МЕТРОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА ВИРОБНИЦТВА

2. МЕТРОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА ВИРОБНИЦТВА

  2.1 Технічний опис складальної одиниці

Проміжний вал поз. 1 складальної одиниці (рис.2.1) призначений для передачі моменту до третього валу редуктора. Передача обертання здійснюється через циліндрову косозубу передачу вал - зубчате колесо (поз.2).

Шестерня (поз.3) виготовляється знімною.

Опори валу — роликопідшипники радіально-упорні № 7305 0-го класу точності навантажені радіальним і осьовим навантаженням.

Збірка валу проводиться в наступній послідовності: на вал надягає конічне зубчате колесо (поз.2), потім дистанційне кільце (поз.4), косозуба шестерня (поз.3), дистанційне кільце (поз.5). Після чого по черзі напресовуються підшипники (поз.6 і 7). Після цього вал встановлюється в редуктор з регулюванням осьової гри за допомогою набору прокладок привертними кришками (поз.8 і 9).

Рисунок 2.1. Складальна одиниця (проміжний вал редуктора)

 

2.2 Початкові дані

 

Тип виробництва – одиничний;

Передаванний критильний момент – 0,0722·10³ Н۰м;

Частота обертання вала n =576 об/хв;

Параметри шестерні: m _n = 3 мм; z = 18 ; β = 10,73⁰; d =54,96 мм; a _w = 200 мм. Навантаження, які діють на підшипникові опори: R_A = 2446 Н; R_B = 1173 Н.

2.3 Технічні вимоги до складальної одиниці

 

Визначаємо величину бічного зазору і призначаємо вид сполучення для шестерні (поз. 3). Для цього розраховуємо мінімальний необхідний бічний зазор в зубчатому зачепленні [4]:

J_{n min} ≥ ν + a_w (α₁۰Δt₁ – α₂۰Δt₂ )·2 sinα_w,

де ν – бічний зазор для розміщення шаруючи мастила;

a_w – міжосьова відстань швидкохідній ступені.

Δt₁, Δt₂ – різниця між робочою температурою матеріалу зубчатого колеса і корпусу і стандартною нормальною температурою відповідно (Δt₁= 60º-20º = 40ºС; Δt₂ = 30º - 20º = 10ºС);

α₁, α₂ – коефіцієнти теплового лінійного розширення матеріалу зубчатого колеса і корпусу відповідно ( α₁ = 12۰10^-6 мм / ºС;ν = 0,01 ; m_n = 0,01·3 = 0,030 мм = 30 мкм; α₂ = 10۰10^-6 мм/ºС);

α _w – кут профілю початкового профілю зуба (α _w = 20º );

J_{n min} ≥ 0,030 + 200 (12·10^─6۰40 −10∙10⁻⁶۰10)∙2 sin20˚ = 0,082 мм = 82 мкм.

Призначаємо вид сполучення C, яке забезпечить мінімальний бічний зазор в зачепленні:

J_{n min} = 115 мкм > 82 мкм.

Граничне відхилення міжосьової відстані:

f_a = мм = мкм.

В процесі експлуатації зубчата передача повинна працювати плавно, без шуму.

Для нормальної роботи вузла необхідно забезпечити осьову гру – осьове переміщення підшипника з одного крайнього положення в інше. Приймаю осьову гру рівної 0,04.0,07 мм.

 

2.4 Розмірний аналіз складальної одиниці

Розмірний аналіз складальної одиниці проводитимемо методом регулювання, при якому наказана точність початкового (що замикає) розміру досягається навмисною зміною (регулюванням) величини одного із заздалегідь вибраних составляючих розмірів, званого компенсатором. Для заданої складальної одиниці (рис. 2.2) роль компенсуючих розмірів виконують прокладки.

Рисунок 2.2. Складальний розмірний ланцюг

Для нормальної роботи роликових радіально-упорних підшипників між кришкою і торцем підшипника необхідно забезпечити зазор для компенсації теплового розширення валу. Величину зазору приймаю рівною А₀ = 0,04…0,07 мм. На рисунку 2.2 представлена розмірний ланцюг з ланкою А₀. Ланки  – збільшуючи, - уменшаючи.

Сума розмірів ланок є компенсатором. Номінальні розміри ланок ланцюга, їх характеристики, відхилення і допуски приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. До розрахунку розмірного ланцюга методом регулювання

Ланка	Номіналь-ний розмір, мм	Характер линки	Верхнє відхилення ЕS, мкм	Нижнє відхилення EI, мкм	Допуск Т, мкм
1	2	3	4	5	6
А1	29	зменшуючє	+52	0	52
А2	2	компенсатор	розраховується
А3	308	збільшуючє	0	- 130	130
А4	2	компенсатор	розраховується
А5	29	зменшуючє	+52	0	52
А6	18.25	зменшуючє	0	- 200	200
А7	88.5	зменшуючє	0	- 87	87
А8	40	зменшуючє	0	- 62	62
А9	5	зменшуючє	0	- 30	30
А10	70	зменшуючє	0	- 74	74
А11	14	зменшуючє	0	- 43	43
А12	18.25	зменшуючє	0	- 200	200
А0	0.07	зменшуючє	0	- 30	30

Визначуваний номінальний розмір компенсатора:

(2.1)

Розподілимо номінальний розмір до: А₂=2, А₄=2,07мм. На виготовлення всіх розмірів (деталей) розмірного ланцюга призначаю допуски по 9 квалітету. Визначаємо величини допусків на виготовлення всіх деталей і проставимо граничні відхилення в тіло деталей, тобто по ходу обробки сполученних поверхонь. Ланки А6 і А8 є шириною кільця підшипника і допускного відхилення, його по [15] рівні: es = 0 мм; ei = -0,2 мм = - 200 мкм.

