Технология сельскохозяйственного машиностроения. Методические указания для курсового проектирования по дисциплине «Технология сельскохозяйственного ма

П – годовая программа выпуска деталей, шт. ; Кз 0,75 0,95 планируемый нормативный коэффициент загрузки оборудования.

где Дрд – количество рабочих дней в расчётном периоде = 260; tсм – продолжительность смены = 8, ч;

n – количество смен = 1;

К1 – коэффициент, учитывающий простои оборудования в ремонте принимаем К1 = 0.95;

5. ВЫБОР ЗАГОТОВКИ И МЕТОДА ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИПУСКОВ

Заготовка ― предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

Выбрать заготовку ― это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски только на обрабатываемые поверхности, наконец, круг дополнительных технических требований и условий, позволяющих разработать технологический процесс ее изготовления.

Метод получения заготовки влияет на форму заготовки, величину и расположение припусков, это влияет на трудоемкость обработки, а следовательно на себестоимость изготовления детали. Выбор метода получения заготовки зависит от конструкции и размеров детали, ее материала, а также от технических требований к качеству.

В машиностроении различают следующие основные методы получения заготовок:

отливки черных и цветных металлов;

поковки и штамповки;

заготовки из сортового и листового проката;

сварные заготовки;

заготовки из неметаллов.

При выборе способа получения заготовки необходимо учитывать:

-служебное назначение детали;

-объем производства;

-конструкцию детали.

11

Исходя из конфигурации детали и материала сталь 45, из которого предусмотрено изготовление детали, возможны следующие способы получения заготовок: методом штамповки и литья.

Учитывая форму и размеры детали «Вал», эксплуатационные условия работы, марку материала (Сталь 45), а также тип производства среднесерийный возможно получение заготовки двумя способами — штамповка и пруток.

Основным критерием выбора заготовки будет являться коэффициент использования материала.

Первый способ – горячая объёмная штамповка.

Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.

Штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объёмной штамповкой можно получать без напусков поковки сложной конфигурации, которые другим способом изготовить без напусков нельзя, при этом допуски на штамповочную поковку минимальны. В следствии этого значительно сокращается объём последующей механической обработки, штамповочные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.

Производительность штамповки значительно выше – составляет десятки и сотни штамповок в час.

Размеры заготовки «вал», полученной горячей штамповкой, максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.

Второй способ – пруток.

Стальные прутки широко используются в машиностроительной промышленности для изготовления различного рода деталей. Стальные прутки могут иметь стандартные диаметры: 12.0, 20.0, 28.0, 30.0, 42.0, 45.0, 50.0, 65.0 немереной длины. Также стальные прутки могут иметь кратную длину и изготавливаться в нагартованном состоянии. Как правило, основные свойства

12

стальных прутков определяют на особых продольных образцах, которые вырезают из специальных термически обработанных контрольных заготовок. Стальные прутки квадратные соответствуют всем требованиям ГОСТ 2591-88.

К недостаткам получения заготовки из прутка относится: большой расход металла; большие припуски на механическую обработку (примерно

15 – 25 % от массы заготовки превращается в стружку)

В качестве метода получения заготовки принимаем горячую объемную штамповку, так как этот метод является наиболее дешевым и универсальным. Деталь «Вал» имеет простую форму, поэтому использование заготовки в виде прутка является нецелесообразным и требует лишние затраты. А так же увеличивается время на обработку заготовки, увеличивается количество операций.

5.1. Исходные данные

Обработке подлежит 1-я цилиндрическая ступень детали. Для определения припуска расчетно-аналитическим методом выбирается ступень длинной l = 25 мм, диаметром 75 мм и средним арифметическим отклонением профиля Rz = 300 мкм.

5.1.1. Выбор технологических баз

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирования технологических процессов механической обработки является назначение технологических баз. От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения заданных линейных размеров; правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции; общая производительность обработки заготовок.

Под базой понимаем совокупность поверхностей, линий, точек, по отношению к которым ориентируются другие поверхности детали, обрабатываемые на данной операции.

В качестве черновой технологической базы следует выбирать поверхность, относительно которой при первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые при дальнейших операциях как технологические базы (т.е. черновая база –

13

для обработки чистовых баз).

Принцип совмещения баз заключается в том, что в качестве технологических баз принимают поверхности, которые являются конструкторскими и измерительными базами.

Принцип постоянства баз заключается в том, что для выполнения всех операций обработки заготовки используются одни и те же технологические базы.

5.2. Технологический маршрут обработки

Операции будут строиться из малого числа простых технологических переходов, то есть технологический процесс разрабатываем по принципу дифференциации операций. Это связано в первую очередь с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокоточных станков, от предварительной черновой обработки, которая может производиться высокопроизводительными способами. Дифференциация в условиях средне - серийного производства является экономически целесообразным построением технологического процесса.

Маршрут ― последовательность (порядок) обработки. Рассматривают маршрут обработки отдельных поверхностей и маршрут обработки заготовки в целом.

