ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8815| Title: | Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Корпус стопорного клапана» |
| Authors: | Мацепа, Сергій Михайлович Філоненко, Владислав Олександрович |
| Keywords: | Технологічний процес виготовлення деталі |
| Issue Date: | 2024 |
| Abstract: | Анотація На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторськотехнологічне забезпечення виготовлення деталі «Корпус стопорного клапана»» Виконавець: здобувач групи ПМ-01 Філоненко Владислав Олександрович Керівник: Мацепа Сергій Михайлович Кваліфікаційна робота бакалавра містить 83 сторінку формату А4, 14 рисунків, 23 таблиць, 26 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, розроблений технологічний процес виготовлення деталі «корпус стопорного клапана», здійснено вибір технологічного обладнання, проведено розрахунки, режимів різання та норм часу. Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі «корпус стопорного клапана», а також контрольний пристрій для контролю співвісності отворів. В розділі охорона праці розглянуто способи утилізації стружки |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8815 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Комп`ютерне конструювання обладнання та розробка технологій машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Філоненко.pdf Restricted Access | 3.24 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2024р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему: «Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Корпус стопорного клапана»»
Виконав: здобувач 4 курсу, групи ПМ-01
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Комп’ютерне конструювання
обладнання та розробка технологій
машинобудування»
Філоненко Владислав Олександрович
Керівник: Мацепа С.М.
Рецензент: Голуб М.В., інженер-технолог
ПП «Фотоніка плюс»
Засвідчую, що у кваліфікаційній роботі
немає запозичень з праць інших
авторів без відповідних посилань.
Здобувач: __________________
підпис
Черкаси 2024 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень бакалаврський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Комп’ютерне конструювання обладнання та розробка
технологій машинобудування».
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра
__________________Філоненко Владислав Олександрович________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Корпус стопорного клапана»
Керівник роботи: Мацепа Сергій Михайлович
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«20» лютого 2024р. №49/04
2. Термін подання здобувачем роботи
3. Вихідні дані до роботи: кресленик корпуса стопорного
клапана______________________________________________________________
4. Зміст пояснювальної записки:1. Інженерні розрахунки заданої деталі; 2.
Технологічний розділ; 3. Конструкторський розділ; 4. Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях
____________________________________________________________________
_______________________________________________________________
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо): Корпус стопорного клапана; Корпус
стопорного клапана (заготовка); Маршрут обробки деталі; Пристрій
верстатний; Пристрій контрольний; Охорона праці та безпека в надзвичайних
ситуаціях ( процес збору стружки на сучасних підприємствах)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________________________________________________
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник завдання завдання
видав прийняв
1,2,3 Мацепа С.М.
4 Цікановський В.Л.
7. Дата видачі завдання ________________
Календарний план
№ Термін
Назва етапів кваліфікаційної роботи виконання Примітка
з/п етапів роботи
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
2. Технологічний розділ
3. Конструкторський розділ
4. Охорона праці
5. Оформлення технічної документації
Здобувач ___________ Владислав ФІЛОНЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Сергій МАЦЕПА
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Анотація
На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторсько-
технологічне забезпечення виготовлення деталі «Корпус стопорного клапана»»
Виконавець: здобувач групи ПМ-01 Філоненко Владислав Олександрович
Керівник: Мацепа Сергій Михайлович
Кваліфікаційна робота бакалавра містить 83 сторінку формату А4, 14
рисунків, 23 таблиць, 26 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення
деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип
виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, розроблений
технологічний процес виготовлення деталі «корпус стопорного клапана»,
здійснено вибір технологічного обладнання, проведено розрахунки, режимів
різання та норм часу.
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі
«корпус стопорного клапана», а також контрольний пристрій для контролю
співвісності отворів.
В розділі охорона праці розглянуто способи утилізації стружки.
