Проектирование технологического процесса механической обработки детали типа «Крышка». Часть 2

1  2  3  4

---

6.2 Обоснование выбора оборудования

 

Оборудование для каждой операции необходимо подбирать с учетом следующих факторов:

1) выбранный станок должен обеспечить выполнение технологических требований, предъявляемых к обрабатываемой детали – необходимые точность, шероховатость и размеры обработки;

2) рабочая зона станка должна соответствовать габаритным размерам обрабатываемой детали;

3) производительность станка должна соответствовать заданной программе выпуска деталей;

4) мощность, жесткость и кинематические возможности станка должны позволять вести обработку на оптимальных режимах резания с наименьшими затратами времени и себестоимости.

Операции 005 и 010 Токарно-револьверные

На данных операциях используется токарно-револьверный станок модели 1Е340П. Краткая техническая характеристика содержится в таблице 7.

Таблица 7 – Технические характеристики ТРС модели 1Е340П

 

Операции 015 Круглошлифовальная и 020 Внутришлифовальная

На данных операциях используется круглошлифовальный станок модели 3К12. Краткая техническая характеристика содержится в таблице 8.

Таблица 8 – Краткая техническая характеристика станка 3К12

Операция 025 Вертикально-сверлильная

На данной операции используется вертикально-сверлильный станок 2Н125Л. Краткая техническая характеристика станка указана в таблице 9.

Таблица 9 – Краткая техническая характеристика станка 2Н125Л

Операция 030 Горизонтально-фрезерная

На данной операции выбран горизонтально-фрезерный станок модели 6Р81Ш. Краткая техническая характеристика станка указана в таблице 9.

Таблица 9 – Краткая техническая характеристика станка 6Р81Ш

 

6.3 Обоснование выбранных схем базирования по операциям

 

Выбора баз является одним из важнейших вопросов при разработке технологического процесса деталей, т.к. правильным выбором баз в значительной степени обеспечивется точность обработки. Особенно важно выбрать базовую поверхность для выполнения первой операции – черновую базу.

Операция 005 Токарно-револьверная

Установ А

На рассматриваемом установе требуется обработать поверхности 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 16. Для ориентации (базирования) заготовки в качестве черновых баз выбраны необработанные цилиндрическая поверхность 24 и торец 13.

Рисунок 5 – Схема базирования при установе А операции 005

Поверхность 24, исходя из ее протяженности, принята в качестве двойной направляющей базы. Она лишает заготовку четырех степеней свободы (перемещения вдоль двух осей и поворота относительно этих же осей).

Поверхность 13 принята в качестве опорной базы. Она лишает заготовку одной из трех степеней свободы (перемещения вдоль одной оси).

Основания, послужившие для выбора черновых баз:

• поверхности черновых баз обеспечивают достаточно устойчивое положение заготовки в приспособлении;
• на данном установе ведется обработка поверхностей, высокие требования к точности не предъявляются.

Эта схема установки обеспечивает неполную ориентацию заготовки в системе координат станка, т. к. заготовка оказывается лишенной пяти степеней свободы (три перемещения и два поворота относительно координатных осей). Данная ориентация достаточна для обеспечения точности всех обрабатываемых на операции поверхностей.

Операция 010 Токарно-револьверная

Установ Б

На рассматриваемом установе требуется обработать поверхности 7, 9, 11, 13, 18, 20, 22, 24, 26, 28 и 30. Для ориентации (базирования) заготовки в качестве чистовых баз выбраны обработанные на предыдущем установе цилиндрическая поверхность 8 и торец 1.

Рисунок 6 – Схема базирования при установе Б операции 010

Поверхность 1 выбрана в качестве установочной базы, которая лишает заготовку трёх степеней свободы (перемещения вдоль одной оси и поворота относительно двух других осей).

Поверхность 8 принята в качестве двойной опорной базы. Она лишает заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль двух координатных осей).

Такая схема установки обеспечивает неполную ориентацию заготовки в системе координат станка, т. к. заготовка оказывается лишенной пяти степеней свободы (три перемещения и два поворота относительно координатных осей). Данная ориентация достаточна для обеспечения точности всех обрабатываемых на операции поверхностей.

Операция 015 Круглошлифовальная

На рассматриваемой операции требуется обработать цилиндрическую поверхность 8. Для обеспечения соосности обрабатываемой поверхности общей оси детали в качестве двойной опорной базы принимается поверхность 28. Торец 13 рассматривается в качестве установочной базы.

Рисунок 7 – Схема базирования для операции 015

Операция 020 Внутришлифовальная

На рассматриваемой операции требуется обработать отверстие 28. Для обеспечения соосности обрабатываемой поверхности общей оси детали в качестве двойной опорной базы принимается поверхность 8. Торец 1 рассматривается в качестве установочной базы.

Рисунок 8 – Схема базирования для операции 020

Операция 025 Вертикально-сверлильная

На рассматриваемой операции требуется обработать четыре отверстия 12. Для ориентации (базирования) заготовки в качестве чистовых баз выбраны обработанные цилиндрическая поверхность 8 и торец 1.