Сума допусків складових ланок:

Допуск замикаючої ланки:

Граничні відхилення компенсатора:

 ;

 

;

.

Визначимо величину компенсації :

 (2.2)

Перевіряю розрахунок:

.

Розраховую граничні розміри компенсатора:

Приймаю  за постійні прокладки.

Кількість змінних прокладок:

Товщина змінних прокладок:

Через велику кількість отриманних прокладок, приймаємо стандартні прокладки 1 прокладки 0,9 мм, і 1 прокладка 0,03 мм.

Таким чином, в комплект входять постійні прокладки товщиною 2,0 мм 1,3 мм, 0,9 мм і 1 змінна прокладка товщиною 0,03 мм.

2.5 Розрахунок розмірів калібрів для гладкого циліндричного з'єднання

 

У даній курсовій роботі необхідно розрахувати калібр-пробку і калібр-скобу для отвору  і для валу .

Для розрахунку розмірів калібрів виберемо по [5] наступні дані:

–  зсув поля допуску калібру всередину поля допуску деталі Z (Z₁) і a (a₁);

–  допустимий вихід розміру зношеного калібру за межу поля допуску калібра-пробки Y і калібра-скоби Y₁;

–  допуск на виготовлення калібра-пробки H і калібру скоби H₁;

–  допуск на виготовлення контркалібру для пробки H_p|.

Граничні розміри для отвору :

D_max = D + ES = 25 + 0,021 = 25,021 мм;

D_min = D + EI = 25 + 0 = 25 мм.

По [5] для IT7 і інтервалу розмірів 18…30 мм знаходимо дані для розрахунку калібрів Z = 0,003 мм; Y = 0,003 мм; (a= 0 мм; H = 0,004 мм. Формули для розрахунку розмірів калібрів по [5].

Граничні розміри прохідного нового калібра-пробки:

ПР_max = D_min + Z + H / 2 = 25 + 0,003 + 0,004 / 2 = 25,005 мм;

ПР_min = D_min + Z – H / 2 = 25 + 0,003 – 0,004 / 2 = 25,001 мм.

Виконавчий розмір калібра-пробки ПР 25,005_–0,004.

Найменший розмір зношеного прохідного калібра-пробки:

ПР_ізн = D_min – Y = 25 – 0,003 = 24,997 мм.

Коли калібр ПР матиме цей розмір, його потрібно вилучити з експлуатації.

Граничні розміри непрохідного нового калібра-пробки:

НЕ_max = D_max + H / 2 = 25,021 + 0,004 / 2 = 25,023 мм;

НЕ_min = D_max – H / 2 = 25,021 – 0,004 / 2 = 25,019 мм.

Виконавчий розмір калібра-пробки НЕ 25,023_–0,004. Граничні розміри для валу  :

d_max = d + es = 25 + 0,041 = 25,041 мм;

d_min = d + ei = 25 + 0,028 = 25,028 мм.

По [5] для IT6 і інтервалу розмірів 18…30 мм знаходимо дані для розрахунку калібрів (a₁ = 0 мм; Z₁ = 0,003 мм; Y₁=0,003 мм; Н₁=0,004 мм; Н_р=0,0015 мм. Формули для розрахунку розмірів калібрів по [5].

Граничні розміри прохідного нового калібра-скоби:

ПР_max = d_max – Z₁ + H₁ / 2 = 25,041 – 0,003 + 0,004 / 2 = 25,040 мм;

ПР_min = d_max – Z₁ – H₁ / 2 = 25,041 – 0,003 – 0,004 / 2 = 25,036 мм.

Виконавчий розмір калібра-скоби ПР 25,036^+0,004.

Найбільший розмір зношеного прохідного калібра-скоби:

ПР_ізн = d_max + Y₁ = 25,041 + 0,003 = 25,044 мм.

Коли калібр ПР матиме цей розмір, його потрібно вилучити з експлуатації. Граничні розміри непрохідного нового калібра-скоби:

НЕ_max = d_min + H₁ / 2 = 25,028 + 0,004 / 2 = 25,030 мм;

НЕ_min = d_min – H₁ / 2 = 25,028 – 0,004 / 2 = 25,026 мм.

Виконавчий розмір калібра-скобы НЕ 25,026^+0,004. Граничні розміри прохідного контркалібру:

К–ПР_max = d_max – Z₁ + H_p / 2 = 25,041 – 0,003 + 0,0015 / 2 = 25,03875 мм;

К–ПР_min = d_max – Z₁ – H_p / 2 = 25,041 – 0,003 – 0,0015 / 2 = 25,03725 мм.

Виконавчий розмір контркалібру К–ПР 25,03725_–0,0015. Граничні розміри контркалібру для контролю зносу:

К–І_max = d_max + Y₁ + H_p / 2 = 25,041 + 0,003 + 0,0015 / 2 = 25,04475 мм;

К–І _min = d_max + Y₁ – H_p / 2 = 25,041 + 0,003 – 0,0015 / 2 = 25,04325 мм.