При установленной общей последовательности обработки рекомендуется учитывать следующие положения:

1)каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности;

2)в первую очередь следует обрабатывать поверхность, которая будет служить технологической базой для последующих операций;

3)поверхности, с которых снимается наибольший слой металла, следует обрабатывать вначале, что позволит своевременно обнаружить возможные внутренние дефекты заготовки;

4)обработка остальных поверхностей ведется в последовательности, обратной степени их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается.

Технологический процесс осуществляем с разделением его на стадии черновой и чистовой обработки. На первой стадии снимаются основные припуски на обработку, в результате этого возникают погрешности заготовки, связанные с перераспределением внутренних напряжений исходных заготовок и влиянием

14

остаточных напряжений, вызванных черновой механической обработкой.

На второй стадии обработки (при чистовых операциях) устраняем погрешности, возникшие при черновой обработке, и обеспечиваем достижение требуемой точности обработки, шероховатости и предписанного чертежом поверхностного слоя.

При составлении плана обработки детали (установлении порядка операций) руководствуются следующими общими положениями:

1)назначают операции, исходя из конструктивных форм, размеров детали и типа производства;

2)в первую очередь обрабатывают поверхности детали, которые будут служить базами для последующей обработки;

3)после базовых поверхностей обрабатывают поверхности,

скоторых снимают наибольшие слои материала;

4)отделочные операции выполняют в конце технологического процесса обработки;

5)операции механической обработки увязывают с термическими операциями.

При разработке технологического процесса общий припуск разбивают по отдельным операциям и определяют операционные (межоперационные) размеры. Ниже приведены примерные значения операционных припусков на обработку.

При чистовом точении валов (после чернового точения) припуск на диаметр равен: при диаметре вала d = 6…10 мм –

1…1,5 мм; при d = 50…80 мм – 1,5…2 мм; при d = 360…500 мм – 3…4 мм.

Припуски на диаметр на шлифование валов (после чистового точения) равны: при диаметре вала d≤ 10 мм – 0,3…0,4 мм;

при d = 50…80 мм – 0,4…0,8 мм; при d = 360…500 мм – 0,8…1,2

мм. Причем припуски для серых валов на 0,1 мм меньше, чем для закаленных.

Припуски (на сторону) на чистовое строгание и фрезерова-

ние после чистовой обработки составляют 1…3 мм.

При зенкеровании припуск на диаметр равен 1…4 мм.

Припуск (на диаметр) при черновом развертывании 0,2…0,5 мм, при чистовом развертывании 0,1 мм.

15

Валы.

Технологический процесс обработки длинного вала (l >4d) из проката состоит из резки заготовки, подрезки торцов, центровки и точения двух концов вала на центровых гнездах.

Резку заготовок можно производить на фрезерных станках отрезными фрезами (для крупных валов), токарных станках (заготовки малого диаметра, когда заготовка вала входит в отверстие шпинделя станка) отрезными резцами, механическими ножовками.

Торцы вала подрезают на токарных и фрезерных станках. Центровку вала выполняют на токарных станках. Схемы обработки вала и вала-шестерни приведены в приложении 7.

При отсутствии фрезерно-центровочного станка подрезку торцов и центровку можно вести на токарном станке.

Вал малого диаметра обрабатывают по следующему варианту. Его вставляют в отверстие шпинделя, закрепляют в патроне, после чего подрезают и центрируют один конец вала. Затем, то же самое повторяют с другим концом вала.

Для достижения высокой точности и малой шероховатости поверхности наружных цилиндрических поверхностей валов применяют различные методы чистовой отделочной обработки. В условиях единичного производства основными методами отделочной обработки валов являются шлифование и полирование.

Шлифование – наиболее распространенный метод чистовой обработки наружных поверхностей валов. Наиболее часто при помощи шлифования получают 6-7-й квалитет точности и 8-й класс шероховатости поверхности (Ra ≤ 0,63 мкм).

Полирование – обработка деталей при помощи мелкозернистой абразивной (полировальной) пасты, которой изготовлен из войлока, кожи и парусины. В качестве абразива применяют порошки окиси хрома, крокуса (окись железа), венской извести, иногда корунда и карбида кремния. Окружная скорость вращения круга при полировании деталей из стали и чугуна – 30…35 м/с. Деталь прижимается с силой, равной примерно 20…50 Н.

Полирование обычно применяют для декоративной отделки деталей, а также в качестве подготовительной операции перед никелированием, хромированием и другими гальваническими покрытиями. Шероховатость поверхности после полирования соответствует 7 – 12 классу.

16

По типовому технологическому процессу выбираем маршрут обработки. Схема технологического процесса представляется на листе 1 графической части.

Технологическая операция ― это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109―82). При обработке на станках операция включает все действия рабочего, управляющего станком, а также автоматические движения станка, осуществляемые в процессе обработки заготовки до момента снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки.

После составления маршрута обработки приступают к детальной проработке каждой технологической операции. Содержание операции часто определяется количеством переходов, которые могут быть выполнены на выбранном типе станка, при этом стремятся добиться сокращения трудоемкости, повышения производительности и экономичности. Начинают с построения схемы (Приложение 4,7).

