3.2 Выбор и обоснование вида заготовки

В данном разделе, учитывая материал детали, ее размеры и вес, конструктивные особенности и тип производства, устанавливается вид заготовки.

Для изготовления заготовок для данных деталей сравним получение заготовки по базовому технологическому процессу методом свободной ковки с получением заготовки методом штамповки. Назначаем припуски и допуски на штамповку, руководствуясь ГОСТом 750589 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски, кузнечные напуски». Припуск на механическую обработку включает основной, а также дополнительные припуски, учитывающие отклонения формы штамповки. Величины припусков следует назначать на одну сторону номинального размера штамповки. Основные припуски на механическую обработку назначаются в зависимости от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости поверхности. Исходный индекс определяется в зависимости от: марки стали, степени сложности и класса точности штамповки.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) получают поковки высадкой из прутка, труб диаметром от 20 до 270 мм и длиной от 3,5 до 4 м, а также из черных исходных материалов. На ГКМ обычно штампуют заготовки для стержней со всевозможными головками и утолщениями, а также для простых и сложных колец.

При разработке используем ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные». Штамповочное оборудование – кривошипный горячештамповочный пресс. Нагрев заготовки – индукционный.

Для определения и назначения припусков и допусков на поковку определяют исходный индекс поковки. Исходный индекс поковки – условный показатель, учитывающий в обобщенном виде сумму конструктивных характеристик (класс точности, группу стали), степень сложности (конфигурацию поверхности разъема) и массу поковки.

Расчетная масса поковки определяется как масса подвергаемых деформации ее частей.

Расчет стоимости заготовки, полученной методом штамповки (С₃):

₍₎

где Ц_i  базовая стоимость 1 т. заготовок = 8869 руб.;

Ц_отх  цена 1 т. отходов = 210 руб.;

k_Т, k_c, k_в, k_м, k_п – коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала, и объема производства заготовок. Равны соответственно: 1; 0,77; 0,8; 1,18; 1.

Определяем коэффициент использования материала при штамповке

K₁ = G_д/G_з =56,5/64=0,9

Определяем коэффициент использования материала при прокате

K₁ = G_д/G_з =56,5/170=0,03

Потому принимаем метод штамповки.

При получении заготовки методом штамповки увеличивается точность заготовок, коэффициент использования материала,уменьшаются затраты на производство заготовок.

3.3 Обоснование выбора технологических баз

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.

Исходными данными для выбора баз являются: чертеж детали со всеми необходимыми техническими требованиями; вид и точность заготовки; условия расположения и работы детали в машине.

Равномерность припусков на обрабатываемых поверхностях позволяет более полно использовать возможности режущего инструмента II порядка, повышать производительность и точность обработки. Поэтому, чтобы обеспечить наименьший и равномерный припуск на обрабатываемой поверхности, базирование по этой поверхности применяется не только на первой операции.

В единичном и мелкосерийном производстве равномерного распределения припусков на отливках и поковках обычно добиваются применением разметки заготовок с последующей выверкой их положения на станке при первой операции обработки или выверкой положения режущего инструмента II порядка по разметочным рискам и кернам.

Базы на промежуточных операциях (между первой и последней операциями) выбирают с учетом следующих соображений:

1) используют принцип «кратчайших путей», согласно которому в качестве технологических баз принимают те поверхности, которые связаны с обрабатываемой поверхностью кратчайшей размерной цепью; не меняют без оснований базы, так как переход от одной базы к другой всегда вносит дополнительную ошибку во взаимное расположение поверхностей, обработанных на первой и второй базах. Эта ошибка равна погрешности во взаимном расположении баз;

2. переходят при смене баз от менее точной к более точной базе, так как обработка заготовки на каждом предшествующем этапе подготавливает ее к обработке на последующих этапах, учитывая, что при переходе от одного этапа к другому должны повышаться не только точность размеров и формы, но и точность взаимного расположения;

4) после термообработки выбирают базы, играющие роль черновых баз. Используя их, вводят новые обработанные базы или чаще исправляют те базы, которыми пользовались ранее. При исправлении базы восстанавливать базирование необходимо таким образом, чтобы новые базы были связаны со старыми более строгими размерами и соотношениями, в противном случае нарушится вся достигнутая ранее координация поверхностей, что повлечет за собой увеличение операционных припусков.

Полумуфта имеет поверхности, которые при обработке могут эффективно использоваться, а именно наружная и внутренняя поверхности. При точении черновыми базами являются – наружная цилиндрическая поверхность и центровочное отверстие, полученное на фрезерно-центровальной операции, чистовыми – цилиндрическая поверхность и центровое отверстие. На круглошлифовальной операции деталь базируется по центровым отверстиям на торцах детали.

3.4 План обработки отдельных поверхностей

При выборе метода обработки поверхности исходят из его технологических возможностей: обеспечения точности и качества поверхности; величины снимаемого припуска; времени обработки в соответствии с заданной производительностью.