Виконавчий розмір контркалібру К– ПР 25,03725_–0,0015. Граничні розміри непрохідного контркалібру:

К–НЕ_max = d_min + H_p / 2 = 25,028 + 0,0015 / 2 = 25,02875 мм;

К–НЕ _min = d_min – H_p / 2 = 25,028 – 0,0015 / 2 = 25,02725 мм.

Виконавчий розмір контркалібру К– НЕ 25,02725_–0,0015.

Таблиця 2.2. Розрахунок розмірів калібрів

Найменування калібру	Граничні розміри, мм			Виконавчий розмір, мм
	найбільший	найменший	зношений
Пробка
ПР	25,005	25,001	24,997	25,005–0,004
НЕ	25,023	25,019	—	25,023–0,004
Скоба
ПР	25,040	25,036	50,044	25,036+0,004
НЕ	25,030	25,026	—	25,026+0,004
Контркалібр
К–ПР	25,03875	25,03725	—	25,03725–0,0015
К–НЕ	25,02875	25,02725	—	25,02725–0,0015
К–И	25,04475	25,04325	—	25,04325–0,0015

Побудуємо схеми полів допусків на виготовлення калібра-пробки (рис. 2.3) і калібра-скоби (рис. 2.4)

Рисунок 2.3. Схема полів допусків на виготовлення калібра-пробки

Рисунок 2.4. Схема полів допусків на виготовлення калібра-скоби

3. ТЕХНОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА ВИРОБНИЦТВА   3.1 Аналіз технологічності конструкції деталі

 

Досліджувана деталь - циліндрове прямозубе зубчате колесо. Матеріалом деталі є конструкційна вуглецева сталь 45 ГОСТ 1050-88. Дана сталь застосовна для вал-шестерен, колінчастих і розподільних валів, шестерень, шпінделів, бандажів, циліндрів, кулачків і інших нормалізованих, покращуваних і таких, що піддаються поверхневій термообробці деталей, від яких вимагається підвищена міцність. Хімічний склад стали, механічні, фізичні і технологічні властивості приведені таблицях нижче.

Таблиця 3.1. Хімічний склад сталі 45

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%	As,%
0.42 - 0.5	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	до 0.25	до 0.04	до 0.035	до 0.25	до 0.25	до 0.08

При проектуванні деталі витримані всі вимоги стандартів по ГОСТ 2.403-75.

Необхідна твердість (300…340 НВ) досягається поліпшенням.

При серійному виробництві доцільніше застосовувати штампування в прикладних штампах, що дозволяє конфігурація деталі.

Як конструкторська і технологічна бази при обробці зубів колеса прийнята циліндрова поверхня; як вимірна – вісь колеса. Це є нетехнологічним, оскільки порушується принцип єдності баз.

При виготовленні деталі використовується в основному стандартне технологічне оснащення.

На кресленні деталі є всі види, перетини і розрізи необхідні для того, щоб представити конструкцію деталі.

Замінити деталь збірним вузлом або армованою конструкцією представляється недоцільним.

Всі поверхні деталі доступні для обробки і вимірювань. Можливе використання високопродуктивного устаткування і стандартного технологічного оснащення.

Умови для урізування і виходу ріжучого інструменту забезпечені конструкцією деталі. Всі отвори деталі є крізними.

Нетехнологічних елементів конструкція деталі не має, а також не виникає труднощів при витримці заданих допусків на розміри і необхідної шорсткості. Величина радіального биття не повинна перевищувати 0,05мм|. Приймаються допуски на торцеве биття 0,06мм|. Допуск круглої і циліндричності центрального отвору складає 0,01мм|. При витримці цих вимог технологічних труднощів не виникає.

На центральному отворі колеса передбачені західні фаски, які полегшують його монтаж при виготовленні і збірку при застосуванні.

Найбільш точною поверхнею деталі є поверхня Ø71H7. Забезпечення цієї точності вимагає обробки абразивним інструментом. Точність отвору відповідає точності зубчатого вінця. Дана поверхня є базою, що робить деталь технологічною.

В цілому деталь є технологічною.

3.2 Визначення типу виробництва

 

Розрахуємо такт випуску по відомих залежностях:

, (3.1)

де - річний дійсний фонд часу роботи устаткування;

 - коефіцієнт, що враховує втрати по організаційних причинах, =0,75;  - програма випуску деталей за рік,  = 150 шт.

Fg=Fn (1-P/100),(3.2)

де Fn – номінальний річний фонд часу;

Р – величина простоїв устаткування по організаційно-технічних причинах. Приймаємо Р=10% .

Fn=(Д_пр∙φ_пр+ Д_φ)· с, (3.3)

де Д_пр – число передсвяткових днів в році;

φ_пр - тривалість зміни в передсвяткові дні;

Д_φ – число повних робочих днів в році;

Д_пр – тривалість зміни в робочі дні;

с - кількість робочих змін.

При п’ятиденному робочому тижні (тривалістю 40 годин) загальна кількість робочих днів в 2009 році складає:

Np=366-114=252, (3.4)

114 - кількість неробочих і святкових днів.

Тоді, враховуючи число робочих змін с =2; тривалість зміни φ_пр =8 годин; тривалість зміни в передсвятковий день φ_пр=7 годин; кількість передсвяткових днів Д_пр=6; кількість повних робочих днів Д=246, отримаємо:

Fn=(7·6 + 246·8 )·2 = 4020 год.;

Fg= 4020 (1-0,1)= 3618 год.;

 сер/шт.

Визначимо коефіцієнт серійності по формулі:

K_l=, (3.5)

де  - середня величина штучного часу на механічну обробку.

