- суммарное значение

пространственных отклонений после предыдущего перехода, мкм

- погрешность установки на выполняемом переходе, мкм

Черновое растачивание

= 150 мккм; = 200 мкм;

= , = 300 мкм [10]

- погрешность смещения отверстия, мкм

- эксцентриситет отверстия, мкм

= 450 мкм; = 500 мкм; [10]

= =675 мкм

Lt, min = 21150 + 200 + =2 * 1090 мкм = 2180 = 2,2 мм

Чистовое растачивание

= 50 мккм; = 50 мкм; [10]

= 0,06 * = 0,06 * 675 = 40 мкм

= 300 мкм [10]

Lt, min = 2150 + 50 + =2 * 402 мкм = 804 мкм = 0,8 мм

Таблица 4.1. Межоперационные размеры

Строим схему полей допусков и межоперационных размеров

4.2. Выбор оборудования, режущего, вспомогательного и мерительного инструментов

005 Карусельно-фрезерная

Станок карусельно-фрезерный 621 м [4]

Конус отверстия шпинделя №3

прицелы подач: 100 – 1250 мм/мин

прицелы чисел оборотов шпинделя: 630 – 1000 мин -1

Режущий инструмент

фреза торцевая с механическим креплением пятигранных твёрдосплавных пластин

2214-0311; D=140 мм, d=60 мм, z = 12

Вспомогательный инструмент

Втулка переходная с конусностью 7 : 24 ГОСТ 13791-78

Мерительный инструмент

Штангенциркуль ГОСТ 166-75

010 Токарная

Токарно-револьверный патронный полуавтомат 1416 [5]

Тип револьверной головки – 4-х позиционный крестообразный

Режущий инструмент

1) резец подрезной с Т15К6 НхВ = 25 * 16; ГОСТ 18871-73

2) резец расточной для сквозных отверстий НхВ = 16 * 16; ГОСТ 18882-73

3) резец расточной для снятия фаски

015 Сверлильная

Вертикально сверлильный станок 2Г175 [ ]

Режущий инструмент: зенковка 2L = 90; ГОСТ 6694-73

020 Копировально-фрезерная

Копировально-фрезерный станок 6М13К [4]

Конус отверстия шпинделя №3

Число подач: 20-315 мм/мин

Пределы чисел оборотов шпинделя: 40 – 2000 мин -1

Режущий инструмент:

Концевая фреза Æ25; t=4 специальная

Вспомогательный инструмент: втулка переходная ГОСТ 13791-75

Мерительный инструмент: шаблон для профиля специальный

017 Сверлильная

Вертикально - сверлильный станок с числовым программным управлением 2Р135

Æ 2 – 1 [4]

Пределы подач: 10 – 500 мм/мин

Число подач: шпинделя – 18

Пределы частот вращения шпинделя 45 – 2000 мин -1

Число скоростей шпинделя – 12

Режущий инструмент

Сверло центровочное Æ 2,5 ГОСТО 14952-75 [4]

сверло – зенковка Æ 7

метчик М8 ГОСТ 3266-81

Вспомогательный инструмент:

патрон для метчиков

втулка переходная

Мерительный инструмент: калибр-пробка резьбовая М8-6Н

012 Сверлильная

Вертикально-сверлильный станок 2Г175 [4]

Наибольший диаметр отверстия – 75 мм

Число оборотов шпинделя 12 – 800 мин-1

Режущий инструмент: зенковка 2х = 900; ГОСТ 6694-73

4.3. Расчёт режимов резания

005 Карусельно-фрезерная

Глубина резания t=1,0

длина резания еРез = 130 мм

длина подвода, врезания, перебег фрезы у = 20мм [12]

длина рабочего хода ерх = еРез + у = 130 + 20 = 150 мм

подача на зуб фрезы Sz = 0,15 мм/зуб [12]

стойкость инструмента Тр = ТмКф λ

Тм – табличные значения стойкости, Тм = 90 миин [ ]

Кф – коофициэнт, учитывающий количество инструментов в наладке Кф = 1 [12]