Abstract
For the bachelor's qualification work on the topic: "Design and technological
support for the production of the part "Stop valve body""
Performer: winner of group PM-01 Filonenko Vladyslav Oleksandrovych
Head: Serhiy Mykhailovych Matsepa
The bachelor's thesis contains 83 pages of A4 format, 14 figures, 23 tables, and
26 literary sources.
In the qualification work, an analysis of the service purpose of the part was
carried out, the selection of the material for the manufacture of the part was carried
out, the type of production was determined, the choice of manufacturing the
workpiece was justified, the technological process of the manufacture of the part
"lock valve body" was developed, the selection of technological equipment was
carried out, calculations were carried out, cutting modes and time standards.
Designed: a special machine tool for processing the " Stop valve body " part, as
well as a control device for checking the alignment of the holes.
Methods of chip disposal are discussed in the section on labor protection.
ЗМІСТ
Вступ………………………………………………………………………………..5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1 Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу ………….....6
1.2 Визначення типу виробництва…………………………………………..12
1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі………………………….....17
1.4 Попередній вибір заготовки та методу її одержання………………….19
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталей та
формулювання основних технологічних завдань…………………………..22
2.2 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь ……………….27
2.3. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі……………….……………29
2.4 Вибір обладнання, технологічного оснащення …………………….…..43
2.5 Встановлення режимів різання ……………………………………….....48
2.6 Нормування технологічного процесу ………………………….............56
3. Конструкторський розділ
3.1 Проектування верстатного пристрою……………………………………58
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального пристрою…68
4. Охорона праці
4.1. Утилізація стружки …………………………………….………………….71
4.2. Спосіб утилізації і переробки стружки ………………………………..77
Висновки………………………………………………………………………….81
Список використаних джерел…………………………………………………..82
Додатки
4
ВСТУП
Машинобудування відіграє ключову роль у розвитку економіки країни.
Для збереження й підвищення конкурентоспроможності продукції необхідно
постійно вдосконалювати технологічні процеси та використовувати передові
наукові та технічні досягнення.
Вибір методів отримання заготовок впливає на ефективність
виробництва, економічність та якість продукції. Особливу увагу слід приділяти
вибору матеріалів для різального та допоміжного інструменту, що впливає на
тривалість їх експлуатації та якість обробки.
Сучасні технології та автоматизація проектування дозволяють
створювати більш ефективні та продуктивні процеси виготовлення.
Використання сучасного обладнання та технологічної оснастки також є
важливим для підвищення якості та швидкості виробництва.
Розробка сучасних технологічних процесів на основі новітніх наукових
досягнень допомагає забезпечити високу якість продукції та підвищити
ефективність виробництва.
Проектування прогресивного технологічного процесу виготовлення
деталі з заданою програмою випуску вимагає комплексного підходу та
використання різноманітних технічних та інженерних знань.
У даній кваліфікаційній бакалаврській роботі необхідно розробити
прогресивний технологічний процес виготовлення деталі із заданою програмою
випуску. Метою бакалаврської роботи є первинне застосування теоретичних
знань, які отримані при вивченні спеціальних дисциплін, для вирішення
практичних задач виробництва, а саме: розробка робочих прогресивних
технологічних процесів виготовлення деталей, у тому числі і проектування
технологічного оснащення. В кваліфікаційній роботі бакалавра необхідно
забезпечити конструкторсько-технологічне виготовлення деталі «Корпус
стопорного клапана»».
5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу
Стопорний (швидкозапорний) автоматичний клапан - вузол парової
турбіни - служить для швидкого зупинення доступу пара в турбіну. Клапаном
користуються також і при пуску турбіни.
Стопорний клапан складається із наступних вузлів і основних деталей:
корпуса стопорного клапана, стопорного клапана, з’єднання ІІ-25x32 ГОСТ
5026-57, кришок, корпуса, пружини, ковпака, поршня.