 

K_l=

Тоді, тип виробництва – середньо серійний.

  3.3 Вибір способу отримання заготівки

Метод отримання заготівки деталі, його доцільність і економічна ефективність визначається такими чинниками, як форма деталі, її матеріал, габаритні розміри деталі, річна програма випуску деталі. Виходячи з конструкції деталі, типу виробництва, заготівка може бути отримана одним з методів: литвом, куванням або штампуванням.

Оскільки матеріал заготівки – сталь 45 не є придатною для литва, то метод отримання заготівки з литва неприйнятний.

Слід зазначити що сталь 45 добре деформується. Тому виходячи з величини річної програми випуску деталей, особливості конструкції деталі одним з методів отримання заготівки вибираємо штампування в підкладних штампах. Штампування на ГКМ неприйнятне оскільки при даному способі виготовлення виникає необхідність покупки дорогого устаткування.

Обчислимо розрахункову масу поковки:

кг,

де М_Д – маса деталі;

k_p – коефіцієнт для орієнтовної розрахункової маси поковки.

Виходячи з конфігурацій заготівки визначуваний:

- Група стали – М1;

- Клас точності – Т4.

Для визначення ступеня складності поковки розрахуємо відношення маси поковки до маси простої геометричної фігури, в яку можна вписати деталь:

;

.

 

Згідно графіку [1] отримуємо ИИ=13.

На підставі початкового індексу визначаємо допуски і припуски і складаємо таблицю.

Таблиця 3.2. Вибір припусків і допусків на оброблювані розміри

Розміри деталі, мм	Допуск, мм	Припуск, мм	Розмір заготовки, мм
Ø 390 h11	+6 -6	16∙2	Ø 422
Ø 340 H14	+5 -5	21∙2	Ø 298
Ø 120 h14	+3 -3	11∙2	Ø 142
Ø 71 H7	+2 -2	9∙2	Ø 53
100 h12	+2 -2	9	109
105 h11	+3 -3	10	115
18 h14	+2 -2	6	12

Визначимо масу заготівки по залежності:

G₃= ρ· V· K ,(3.6)

де ρ=7810 - густина метала, кг/м³;

К - коефіцієнт, що враховує відходи металу;

V₃- об'єм заготівки, який дорівнює сумі об'ємів заготівки.

G₃=7810۰0,004۰1,1=34,4 кг.

Визначимо коефіцієнт використання металу по формулі:

,(3.7)

де Gg- маса деталі.

Технічні вимоги на заготівку: Штампувальні радіуси 4 мм, штампувальні ухили для зовнішніх поверхонь 7˚, для внутрішніх поверхонь 10˚, допустима величина зсуву частин штампів 1,4 мм, допустима величина залишкового облоя 1,6 мм.

Рисунок 3.1 – Ескіз заготівки поковки колеса

3.4 Вибір маршруту обробки деталі

 

Враховуючи точність і якість поверхонь деталі розробимо маршрут їх обробки.

Таблиця 3.3. Маршрутна карта обробки зубчатого колеса

№ поверхні	Конструктів-ний розмір елементарної поверхні	Якість поверхневого шару		Технологічні переходи	Досягаємий рівень якості
		Квалітет	Шорсткість Rа,мкм		Квалітет	Шорсткість Rа,мкм
1,2	105h11	11	3,2	Чистове точіння	11	3,2
				Чорнове точіння	12	6,3
3	Æ71Н7	7	1,6	Чистове шліфування	7	1,6
				Чорнове шліфування	8	3.2
				Чистове точіння	10	6,3
				Чорнове точіння	12	12,5
4	20Js9	9	3,2	Протягування	9	3,2
5	390h11	11	3,5	Чорнове точіння	12	6,3
				Чистове точіння	11	3,2
6	Æ56H14	12	6,3	Розсвердлю-вання ё	14	12,5
				Розсвердлю-вання
				Свердління	12	6,3
7,8	100h12	12	6,3	Чорнове точіння	12	6,3
9	100	9	3,2	Однократне фрезерування	9	3,2

Використовуючи результати розробки МОН, приведемо перелік операцій технологічного процесу в їх технологічній послідовності. Представимо його виді таблиці.

Таблиця 3.4. Операційна карта обробки зубчатого колеса

№ Опе-рації	Технологічна операція	Елементарна поверхня
015	Токарно- гвинторізна	Точити поверхні 1,2,3 за програмою Точити поверхні 3,4,5 за програмою Точити поверхню 5 за програмою Розточити крізний отвір 6 за програмою Розточити крізний отвір 6 за програмою Точить фаски 7,8,9 за програмою
020	Токарно-револьверна	Підрізати торець Æ390h11/Æ340Н14 Підрізати торець Æ120h14/Æ71Н7 начорно Підрізати торець Æ120h14/Æ71Н7 начисто Точить поверхню Æ120h14 Точить поверхню Æ390h11 начорно. Точить поверхню Æ390h11 начисто. Розточити поверхню Æ340Н14 Точити поверхню 18h14 Точити фаски 3х45°, 3,5х45°.
025	Радіально- свердлильна	Свердлити 6 отворів Æ20 H14 Розсвердлити 6 отворів Æ40 H14 Розсвердлити 6 отворів Æ56 H14
030	Горізонтально- протяжна	Протягнути плішковий паз B=20Js9
035	Зубофрезерна	Фрезерувати 76 зубьев
040	Внутрішліфувальна	Шліфувати поверхню Æ71Н7 начорно. Шліфувати поверхню Æ71Н7 начисто.