Обработка каждой поверхности детали представляет собой совокупность методов обработки, выполняемых в определенной последовательности. Последовательность устанавливается на основе требований рабочего чертежа детали и исходной заготовки:

- заданные точность и качество поверхностей позволяют выбрать методы (один или несколько) их окончательной обработки;

- вид исходной заготовки определяет методы начальной обработки;

- методы окончательной и начальной обработки позволяют выбрать промежуточные методы. Каждый метод окончательной обработки требует определенного набора методов предшествующих;

- вид заданной термической обработки определяет ее место в последовательности обработки поверхности.

Для одной и той же поверхности могут применяться различные варианты обработки. Выбор наилучшего варианта является трудоемкой, но необходимой задачей. Эта задача окончательно решается на основании экономического анализа. Предварительные решения по выбору рационального варианта принимаются либо на основе таблиц среднеэкономических достижимых точностей обработки разными методами, либо на основе расчетов точности.

Последовательность выбора методов обработки поверхностей рекомендуется следующая:

1. выбираются методы обработки поверхности на первом переходе (операции) в зависимости от способа получения заготовки и ее точности;

2. определяются методы окончательной обработки поверхности на последнем переходе (операции) в зависимости от комплекса требований по точности рассматриваемой поверхности (данные из чертежа);

3. назначаются методы обработки поверхности на промежуточных переходах (операциях) на основе уже выбранных первого и последнего методов обработки.

При этом следует учитывать, что каждому методу окончательной обработки предшествуют обычно несколько предварительных (менее точных) методов. Например, чистовому развертыванию отверстия предшествует предварительное развертывание, а предварительному—чистовое растачивание, зенкерование или сверление.

При назначении промежуточных методов исходят из того, что каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего в среднем на один квалитет точности.

Допуск на промежуточный параметр точности должен всегда находиться в тех пределах, при которых возможно использование последующего метода обработки.

Разрабатывая маршрут обработки поверхности, необходимо помнить, что одна и та же точность обработки может быть достигнута несколькими методами. Количество возможных вариантов маршрута обработки одной поверхности достаточно велико. Предварительный выбор маршрута обработки поверхности был осуществлен, когда технологический маршрут разбивался на этапы обработки (черновой, термической, получистовой и т. д.). Более точная разбивка на этапы может быть проведена с помощью подробных таблиц технологических характеристик методов обработки.

Окончательный маршрут обработки выбирают с помощью соответствующих таблиц , в которых представлены численные величины погрешностей размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхности. Для отдельных поверхностей численные величины погрешностей определяются расчетом. Выбор конкретного метода обработки производят с помощью таблиц средней экономической точности различных способов меха­нической обработки, полученных путем систематизации результа­тов непосредственных наблюдений за ходом операций в цеховых условиях.

Сопоставляя технологические возможности различных способов обработки, исходя из обеспечиваемой ими средней экономи­ческой точности, выбирают способы предварительной и оконча­тельной обработки, обеспечивающие заданные значения парамет­ров точности детали.

При назначении вида обработки необходимо стремиться к тому, чтобы число переходов при обработке каждой поверх­ности было минимальным и возможно большее ко­личество поверхностей заготовки обрабатывалось при одной установке. При построении маршрута ис­ходят из того, что каждый последующий способ обработки должен быть точ­нее предыдущего и технологический допуск на промежуточный размер, полученный на предыдущем этапе обработки, должен на­ходиться в пределах, при которых можно использовать намечае­мый последующий способ обработки. Количество возможных вариантов маршрута обработки данной по­верхности может быть довольно большим. Все они различны по эффективности и рентабельности. Выбор окончательного вари­анта по этим показателям важен, но сложен и трудоемок. Поэ­тому маршрут обработки можно выбрать приближенно, оценивая трудоемкость сопоставляемых вариантов по суммарному основному времени обработки, т.е. на первом этапе разработки технологи­ческого маршрута пользоваться формулами расчета машинного времени в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей. Пользуясь данными можно со­ставить формулу и получить для сравниваемых вариантов наиболее вероятное машинное время об­работки типичных поверхностей.

3.5 Расчёт припусков на механическую обработку

Наименование детали  шестерня. Материал  сталь 30ХН3А.

Заготовка  Поковка. Рассчитываем припуски для обработки цилиндрической поверхности диаметром 60

Номинальный припуск при обработке наружных поверхностей (односторонний припуск) рассчитываем по формуле:

Z_i = Z _{i min} + ei_i-1 + ei_i ;

Припуск на две стороны ( 2Z )

2Z_i = 2 Z _{i min} +ei_{D i  1} + ei_Di

Минимальный припуск при обработке поверхностей рассчитываем по формуле:

2Z_{i min} = 2(Rz _{i  1} + h _{i  1} +  _{i  1} + _i );

где Rz _{i  1} высота неровностей профиля;

h _{i  1}  глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);

_{ i  1}  суммарные отклонение расположения поверхности (отклонение от плоскостности, прямолинейности на предшествующем переходе);

 _в  погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Для стали после термической обработки при расчете припуска слагаемое h из формулы исключается. В конкретном случае те или иные слагаемые, входящие в расчетные формулы для определения припусков, также исключают.

Минимальный размер противолежащих поверхностей:

а_{min i – 1} = а_{min i} + 2Z _{min i}

где a_{min i – 1}  наименьший предельный размер, полученный на предшествующем технологическом переходе;

a_{min i}  наименьший предельный размер, полученный на выполняемом технологическом переходе;