Рисунок 9 – Схема базирования для операции 020

Поверхность 1 является установочной базой, поверхность 8 – двойной опорной базой. В результате заготовка лишена 5 степеней свободы.

Операция 030 Горизонтально-фрезерная

На рассматриваемой операции требуется обработать два паза 14.

Рисунок 10 – Схема базирования для операции 030

Поверхность 9 является установочной базой, поверхность 28 служит двойной опорной базой, а отверстие 12 – одинарной опорной базой.

 

7 определение припусков и диаметральных размеров

 

Поверхность №4. Данная наружная поверхность диаметром Ø34h14 (Ø34_-0,62) включает два этапа обработки: «Точить предварительно», «Точить окончательно».

Допуск размера на каждом переходе назначается по таблице экономической точности.

Для рассматриваемой поверхности для перехода «Точить окончательно» в зависимости от длины и диаметра обработки назначается номинальный припуск на диаметр 2Z₂ = 1,4 мм.

Номинальный припуск для перехода «Точить предварительно» определяется как разность между общим припуском и припуском для чистового перехода:

2Z₁ = Z_об–2Z₂,

2Z₁ = 2,6–1,4 = 1,2 мм.

Размер на втором (последнем) переходе известен из чертежа детали. Размер исходной заготовки определен в главе 2.

Определение номинального размера после первого перехода:

D₁ = D₂+2Z₂,

D₂ = 34+1,4 = 35,4 мм.

Максимальный припуск на диаметр на втором переходе Z_2max:

2Z_2max = 2Z₂+Td₂,

2Z_2max = 1,4+0,62 = 2,02 мм.

Максимальный припуск на диаметр на первом переходе Z_1max:

2Z_1max = 2Z₁+Td₁+ES₀,

2Z_1max = 1,2+0,62+0,9 = 2,92 мм

Поверхность №8. Данная поверхность диаметром Ø46h8 (Ø46_-0,039) включает три этапа обработки: «Точить предварительно», «Точить окончательно», «Шлифовать однократно».

Номинальные припуски на диаметр на втором и третьем переходах 2Z₂ = 1,5; 2Z₃ = 0,3 мм.

Номинальный припуск для перехода «Точить предварительно» определяется как разность между общим припуском и суммой припусков на переходах «Точить окончательно», «Шлифовать однократно»:

2Z₁ = Z_об–(2Z₂+2Z₃),

2Z₁ = 2,8–(1,4+0,3) = 1,1 мм.

Определения номинальных размеров:

D₂ = D₃ + 2Z₃,

D₂ = 46 + 0,3 = 46,3 мм,

D₁ = D₂ + 2Z₂,

D₁ = 46,3+1,4 = 47,7 мм.

Максимальные припуски на каждом из переходов:

2Z_3max = 2Z₃+Td₃,

2Z_3max = 0,3+0,039 = 0,339 мм,

2Z_2max = 2Z₂+Td₂,

2Z_2max = 1,4+0,1 = 1,5 мм.

Максимальный припуск на диаметр на первом переходе Z_1max:

2Z_1max = 2Z₁+Td₁+ ES₀,

2Z_1max = 1,1+0,25+1,1 = 2,45 мм.

Поверхность №16. Данная поверхность диаметром Ø112h14 (Ø112_-0,87) включает один этап обработки «Точить однократно».

Номинальный припуск на первом переходе будет равен общему припуску заготовки: 2Z₁ = 2Z_об = 3,0 мм.

Операционный размер на первом переходе равен размеру на чертеже детали: D_16-1 = Ø112_-0,87.

Поверхность №22. Данная поверхность диаметром Ø26h14 (Ø26^+0,52) включает один этап обработки, который называется «Расточить однократно».

Припуск на первом переходе будет равен остаточному напуску заготовки после сверления: 2Z_нап = D_22-1-D_свер = 26 – 17,4 = 8,6 мм.

Операционный размер на первом переходе равен размеру на чертеже детали: D_22-1 = 26^+0,52.

Поверхность №24. Данная поверхность диаметром Ø40h14 (Ø40_-0,62) включает один этап обработки «Точить однократно».

Номинальный припуск на первом переходе будет равен общему припуску заготовки: 2Z₁ = 2Z_об = 2,6 мм.

Операционный размер на первом переходе равен размеру на чертеже детали: D_24-1 = 40_-0,62.

Поверхность №28. Данная внутренняя поверхность диаметром Ø30H6 (Ø30^+0,013) включает четыре этапа обработки: «Расточить предварительно», «Расточить окончательно», «Шлифовать предварительно», «Шлифовать окончательно».

Номинальные припуски на диаметр на втором, третьем и четвертом переходах 2Z₂ = 0,8; 2Z₃ = 0,3; 2Z₄ = 0,2 мм.