  3.5 Розрахунок припусків на обробку деталі

 

Припуск – шар матеріалу, який віддаляється з поверхні заготівки в цілях досягнення заданих властивостей оброблюваної поверхні деталі.

Проміжні допущення мають дуже важливе значення в процесі розробки технологічних операцій механічної обробки деталей. Правильне призначення допущень на обробку заготівки забезпечує економію матеріальних і трудових ресурсів, якість продукції, яка випускається, знижує собівартість виробів.

Визначення елементів припуску і заповнення розрахункової таблиці для діаметрального розміру O71Н7.

Етапи обробки поверхні:

1.  Отримання заготівки куванням в підкладних штампах;

2.  Чорнове розточування H12;

3.  Чистове розточування H10;

4.  Чорнове шліфування H8;

5.  Чистове шліфування H7.

Таблиця 3.5. Величини нерівностей для різних видів обробки

		h, мкм
Заготовка	=1250	-
Чорнове розточування	125	120
Чистове розточування	40	40
Чорнове шліфування	15	15

Для заготівки сумарна похибка визначається по формулі:

, (3.8)

де  - похибка жолоблення; - похибка зсуву штампів.

Згідно [1]:  мкм; мкм.

 мкм.

Для подальших переходів сумарна похибка визначається по формулі:

, (3.9)

де - коефіцієнт уточнення.

Для чорнового точіння: ;

Для чистового точіння: ;

Для чорнового шліфування: ;

Для чистового шліфування:

 мкм;

;

мкм.

Погрішність установки розраховується по формулі:

, (3.10)

де  - погрішність базування;

- погрішність закріплення.

При установці в трикулачковому самоцентрующому патроні

Величину припуску для всіх переходів розраховуємо по формулі:

; (3.11)

;

;

;

.

 

Дані розрахунків заносимо в таблицю.

Таблиця 3.6. Результати розрахунку припусків

Этап	Квалітет	Елементи припуску,мкм				Допуск ,мм	Операційний розмiр, мм		Розмір припуску мм
		Rz	h	∆E	E		Розра-хунковий	Округл	max	min
Заг-ка	-	1250		1868	0	4,0	71	71	-	-
Чор.роз.	H12	125	120	113	100	0,30	70,874	70,87	10,54	5,5
Чист.роз	H10	40	40	11	100	0,12	70,61	70,6	1,21	0,81
Чор.Шл.	H8	15	15	1	10	0,046	69,52	69,5	0,31	0,15
Чис.Шл.	H7	-	-	-	10	0,030	59,28	62	0,156	0,084

Операцiйнi розмiри визначаються таким чином:

мм;

мм;

мм;

мм.

Розміри припуска розраховуються по наступних формулах:

; (3.12)

; (3.13)

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

 мм.

Побудуємо схему розташування допусків і припусків для розмір внутрішнього отвору Ø71H7.

Для останніх поверхонь заготівки результати розрахунків заносимо в таблицю 3.5.3.

Таблиця 3.7. Результаті визначення операційних розмірів

Поверхня деталі	Технологічні переходи по обробці поверхні	Допуск Т, мкм	Мінімальний припуск|2Zmin,мм	Номінальний операційний розмір, мм
				розрахунк.	округлений
Ø 390 h11	Чорнове точіння	570	23,43	390	390
	Чистове точіння	360	2,07	392,57	392,5
100 h12	Чорнове точіння	350	7	100	100
105 h11	Чорнове точіння	350	5,6	106.45	106.41
	Чистове точіння	220	1,15	105	105
18 h14	Чорнове точіння	430	4	18	18
340 H14	Чорнове точіння	1400	37	340	340
120 h14	Чорнове точіння	870	19	120	120

Рисунок 3.2. Схема розташування припусків і допусків для діаметрального розміру Ø71Н7

  3.6 Вибір ріжучого інструменту

Видалення припуску із заготівки здійснюється за допомогою ріжучого інструменту. Згідно з [9] виберемо ріжучій інструмент. Результаті вибору ріжучого інструменту представлені в таблиці 3.6.1.