Планируются следующие операции технологического процесса:

005 Фрезерно-центровочная. Переходы

1.Фрезеровать торцы заготовки. Поверхности 3,4.

2.Центровать. Поверхности 1,2.

010 Токарная черновая. Переходы

1.Нарезать канавки.

2.Точить поверхности ……

3.Проточить фаски. Поверхности …………...

015………………………………………………..

При обработке используется следующий инструмент:

-Для фрезерования торцев используется торцевая фреза 110

ммс вставными ножами из Т15К6 по ГОСТ 9473-80, число зубь-

ев z=8.

-Сверление центровых отверстий осуществляется центровочным комбинированным сверлом по ГОСТ 14034-74, диметр сверла 4 мм.

-Продольное точение проходными отогнутым резцами с пластинами из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18879-73.

17

-Точение канавок токарные отрезными резцами с пластинами из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18874-73.

-Подрезание торцев подрезными отогнутыми резцами, материал режущей части Т15К6, ГОСТ 18880-73.

-Фрезерование шпоночного паза маятниковой подачей – шпоночными фрезами, материал режущей части Р6М5, ГОСТ 6396-78; число зубьев шпоночной фрезы z = 2, Æ18 мм.

Выбор абразивного круга:

Абразивный материал электрокорунд белый ЭБ; Абразивный инструмент на керамической связке: 25А; Зернистость 50, 40, 25; Твердость среднемягкая СМ2; Структура 6; Связка керамическая К5;

Форма прямоугольного профиля ПП; Класс точности АА или А; Класс неуравновешенности 2 или 1; Скорость резания 35 м/с.;

-Обозначение круга: ЭБ 25А 40 СМ2 6 К5/ ПП 100´20´32 А2 кл. 35 м/с – для шлифования.

-Фрезерование зубьев осуществляется червячной фрезой

Æ190 мм, z = 10, ГОСТ 9324-80.

-Абразивный круг для шлифования зубьев: 2П 250´16´76 Э5

-СМ1 - 25 - 4 - К.

-Токарный резьбовой резец с пластинами из твердого спла-

ва Т15К6, ГОСТ 18885-73.

Используемые средства измерения:

Измерение линейных продольных размеров и неточных диаметральных осуществляется штангенциркулями ШЦ-III ГОСТ 166-73 с пределами измерений 0-500 и ценой деления 0,05.

Измерение глубины центровочных отверстий используем штангенглубиномер ШГ 160 ГОСТ 162-80 с пределами измерений 160 и ценой деления 0,05.

Для уменьшения вспомогательного времени на измерение применяются калибры:

-для наружных диаметров и канавок – калибры-скобы: для размеров 10,5-100 ГОСТ 24833-81;

18

-для ограничения размеров шпоночных пазов – калибрпризма шпоночная для валов с шириной паза 8-24 мм по ГОСТ

14282-77;

-для контроля резьбы М42x2 6h применяют калибр-кольцо ГОСТ 5682-76;

-для контроля конуса 1:10 применяют калибр-конус ГОСТ

26348-76.

Контроль зубьев — прибор БВ5061 цехового типа для контроля зубчатых колес.

Измерение размеров фасок осуществляем при помощи шаблона фасонного простого профиля.

5.3. Определение припуска под черновое обтачивание

Припуском называют слой материала, удаляемый в процессе механической обработки в целях достижения заданных точности и качества обрабатываемой поверхности детали.

Чертежи исходных заготовок отличаются от чертежей готовых деталей тем, что на всех обрабатываемых поверхностях предусматриваются припуски, изменяющие их размеры, а иногда и форму.

Промежуточным припуском называют слой, снимаемый при выполнении данного (i-го) технологического перехода механической обработки (или одной операции).

Общим припуском называют сумму промежуточных припусков по всему технологическому маршруту механической обработки данной поверхности. Его определяют как разность размеров заготовки и готовой детали.

Величиной общего и промежуточных (операционных) припусков на обработку во многом определяется рентабельность техпроцесса.

Преувеличенные припуски влекут за собой перерасход материала, необходимость в дополнительных переходах (рабочих ходах) или операциях, в результате чего производительность обработки снижается.

Уменьшенные припуски усложняют достижение заданной точности размеров и качества обработки поверхностей, а при определенных условиях являются причиной появления брака.

Припуск на первый переход под черновое обтачивание после штамповки

19

где Zi min - минимальный промежуточный припуск, мкм; RZi-1 - высота микронеровностей (шероховатости) поверхно-

сти, остающихся после предшествующей операции, мкм; hi-1 – глубина поверхностного дефектного слоя, мкм;- пространственные отклонения, мкм;

уi – погрешность установки = 0, мкм;

Высота микронеровностей и глубина поверхностного дефектного слоя, оставшмеся после предшествующей обработки зависят от способа изготовления.

RZ01= 300 мкм.; h01= 300 мкм.

Таблица 4 Шероховатость поверхности Rz и глубина h дефектного слоя (мкм)

20