λ – коэффициент времени резания; λ = еРез / ерх

= 130 / 150 = 0,86 > 0,7

Тр = Тм = 90 мин

Скорость резания V = Vт*К1*К2*К3

К1 – коэффициент, учитывающий размеры обработки

К2 – коэффициент, учитывающий вид обрабатываемого материала

К3 – коэффициент, учитывающий стойкость и материал инструмента

Vт = 220 м/мин [12], К1 = 1, К2 = 0,9, К3 = 1;

V = 220 * 0,9 * 1* 1 = 198 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Минутная подача Sм = Sz *Z * n = 0,15 * 5,485 = 73 мм/мин

число оборотов стола nст = Sм / Пdрасп = 73 / 3,14 * 800 = 0,03 мин

dрасп = 800 мм (по паспорту станка)

Машинное время на 1 оборот станка

Тм = 1 / nст = 1 / 0,03 = 33,3 мин

На столе станка можно расположить 6 деталей тогда время цикла:

Тц = 33,3 / 6 = 5,55 мин

010 Токарная

1 переход

Глубина резания t = 1,0 мм

Длина резания еРез = (160 – 56) / 2 = 52 мм; у = 2+6 = 8 мм

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 52 + 8 = 60 мм

подача на оборот S0 = 0,3 мм/об [12]

стойкость инструмента Тр = Тм * λ = 120 мин

Тм = 50 мин [12];

λ = еРез / ерх = 52 / 60 = 0,86 > 0,7

Тм = 120 мин

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 100 * 0,9 * 1,15 * 1,05 = 109 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Машинное время Тм = ерх / Son = 60 / (0,3 * 200) = 1 мин

2 переход

Глубина резания t = 0,5 мм

Длина резания еРез = 52 мм; у = 8 мм [12]

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 52 + 8 = 60 мм

подача на оборот S0 = 0,1 мм/об

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 120 * 0,9 * 1,15 * 1,05 = 130 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Корректируем по паспорту: Пn = 280 мин -1

Машинное время Тм = ерх / Son = 60 / (0,1 * 280) = 2,14 мин

3 переход

Глубина резания t =

Длина резания еРез = 30 мм;

длина подвода, вращение, перебег резца у = 8 мм [12]

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 30 + 8 = 38 мм

Стойкость резца Тр = Тм λ =120 мин

λ = еРез / ерх = 30 / 38 = 0,78 > 0,7

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 135 * 0,9 * 1,15 * 1,0 = 140 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Машинное время Тм = ерх / Son = 38 / (0,3 * 750) = 0,17 мин

4 переход

Глубина резания t

Длина резания еРез = 30 мм; у = 8 мм [12]

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 30 + 8 = 38 мм

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 155 * 0,9 * 1,15 * 1,0 = 160 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Машинное время Тм = ерх / Son = 38 / (0,1 * 850) = 0,45 мин

5 переход

Глубина резания t = 1,0 мм

Длина резания еРез =1 мм; у = 3 мм [12]

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 1 + 3 = 4 мм

Подача на оборот S0 =0,1 мм/об

Скорость резания V = 160 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Машинное время Тм = ерх / Son = 4 / (0,1 * 850) = 0,45 мин

015 Сверлильная

1 переход

Глубина резания t = 1,0 мм

Длина резания еРез =1,0 мм; у = 4 мм [12]

Длина рабочего хода ерх = еРез + у = 1 + 4 = 5 мм

Подача на оборот S0 =0,75 мм/об [12]

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 17 * 0,9 * 1,15 * 1,0 = 17,6 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Машинное время Тм = ерх / Son = 5 / (0,25 * 93) = 0,21 мин

017 Сверлильная

1 переход

Центровать Æ2,5

Глубина резания t = D / 2 = 2,5 / 2 = 1,25 мм

Подача на оборот S0 =0,04 мм/об

Стойкость сверла Т= 20 мин [12]

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 22 * 0,55 * 1,25 * 1,0 = 15 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Корректируем по паспорту Пn =2000 мин-1

Действительная скорость резца

Vд =

Минутная подача Sн = S0 * n = 0,06 * 2000 =120 мм/мин

Корректируем по паспорту станка Sн = 100 мм/мин

Машинное время Тм = ерх / Sн , где

ерх – длина рабочего хода, мм

ерх = ерез + у = 4 + 2 = 6 мм,

ерез = 4мм; у = 2 мм [12]