Таблиця 3.8. Результати вибору ріжучого інструменту

Найменування		Ріжучий інструмент	Вимірювальний інструмент
Операції	Перехід
Токарно-гвинторізна з ЧПК	Установ А
	Точіння поверхні 14, 11, 7 за програмою	Різець контурний T5K10 2103-0714 ГОСТ 20872-80	Штангенциркуль ШЦЦ-II-125-0,01 ГОСТ 166-89, шаблон спеціальний
	Точіння поверхні 1,10,14 за програмою	Різець контурний T5K10 2103-0714 ГОСТ 20872-80, Різець контурний T15K6 2103-0714 ГОСТ 20872-80,	Штангенциркуль ШЦЦ-II-125-0,01 ГОСТ 166-89, шаблон спеціальний
	Розточ. отв.3 за програмою	Різець розточ. 2140-0007 Т5К10 ГОСТ 2140-0027, Різець розточ. 2140-0007 Т15К6 ГОСТ 2140-0027	Штангенциркуль ШЦЦ-II-125-0,01 ГОСТ 166-89, шаблон спеціальний
Токарно-револьверна	Установ А
	Підрізка торця 1	Різець підріз.2112-0005 T5K10 ГОСТ 18880-73	Штангенциркуль ШЦЦ-II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Підрізка торця 2 (начорно)	Різець підріз.2112-0005 T5K10 ГОСТ 18880-73	Штангенциркуль ШЦЦ- II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Підрізка торця 3  (начисто)	Різець підріз.2112-0005 T15K6 ГОСТ 18880-73	Штангенциркуль ШЦЦ- II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння поверхні. 4	Різець прох.2103-0023 T5K10 ГОСТ 18879-73	Штангенциркуль ШЦЦ- II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння поверхні. 5 (начорно)	Різець прох.01392 T5K10 ГОСТ 25395-82	Штангенциркуль ШЦЦ-III-400-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння поверхні 6 (начисто)	Різець прох.01392 T15K6 ГОСТ 25395-82	Штангенциркуль ШЦЦ-III-400-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння поверхні 7	Різець прох.2103-0023 T5K10 ГОСТ 18879-73	Штангенциркуль ШЦЦ- II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння поверхні 8	Різець спеціальний	Штангенциркуль ШЦЦ- II-125-0,01 ГОСТ 166-89
	Точіння фасок 3,5х45˚,3х45	Різець фасоч.2136-0710 ГОСТ 18875-73	Шаблон спеціальний
	Установ А
	Свердління 6 отворів	Спіральне свердло Ø20, 2301-3032 Р6М5 ГОСТ 10903-77	Штангенциркуль ШЦК-II-125-0,1 ГО
Радіально - свердлильна	Установ А
	Розсвердлювання 6 отворів	Спіральне свердло Ø56, 2301-0174 Р6М5 ГОСТ 10903-77	Штангенциркуль ШЦК-II-125-0,1 ГО
Горизонт. - протяжна	Установ А
	Протягуван-ня плішкового гара	Протяжка 2405-1131 ГОСТ 18217-80	Спеціальний
Зубофрезерна	Установ А
	Фрезерувати 76 зубів	Фреза 2510-4324 Р6М5 ГОСТ 9324-80	Зубомір зсуву-2350-АВ Ту2-034-231-88; крокомір кроку зачеплення М1ГОСТ 3883-81; нормалемір М01-ав ГОСТ 7760-81)
Внутришліф.	Установ А
	Шліфув. отв.3 (начорно)	Круг 2720 – 0024 ГОСТ 16167 - 90	Калибр – пробка 8133-0291 ГОСТ16780-71
	Шліфув. отв.3 (начисто)	Круг 2720 – 0024 ГОСТ 16167 - 90	Калибр – пробка 8133-0291 ГОСТ16780-71

  3.7 Вибір металорізальних верстат

Враховуючи кількість деталей в партії, тип виробництва і матеріал заготівки, для обробки зовнішніх циліндрових поверхонь можна використовувати верстати токарної групи.

Вибираємо токарно-револьверний верстат 1Г340. Токарно-револьверний верстат 1Г340 з горизонтальною віссю повороту револьверної головки призначено для високопродуктивної обробки в патроні сталевих виробів. Ріжучий інструмент з твердих сплавів, необхідний для обробки виробу, закріплюється у восьми позиціях револьверної головки і в одній позиції поворотної різцевої головки поперечного супорта.

Для обробки отворів застосовуються верстати свердлильної групи. Вибираємо радіально-свердлильний верстат 257 призначений для свердління в суцільному матеріалі, розсвердлювання, зенкерування, розгортання.

Для виконання зубофрезерної операції вибираю зубофрезерний верстат моделі 53А50.

Для обробки паза шпони вибираю верстат 7Б57.

Для досягнення необхідної точності отвору 3 застосовуємо внутрішліфувальний верстат моделі 3К228В|.

Результати вибору металообробних верстатів представлені в таблиці 3.7.1.