Номинальный припуск для перехода «Расточить предварительно» определяется как разность между общим припуском и суммой припусков на переходах «Расточить окончательно», «Шлифовать предварительно», «Шлифовать окончательно»:

2Z₁ = Z_об–(2Z₂+2Z₃+2Z₄),

2Z₁ = 4,2–(0,8+0,3+0,2) = 2,7 мм.

Определение номинальных размеров:

D₃ = D₄ – 2Z₄,

D₃ = 30 – 0,2 = 29,8 мм,

D₂ = D₃ – 2Z₃,

D₂ = 29,8 – 0,3 = 29,5 мм,

D₁ = D₂ – 2Z₂,

D₁ = 29,5–0,8 = 28,7 мм.

Максимальные припуски на каждом из переходов:

2Z_4max = 2Z₄+Td₄,

2Z_4max = 0,2+0,013 = 0,213 мм,

2Z_3max = 2Z₃+Td₃,

2Z_3max = 0,3+0,033 = 0,333 мм,

2Z_2max = 2Z₂+Td₂,

2Z_2max = 0,8+0,084 = 0,884 мм.

Максимальный припуск на диаметр на первом переходе Z_1max:

2Z_1max = 2Z₁+Td₁+ EI₀,

2Z_1max = 2,7+0,21+0 = 2,91 мм.

Все полученные операционные размеры занесены в таблицу 10.

Таблица 10 – Определение промежуточных припусков и операционных диаметральных размеров

Рисунок 11 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 4

Рисунок 12 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 8

Рисунок 13 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 16

Рисунок 14 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 22

Рисунок 15 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 24

Рисунок 16 – Схема расположения операционных припусков для поверхности 28

 

8 Линейный размерный анализ

8.1 Размерная схема технологического процесса

 

В соответствии с эскизными планами обработки поверхностей разработана размерная схема технологического процесса для обработки торцовых поверхностей (см. рис. 13). Схема строится в следующей последовательности: размеры исходной заготовки, затем технологические размеры по операциям с минимальными припусками по маршруту обработки и в конце обозначаются конструкторские размеры с рабочего чертежа.

Рисунок 17 – Размерная схема технологического процесса

 

8.2 Назначение предварительных допусков

 

Допуски выбираются по ЕСТД [1, стр 145, табл. П.5.1] в соответствии с точностью того или иного этапа обработки. Руководствуясь размерной схемой, назначаются допуски на операционные размеры и размеры исходной заготовки, представленные в табл. 11.

Таблица 11 – Назначение допусков на технологические размеры

В соответствии с таблицей экономической точности механообработки [1, с 144, табл. П5.7] назначаются минимальные припуски на подрезку торцов, которые представлены в виде таблицы 12.

Таблица 12 – Припуски на технологические размеры

 

8.3 Построение графов

 

В соответствии с размерной схемой формируется исходный и производный графы. Вершинами на исходном графе являются номера поверхностей, а ребрами конструкторские размеры и припуски (рис. 18).

На производном графе вершины также образуют номера поверхностей, а в качестве ребер выступают технологические размеры и размеры исходной заготовки (см. рис. 19).

Совмещенный граф является математической моделью всего технологического процесса (см. рис 20).

Рисунок 18 – Исходный граф

Рисунок 19 – Производный граф

Рисунок 20 – Совмещенный граф

 

8.4 Канонические уравнения размерных цепей

 

На основании полученных графов составляются канонические уравнения размерных цепей. Для записи уравнения необходимо на исходном графе определить, какие вершины связывает замыкающее звено. Далее на производном графе нужно осуществить перемещение из вершины с меньшим номером к вершине с большим номером. При этом нужно учитывать то обстоятельство, что если вершины возрастают в направлении обхода, то очередное звено записывается в уравнение со знаком «плюс» и считается увеличивающим, а если наоборот, то запись звена в уравнение осуществляется со знаком «минус», и звено считается уменьшающим.

В соответствии с описанным правилом канонические уравнения для рассматриваемого примера будут иметь вид, представленный в табл. 13.

Таблица 13 – Канонические уравнения размерных цепей

 

8.5 Проверка обеспечения точности конструкторских размеров

 

Условие обеспечения точности:

IT(K_i)≥∑IT(L_i)

В данном случае нам необходимо выполнить проверку шести конструкторских размеров:

1) IT(K₁) ≥ IT(L₁₀)

0,74 > 0,22          Условие выполнено

2) IT(K₂) ≥ IT(L₆)

0,36 = 0,36          Условие выполнено

3) IT(K₃) ≥ IT(L₈)

0,52 > 0,13          Условие выполнено

4) IT(K₄) ≥ IT(L₁₂)

0,62 = 0,62          Условие выполнено

5) IT(K₅) ≥ IT(L₁₁)

0,62 = 0,62          Условие выполнено

6) IT(K₆) ≥ IT(L₁₃)

0,43 = 0,43          Условие выполнено

Результаты проверки занесены в таблицу 14.

Таблица 14 – Учет полученных запасов точности

---

1  2  3  4