Рисунок 1.1- Складальне креслення стопорного клапана
6
Деталь «Корпус стопорного клапана» являє собою основний несучий
елемент конструкції стопорного клапана. «Корпус стопорного клапана»
об'єднує деталі у вузол, забезпечуючи правильне розташування їх один
відносно одного. Відповідно з цим, відповідальні поверхні виконані з
підвищеною точністю та шорсткістю.
Для корпусу характерним є наявність базових поверхонь, основних
отворів і отворів для кріплення. «Корпус стопорного клапана» є фігурною
конструкцією, що має знизу і справа циліндричні виступи, що закінчуються
фланцями, і знизу фланця отвори для кріплення. Всередині корпус пустотілий, з
діаметром 148 і 168мм, для входу і виходу пара.
Робота стопорного клапана призначена в наступному. В камеру по
маслопроводу нагнітається масло від масляного шестерінчастого насосу, що
перевищує силу стиснення пружини. Поршень під тиском масла переміщується
вгору. Стопорний клапан, зв’язаний з поршнем, штоком переміщується вгору і
відкриває прохідний отвір в корпусі, через який пар поступає в турбіну.
Під час роботи турбіни стопорний клапан знаходиться в відкритому
положенні. При незпрацюванні механізму тиск масла в камері падає і під
тиском пружини клапан швидко закриває прохідний отвір в корпусі, зупиняючи
надходження пара в турбіну.
Виходячи із службового призначення корпусу, до неї слід поставити такі
вимоги: міцність деталі, жорсткість, вібростійкість, висока точність взаємного
розташування основних баз. Орієнтуючись на ці вимоги, вибираємо
відповідний матеріал, опираючись на дані специфікації складального
креслення.
Отвори М30х2-7Н призначені для кріплення «Корпус стопорного
клапана» до іншого корпусу. Торці «Корпус стопорного клапана» оброблені з
шорсткістю Ra=6,3 мкм.
Попередньо передбачуємо такі основні вимоги:
- 190Н12(-0.46)l=25мм Rz=20;
- 220Н8(-0.072)l =15мм Rа =2.5;
7
- 16ОН8(-0,063) l=70мм Ra =2.5;
- 168Н8(-0,063)l= 130мм Ra =2.5;
- 148Н81(-0,063) l =60мм Ra =2.5;
- перпендикулярність площини 388мм 0,01мкм відносно бази Б
(відносно вісі);
- співвісність отвору 220Н8(-0,072)мм 0,025мкм відносно бази Б
(відносно вісі);
- перпендикулярність внутрішньої циліндричної поверхні 148Н8(-
0,063)мм 0,025мкм відносно бази Б (відносно вісі);
- мати достатню механічну міцність;
- мати однорідну мікроструктуру матеріалу;
- забезпечувати герметичність.
Конфігурація деталі відповідає вимогам конструкції виробу та вимогам
технологічності з точки зору механічної обробки.
Виходячи із службового призначення деталі та умов її експлуатації
вибираємо сірий чавун марки СЧ18 ДСТУ 8833:2019 [1]. Хімічний склад
чавуну СЧ18 та відповідно матеріалу замінника сірого чавуну марки СЧ20
ДСТУ 8833:2019 приведено в таблиці 1.1[1]. Матеріали відрізняються лише
вмістом вуглецю в незначній мірі. Ці матеріали знаходяться в одному секторі
діаграми залізо-вуглець і зазнають одних і тих же структурних перетворень[1].
Мають вони майже однакові механічні властивості, які наведено в таблиці
1.2[1].
Таблиця 1.1 – Хімічний склад матеріала деталі та матеріала замінника[1]
Матеріал Вміст елементів, %
Не більше
C Si Mn
сірка фосфор
СЧ18 3,1...3,6 1,4-2,4 0,5-1,1 0,12 0,45
СЧ20 3...3,5 1,4-2,4 0,7-1 0,15 0,2
8
Таблиця 1.2 – Механічні властивості матеріалу деталі та матеріалу замінника[1]
Матеріал Поріг міцності Поріг міцності Твердість Ударна
при розтягу при вигинанні НВ, в’зкість
в, МПа виг, Мпа МПа а, Н м/см
СЧ18 196 392 166...236 0,1
СЧ20 >200 402 <230 0,1
Таблиця 1.3 - Фізичні властивості матеріалу деталі та матеріалу замінника [1].