Таблиця 3.9. Результати вибору металорізальних верстат

№ п/п	Модель і призначення	Технічна характеристика
1.	Токарно – гвинторізний 16К30Ф3	Макс. діаметр оброблюваної заготовки, мм:
		над станиною	630
		над супортом	320
		Макс. довжина оброблюваної заготовки	320 мм.
		Довжина розточування при обробці в патроні	100 мм.
		Частота обертання шпинделя	6,3-1250 об/хв.
		Число частот обертання шпинделя, об/хв	24
		Число частот обертання шпинделя, перемикаємих за програмою, об/хв	12
		Межі робочих подач супорта, мм/хв:
		поздовжніх	1-1200
		поперечних	1-600
		Прискорені подачі супорта, мм/хв:
		поздовжні	4800
		поперечні	2400
		Кількість інструментів	до 8
		Габарити станка, мм	4360х2200х1600
		Маса без виносного устаткування, кг	6300
		Маса з виносним устаткуванням, кг	7400
2.	Горизонтально – протяжний 7Б57	Габаритна довжина, мм	9400
		Габаритна ширина, мм	2500
		Габаритна висота, мм	1910
		Потужність, кВт	37
		Діаметр отвору в планшайбі, мм	200
		Швидкість робочого ходу протяжки, м/мін	1,0 – 6,15
		Швидкість зворотного ходу протяжки, що рекомендується, м/хв	20 – 25
		Номінал тягової сили, кН	400
		Найбільша довжина ходу санчат, мм	2000
		Довжина робочої поверхні опорної плити, мм	560
		Ширина робочої поверхні опорної плити, мм	560
		Діаметр отвору в опорній плиті під планшайбу, мм	250
		Маса верстата, кг	13500
3	Радіально-свердлильний 257	Межі вильоту осі шпінделя від колони, мм	500-2000
		Найбільший діаметр отвору,мм	75
		Межі відстані від торця шпінделя до плити, мм	600-1750
		Найбільше осьове переміщення шпинделя	450
		Число скоростей обертання шпінделя	22
		Потужність , кВт	7
		Межа чисел оборотів шпінделя за хвилину	11,2-1400
4	Токарно – револьверний станок 1Г340	Найбільший діаметр оброблюваної заготівки в патроні, мм
		Над станиною	400
		Над поперечним супортом	200
		Число позицій револьверної головки	16
		Діаметр отвору револьверної головки для закріплення інструменту, мм	14 отверстий диаметром 30
5	Внутрішліфувальний 3К228В	Найбільший діаметр, мм:
		встановлюваної заготівки	560
		встановлюваної заготівки в кожусі	400
		Найбільша довжина, мм:
		встановлюваної заготівки	200
		при найбільшому діаметрі отвору шліфування	200
		Діаметр шліфованих отворів, мм	50...200
		Найбільший хід столу, мм	630
		Найбільше налагоджувальне поперечне переміщення, мм:
		шліфувальної бабці: вперед (від робочого)	60
		назад (на робочого)	10
		бабці заготівки:
		вперед (від робочого)	200
		назад (на робочого)	50
		Найбільший кут повороту бабці заготівки, град	30
		Найбільший діаметр і висота шліфувального круга, мм	180 х 63
		Швидкість руху столу, м/хв: при правці шліфувального круга	0,1...2
		при шліфуванні	1...7
		при швидкому подовжньому підведенні і відведенні	10
		Частота обертання шпінделя, об/хв:
		внутришліфувального	75 100 150 200
		бабки заготовки	1,66...10
		Торцешіифовального пристосування	66,66
		Потужність електродвигуна приводу шліфувального круга, кВт	5,5
		Маса (з приставним устаткуванням), кг	6900
		Найбільший діаметр, мм:
		встановлюваної заготівки	560
		встановлюваної заготівки в кожусі	400
		Найбільша довжина, мм:
		встановлюваної заготівки	200
6.	Зубофрезерний станок 53А50	при найбільшому діаметрі отвору шліфування	200
		Діаметр шліфованих отворів, мм	50...200
		Найбільший діаметр нарізуваних коліс, мм	500
		Найбільший модуль зубів нарізуваних коліс, мм	8
		Найбільший кут нахилу зубів нарізуваних коліс, град.	±60
		Найбільший вертикальний хід фрези, мм	360
		Найбільший діаметр фрези, встановленої в супорті, мм	180
		Осьове переміщення фрези, мм	200
		Частота обертання шпінделя фрези, об/хв	40-405
		Подача, мм/об.: вертикальна радіальна осьова	0,75-7,5 0,2-2,25 0,13-2,6
		Потужність головного електродвигуна, кВт	10
		Маса, т	9,7

  3.8 Розрахунок режимів різання

Розрахуємо режими різання для розсвердлювання отвору Ø56.

Свердлення, зенкерування і розгортання є найбільш поширеними| технологічними способами обробки круглих отворів.

Свердлення (рис.3.3) - основний метод утворення отворів в металі оброблюваних заготовок.

Рисунок 3.3. Схема різання при свердленні і розсвердлюванні

При свердленні, як правило, використовуються стандартні свердла, що мають дві ріжучі кромки, розташовані діаметрально щодо один одного.

Просвердлені отвори найчастіше не мають абсолютно правильної циліндричної форми. Їх поперечні перерізи представляють форму овалу, а подовжні - невелику конусність.

Глибина різання.

При свердленні глибина різання приймається t=0,5D, а при розсвердлюванні, зенкеруванні або розгортанні t=0,5(D-d), де D-діаметр інструменту, мм; d - діаметр попереднього отвору, мм.

t=0,5(D-d)=0,5(56-40)=8 мм.

Подача.

Подачу призначаю керуючись додатком [5] S=0.8 мм/об.

Призначена подача має бути скоректована по паспорту вибраного верстата. При цьому необхідно витримати умову: S_ст <S, де S_ст - остаточно встановлене по паспорту значення подачі. S_cт=0,8 мм/об.

Швидкість різання.

Швидкість різання, м/хв, визначається:

, (3.14)

 

де D - діаметр свердла, зенкера або розгортки, мм;

Kv - загальний поправочний коефіцієнт.

Загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання, такий, що враховує фактичні умови різання визначається по формулі:

 (3.15)

 

де К_мv - коефіцієнт на оброблюваний матеріал; К_иv - коефіцієнт на інструментальний матеріал; К_lv - коефіцієнт, що враховує глибину свердлення; Коефіцієнт K_мv розраховується таким чином:

При обробці стали:

.

При обробці сірого чавуну:

.

При обробці ковкого чавуну:

.

 

Коефіцієнт, що враховує глибину отвору К_lv при свердленні приймається залежно від діаметру свердла.

.

 

Після визначення швидкості різання, розраховується частота обертання шпінделя верстата n_p:

(3.16)

 

де D - діаметр інструменту, мм.

.

 

Набутого значення n_p коректується по паспорту верстата і приймається найближчий менший ступінь n_cт=125 об/хв.

Обертальний момент, Нм і осьова сила, Н, розраховуються по наступних формулах:

 (3.17)

, (

 

де  и  - коефіцієнти, що враховують умови різання.

;

.

Потужність різання.