Машинное время Тм = ерх / Sн = 6 / 100 = 0,06 мин

2 переход

Глубина резания t = D / 2 = 7 / 2 = 3,5 мм

Подача на оборот S0 =0,11 мм/об

Скорость резания V = Vт * К1 * К2 * К3 = 25 * 0,55 * 1,25 * 1,0 = 17,2 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Корректируем по паспорту Пn =720 мин-1

Действительная скорость резца

Vд =

Минутная подача Sн = S0 * n = 0,11 * 720 =79,2 мм/мин

Машинное время Тм = ерх / Sн = 20 / 79 = 0,28 мин

ерх = ерез + у = 20 + 2 =22

3 переход

Глубина резания t = р = 1,0 мм

Подача на оборот S0 = 1 мм/об [12]

Скорость резания V =Vт * Кv

Кv – коэффициент, учитывающий вид обрабатываемого материала

Кv = 0,7; Vт = 10 м/мин.

V = 10 * 0,7 = 7 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Корректируем по паспорту Пn =280 мин-1

Машинное время Тм = 2ерх / Sн = 2 * 17 / 1,0280 = 0,15 мин

ерх = ерез + у = 15 + 2 =17 мм

020 Копировально-фрезерная

Глубина резания t = 1,0 мм

Подача на зуб фрезы St = 0,04 мм/зуб [12]

Стойкость инструмента Тр = Тм * Кф * λ

Кф = 1; Тм = 60 мин [12]

λ = ерез / ерх

ерез = 2ПR = 2 * 3,14 * 80 = 502,4 мм

подвод, вращение перебег фрезы у = 5 мм [12]

ерх = ерез + у = 502,4 + 5 = 507б4 мм

Скорость резания V = Vn * К1 * К2 * К3 =50,07 * 0,8 * 1,2 = 33,6 м/мин

Число оборотов шпинделя n =

Корректируем по паспорту Пn =400 мин-1

Действительная скорость резца

Vд =

Машинное время Тм = ерх / (SZ * n * Z )= 507,4 / (0,04 * 4 * 400)= 7,9 мин

4.4. Нормирование технологического процесса

005 Карусельно-фрезерная

Штучно-калькуляционное время

Тшт-к = Тшт + Тn-3 / n, мин [13]

Тшт – штучное время на операцию

Тn-3 – подготовительно – заключительное время на операцию

n = 39 деталей (размер партии деталей)

Тшт = Тц * Кобсл, [13]

Тц – время цикла, Тц = 5,55 мин

Кобсл – коэффициент, учитывающий время обслуживания рабочего места; Кобсл =

1,04 мин.

Тшт = 5,55 * 1,04 =5,772 мин

Тn-3 = 12 + 13 = 25 [13]

Тшт-к = Тшт + Тn-3 / n = 5,772 + 25 / 39 = 6,42 мин

010 Токарная

Машинное время на операцию

Тм = Тм1 + Тм2 + Тм3 + Тм4 + Тм5 = 1,0 + 2,14 + 0,17 + 0,45 + 0,45 = 4,21 мин

Вспомогательное время на операцию

Тв = Тву + Твп + Тви = 0,82 + 1,03 + 0,23 = 2,08 мин

Тву – вспомогательное время на установление, крепление, съём детали;

Тву = 0,82

Твп – вспомогательное время на выполнение технологических переходов

Твп = 0,11 + 0,04 + 0,16 + 0,36 + 0,36 = 1,03 мин

Тви – время измерения

Тви = 0,13 + 0,1 = 0,23 мин [13]

Кобсл = 1,06 [13]

Штучное время Тшт = (Тм + Тв) * Кобсл = (4,21+2,08) * 1,06 = 6,7 мин

015 Сверлильная

Машинное время Тм = 0,21 мин; Кобсл = 1,075 [ ]

Вспомогательное время

Тв = Тву + Твп + Тви = 0,11 + 0,1 + 0,07 = 0,28 мин

Тву = 0,11 мин; Твп = 0,1 мин; Тви = 0,07 мин

Штучное время Тшт = (Тм + Тв) * Кщбсл = (0,21+0,28)*1,075 = 0,53 мин

Подготовительно-заключительное время:

Тn-3 = 3 + 6 = 8 [13]

Штучно - калькуляционное время:

Тшт-к = Тшт + Тn-3 / n = 0,53 + 8 / 39 = 0,74 мин

017 Сверлильная

Машинное время на операцию

Тм = Тм1 + Тм2 + Тм3 + Тм4 + Тм5 = 0,06 + 0,28 + 0,15 + 0,03 = 0,52 мин

Вспомогательное время на операцию:

Тву = 0,45 мин [13]

Твп = 0,03 + 0,1 * 16 + 0,6 * 4= 4,12 мин [12]

Тви = 0,39 мин [12]

Тв = Тву + Твп + Тви = 0,45 + 4,12 + 0,39 = 4,96 мин

Кобсл = 1,08 [13]

Штучное время

Тшт = (Тм + Тв) * Кобсл = (0,52 +4,96) * 1,08 = 5,92 мин

Подготовительно-заключительное время:

Тn-3 = 12 * 0,25 * 4,0 + 0,8* 4 * 9 = 25,2

Штучно - калькуляционное время:

Тшт-к = Тшт + Тn-3 / n = 5,92 + 25,2 / 39 = 6,57 мин

020 Копировально-фрезерная

Машинное время Тм = 7,9 мин

Вспомогательное время:

Тв = Тву + Твп + Тви = 0,31 + 1,3 + 0,08 + 0,6 = 2,29 мин

Тву = 0,15 + 0,16 = 0,31 мин [13]

Твп = 0,65 *2 + 0,04 * 2 = 1,38 мин [13]

Тви = 0,3*2 = 0,6 мин [13]

Подготовительно- заключительное время

Тn-3 = 12 + 13 + 7 + 2 = 39 мин [13]

Штучно - калькуляционное время:

Тшт-к = Тшт + Тn-3 / n = (Тм + Тв) * Кобсл + Тn

-3 / n = (7,9 + 2,29) * 1,06 + 39 / 39 = 11,8 мин

4.5. Расчёт специального калибра-пробки для контроля отверстия Æ60Н7 +0,030

Устанавливаем предельные размеры контролируемого отверстия

Dmax = D + ES = 60 + 0,030 = 60,030 мм

Dmin = D + EI = 60,0 мм

Устанавливаем допуски и отклонение калибров по СТ СЭВ 157-75 [2]

Z = 4 мкм, у = 3мкм; Н = 5 мкм [2]

Проходная сторона новая

Р-Пр = Dmin + Z + 0,5 Н = 60 + 0,004 + 0,0025 = 60,0065 -0,005 мм

Проходная сторона изношенная

Р-Пр изн = Dmin - у = 60,0 - 0,003 = 59,997 мм

Непроходная сторона калибра – пробки

Р-НЕ = Dmax + 0,5Н = 60,030 + 0,0025 = 60,03325 – 0,005 мм

Расчёт специального несущего инструмента концевой фрезы для 020 операции по

[6] выбираем диаметр фрезы:

Фреза концевая DÆp = ZS + 0,1 мм

Число зубьев фрезы

m – коэффициент, зависящий от типа фрезы

m = 1,2 для концевой фрезы [6]

принимаем по конструктивным соображениям Z=4,

Длина фрезы

L = Lp + en +exв, где

Lp – длина режущей части фрезы,

Lp = 45 мм

en – длина переходной части, en = 19 мм

exв,- длина хвостовика, exв = 86 мм

Материал фрезы – быстрорежущая сталь

Р6М5К5 ГОСТ 19265-73 с термообработкой НRC 60.64

Рис. 4.3. Схема полей допусков пробки Æ60Н7

Главная составляющая силы резания

и [6]

Ср – 68,2; x=0,86; у = 0,72; n = 1; q = 0,86; w = 0; [6]

t = 1,0 мм; Sz = 0,04 мм/зуб; В = 68 мм; n = 400 мин-1; Z=4;

Суммарный момент, действующий на фрезу

Допускаемые напряжения на изгиб хвостовика

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6