Коефіцієнт Питома
Модуль Теплоємкість Щільність
Марка лінійного теплоємкість
пружності, Е матеріалу, λ, матеріалу, ρ,
сталі -5 розширення, α 3 матеріалу, С
10 , МПа 6 Вт/(м·град) кг/м
10 , 1/Град Дж/(кг·град)
СЧ18 0,8 9 59 7200 460
СЧ20 1 9,5 54 7100 480
Чавун СЧ18 застосовується: для виготовлення виливків блоків циліндрів
в автомобілебудуванні; підстав верстатів, салазок, столів у верстатобудуванні,
зубчастих коліс, рам редукторів, муфт зчеплення, парових циліндрів та інших
середньонавантажених деталей у хімічному машинобудуванні[1].
Термічна обробка, зокрема графітизуючий відпал, є важливим етапом в
процесі виготовлення деталі. Тут деякі ключові аспекти цього процесу[2]:
1. Вибір температури і часу витримки: Температура і час витримки
впливають на структуру та властивості матеріалу. Для графітизуючого відпалу
зазвичай вибирають температуру із зазначеного діапазону (850°С - 980°С) і час
витримки 4-6 годин.
2. Контроль температури: Важливо забезпечити стабільність та точність
контролю температури протягом усього процесу для досягнення однорідної
термічної обробки.
3. Повільне охолодження: Після відпалу деталь повинна поступово
охолюватися на повітрі. Це допомагає уникнути внутрішніх напруг і
забезпечити однорідну структуру матеріалу.
9
4. Контроль якості: Після завершення термічної обробки важливо
провести контроль якості, включаючи вимірювання твердості та інших
властивостей матеріалу, щоб переконатися, що вони відповідають вимогам.
5. Безпека: Під час термічної обробки необхідно дотримуватися всіх
правил техніки безпеки, оскільки це може бути небезпечний процес через
високі температури та можливу емісію газів або парів.
Загалом, правильна термічна обробка є важливою для забезпечення
високої якості та довговічності деталі. [2].
Виходячи з службового призначення вузла до якого входить деталь
«Корпус стопорного клапана» та службового призначення деталі аналізую
норми точності та технічні умови деталі.
Заготовка деталі «Корпус стопорного клапана» - відливка в кокіль з
чавуну СЧ18 ГОСТ 1412-85. Точність розмірів відливки ІТ12, параметр
шорсткості Rz - 20 мкм.
Для забезпечення хімічної однорідності та досягнення необхідних
механічних властивостей деталь піддається термічній обробці після литва -
графітизуючий відпал.
До основних отворів ставляться вимоги:
- 190Н12(-0,46) l =25мм Rz =20;
- 220Н8(-0,072) l =15мм Ra =2,5;
- 160Н8('аоб3) l =70мм Ra =2,5;
- 168Н8(-0,063) l = 130мм Ra =2,5;
- 148Н8(-0,063) l =60мм Ra =2,5;
- перпендикулярність площини 388мм 0,01мкм відносно бази Б
(відносно вісі);
- співвісність отвору 220Н8(-0,072)мм. 0,025мкм відносно бази Б;
- перпендикулярність внутрішньої циліндричної поверхні
148Н8(-0,063) мм 0,025мкм відносно бази Б (відносно вісі);
- мати достатню механічну міцність;
- мати однорідну мікроструктуру матеріалу;
10
- забезпечувати герметичність.
Отвори М30х2-7Н призначені для кріплення «Корпус стопорного
клапана» до іншого корпусу. Торці «Корпус стопорного клапана» оброблені з
шорсткістю Ra=6,3мкм.
Поверхні, що не підлягають механічній обробці, виконано за 12
квалітетом.