Ефективна потужність різання визначається по формулі:

 (3.19)

 

Потрібна потужність різання:

 (3.20)

 

3.9 Розробка управляючої програми

 

Пристрій програмного управління 2Р22 призначений для передачі управляючої програми на виконавські органи токарного верстата. Він виконує наступні фунцкції|:

- введення УП з клавіатури пульта;

- її обробку і редагування безпосередньо на верстаті;

- складання УП за зразком при обробці першої деталі в ручному режимі;

- використання складних циклів багатопрохідної обробки;

- виведення УП на програмоноситель| та ін.

Керуючись [10] розробимо управляючу програму в системі 2Р22 для обробки зубчатого колеса на токарно-гвинторізному верстаті з ЧПК 16К30Ф3.

Таблиця 3.10. Управляюча програма для обробки зубчатого колеса на токарно-гвинторізному верстаті з ЧПК 16К30Ф3

Обрабка торця 1 N001 S2 250 F0.5 T1* N002 X423 Z-2.5 E* N003 X296* Обрабка торця 2 (черновая) N004 S2 350* N005 X147 Z1 E* N006 Х51* Обрабка торця 2 (чистовая) N007 X-500 Z150 E* N008 S2 315 F0.8 T2* N009 X147 Z0 E* N010 X51* Точіння фасок N011 X-500 Z150 E* N012 S2 350 F0.5 T3* N013 X338 Z-5.5 E* N014 X340 C3* N015 X122 Z-5.5 E* N016 X120 C-3*

Розточування отвору (чорнове) N017 X-500 Z150 E* N018 S2 500 F0.3 T4* N019 X78 Z1 E * N020 Z0* N021 L09 A1 P4* N022 X71 C-3.5* N023 Z-115 M17* Розточування отвору (чистове) N024 X-500 Z150 E* N025 S2 1000 F0.1 T5* N026 X71 Z1 E* N027 L10 B23* N028 M02*

 

3.10 Аналіз розмірного ланцюга

 

Розмірним ланцюгом називається послідовний ряд взаємозв'язаних лінійних розмірів, створюючих замкнутий контур і що безпосередньо беруть участь в рішенні поставленої задачі. Кожен розмірний ланцюг містить початкову і складових ланок. Під розмірним технологічним ланцюгом розуміють розмірні ланцюги, ланки яких є операційними розмірами і припусками.

Замикаючим розміром в розмірному ланцюзі називається розмір, який в деталі виходить останнім в процесі її обробки.

З схеми розмірного ланцюга можна визначити рівняння замикаючої ланки.

 (3.21)

де - сума збільшуючих складових ланок ланцюга;

- сума зменшуючих складових ланок ланцюга.

Зв'язок між допусками складових розмірів і замикаючих визначається правилом підсумовування допусків Тi :

(3.22)

Проведемо розмірний аналіз для устанавлюваючого розміру при свердленні отвору. Замикаючою ланкою буде розмір А1, для нього складемо розмірну схему.

Рисунок 3.4. Розмірна схема свердлення отвору

Конструкторський розмір А1 – замикаючий розмір.

А1=18_-0,4;

А2=43,5_-0,15;

А3=105_-0,22;

А0=43,5.

Визначемо  и  склавши рівняння:

Допуск Т на розмір A₀ буде дорівнювати:

Отриманий розмір

3.11 Нормування технологічного процесу

 

Для нормування технологічного процесу вибираю операцію з найбільшою кількістю переходів – токарно-револьверну операцію .

Основний час обробки визначаємо по формулі [4]:

 (3.23)

де  - довжина урізування інструменту на робочій подачі;

 -довжина робочого ходу;

 - довжина перебігання;

 - число проходів інструменту;

- хвилинна подача інструменту.

Формула для розрахунку допоміжного часу:

 (3.24)

де  - час на установку і зняття заготівки;

 -час, пов'язане з переходом;

 -час на вимірювання.

Оперативний час знаходимо як суму основного і допоміжного :

. (3.25)

Формула для визначення підготовчо-завершального часу:

, (3.26)

де  - час на наладку верстата, інструменту, пристосувань;

 - час на отримання інструменту до початку обробки і здачу після закінчення.

Штучний час знаходимо по формулі:

 (3.27)

де  = 0,03  - час на обслуговування верстата; Т =0.04 - час нормованого відпочинку. Штучно-калькуляційний час знаходимо по формулі:

, (3.28)

де N – розмір партії. Використовуючи формули (9.1) -(9.6), для визначення Т, Т, Т, Т, Тзнаходимо Т для кожної операції.

  3.12 Економічне зрівняння технологічного процесу

Вибір найкращого варіанту технологічного процесу зі всіх можливих може бути здійснений різними способами. Якщо зі всіх можливих варіантів є такий, на впровадження якого потрібний найменші капітальні вкладення і який забезпечує найнижчу собівартість одиниці продукції, цей варіант є якнайкращим. Проте на практиці частіше варіанти з великими питомими капітальними вкладеннями забезпечують при впровадженні меншу собівартість одиниці продукції. У цих випадках технологічний варіант визначається за допомогою нормативного коефіцієнта ефективності або приведених витрат.

При визначенні раціональності заміни варіанту техніки, що діє, технології, способу організації виробництва новим розраховують коефіцієнт порівняльної ефективності [8].

 (3.29)

Тут С – собівартість продукції, а К – капітальні вкладення,  – нормативний коефіцієнт ефективності,  = 0,15.

Порівняємо такі варіанти технологічного процесу (операція 020):