Технічні вимоги та норми точності, розроблені конструктором, достатні
для виконання деталлю службового призначення. Таким чином, всі
конструктивні елементи «Корпус стопорного клапана» вирішують
функціональні завдання, які висуваються до виробу в цілому.
11
1.2. Визначення типу виробництва
Найважливіша характеристика виробничої структури дільниці
механічного цеху - його тип виробництва [2,3].
Тип виробництва за ДСТУ 2960-94 характеризується коефіцієнтом
закріплення операцій Кз.о, який показує відношення різних технологічних
операцій, що виконуються підрозділом протягом місяця до кількості робочих
місць, і який обчислюється за формулою [2,3]:
∑ О
КЗ.О. = (1.1)
∑ Рпр
де - ∑ О − сумарна кількість операцій;
∑ Рпр − сумарна кількість робочих місць.
Розрахункова кількість верстатів обчислюється за формулою[2]:
��зап·∑ ��
С = шт.к.
�� (1.2)
60·��д·��зн
де ��вип − програма запуску, за умовою Nвип. = 4000шт.;
Тшт.к. − штучно-калькуляційний час по кожній операції базового ТП;
значення Тшт.к.
��д = 4060 - дійсний річний фонд часу, для двозмінної роботи
металорізального обладнання [2];
��зн = 0,8 - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання, для
двозмінної роботи FД=4060год. [2].
∑ Тшт.к. ⋅ �� 10,4 ⋅ 4000
Ср1 = = = 0,21
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 4060 ⋅ 0,80
∑ Тшт.к. ⋅ �� 98,8 ⋅ 4000
Ср2 = = = 2,2;
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 4060 ⋅ 0,80
Після розрахунку кількості верстатів Ср, встановлюємо прийняте число
робочих місць Р, округлюючи до найближчого більшого цілого числа отримане
значення Ср.
Далі по кожній операції розраховуємо значення фактичного коефіцієнта
завантаження робочого місця за формулою[2]:
12
С
�� ��
фз = (1.3)
��
фз1 = Ср1/Р1 = 0,21/1 = 0,21
фз2 = Ср2/Р2 = 2,1/3 = 0,7
Кількість операцій, необхідних для дозавантаження робочого місця
обчислюється за формулою[2]:
Офз = ��зн/��фз (1.4)
Оз1 = зн1/фз1 = 0,80/0,21 =13,3
Оз2 = зн2/фз2 = 0,80/0,7 =1,1
Загальна кількість операцій обчислюється за формулою:
О=Р+Оз (1.5)
Отримані значення заносимо до таблиці 1.4. Після заповнення всіх граф
таблиці підраховуємо сумарні значення О і Р, визначаємо Кз.о. і тип
виробництва.
При проектуванні виробничих процесів основою розрахунку є не річна
програма випуску виробів, а річна програма запуску їх у виробництво[2.:
�� �� 5 3
��зап = ��р · �� · (1 + 1 + 2 ) = 4000 ∙ 1 ∙ (1 + + ) = 4320 шт/рік (1.6)
100 100 100 100
де ��зап - програма випуску;
m - кількість деталей у виробі, шт.; m = 1шт;
β1 - коефіцієнт, що враховує відсоток неминучого браку, %; β1 = 5 %
β2 - коефіцієнт, що враховує відсоток запасних частин та
комплектуючих, % β2 =3%
13
Таблиця 1.4 - Штучно-калькуляційний час на операціях
№ Назва операції tо, хв. tшт.к.=tок
Формула Зна tо к .З-ня
ч.
1 2 3 4 5 6 7
1 Фрезерно-свердлильна 2.62 1.85 10.4
1 Фрезерувати торець начорно 349мм 0,00061 1.51
2 Фрезерувати торець начисто 392мм 0,00041 1.44
3 Свердлити 8отв. 35 l=45 t0=8·0.00052dl 0.81
2 Фрезерно-свердлильна
4 Фрезерувати торець начорно 390мм 0,00061 1.45
5 Фрезерувати торець начисто 388мм 0,00041 1.22
6 Свердлити 8отв. 28,6 на l=30 під t0=8·0.00052dl 1.22
різьбу М30х2-7Н
3 Програмно-комбінована 25.3 1.85 46.7
Установ А
1 Фрезерувати торець начорно 282мм 0,00061 1.55
2 Фрезерувати торець начисто 280мм 0,00041 1.40
3 Обточити 312 на l=45 нарочно t0=0.00017dl 2.2
4 Обточити 310 на l=45 нарочно t0=0.00017dl 2.2
5 Обточити 192 на l=45 нарочно t0=0.00017dl 0.2
6 Обточити 190 на l=45 нарочно t0=0.00017dl 0.2
7 Точити фаску 2х45 190 t0=0.0001dl 0.04
8 Розточити 146 на l=60 нарочно t0=0.00017dl 1.6
9 Розточити 147,5 на l=60 начисто t0=0.00017dl 1.6
10 Розточити 148Н8-0,063 на l=60 тонко t0=0.0001dl 0.9
11 Свердлити 8отв. 30 на l=40 t0=8·0.00052dl 5.7
Установ Б
1 Фрезерувати торець начорно 182мм 0,00061 0,93
2 Фрезерувати торець начисто 180мм 0,00041 0,92
3 Свердлити отв. 42,6 на l=41 t0=0.00052dl 0,2
4 Ценкувати отв. 40 на l=5 t0=0.00052dl 0,8
5 Зенкувати фаску 1х45 t0=0.0001dl 0,04
6 Нарізати 2отв. М24х2-7Н на l=25 t0=0.0004dl 0,7
Установ Г
1 Свердлити 2отв. 25,2 на l=31 під 0,00061 0,55
різьбу М27х1,5-7Н
2 Зенкувати 2 фаски 1х45 0,00041 0,44
3 Нарізати 2отв. М27х1,5-7Н на l=17 t0=0.0004dl 0,1
14
Продовження таблиці 1.4 - Штучно-калькуляційний час на операціях
1 2 3 4 5 6 7
4 Програмно-комбінована 19,7 2,14 52,1
Установ А
1 Обточити 352 на l=35 нарочно t0=0.00017dl 1,65
2 Обточити 350 на l=35 нарочно t0=0.0001dl 0,6
3 Розточити 218 на l=15 нарочно t0=0.00017dl 1,65
4 Розточити 219,5 на l=15 нарочно t0=0.00017dl 0,6
5 Розточити 220Н8-0,072на l=15 тонко t0=0.0001dl 1,33
6 Розточити 188 на l=25 нарочно t0=0.00017dl 1,8
7 Розточити 190Н12-0,46 на l=25 t0=0.00017dl 1,8
начисто
8 Точити фаску 2х45 190Н12-0,46мм t0=0.00017dl 1,05
Установ Б
1 Обточити 342 на l=45 нарочно t0=0.00017dl 0,6
2 Обточити 340 на l=45 нарочно t0=0.0001dl 0,5
3 Обточити 222 на l=10 нарочно t0=0.00017dl 0,4
4 Обточити 220 на l=110 начисто t0=0.0001dl 0,5
5 Точити фаску 2х45 t0=0.0001dl 0,05
6 Обточити 166 на l=130 нарочно t0=0.00017dl 1,9
7 Обточити 167.5 на l=130 начисто t0=0.00017dl 1,5
8 Розточити 168Н8-0,063на l=130 тонко t0=0.00017dl 1,5
9 Розточити 156 на l=70 начорно t0=0.00017dl 0,9
10 Обточити 158,5 на l=70 начисто t0=0.00017dl 0,5
11 Розточити 160Н8+0,063на l=70 тонко t0=0.0001dl 0,1
12 Точити фаску 2х45 160Н8+0,063мм t0=0.0001dl 0,4
13 Точити фаску 2х45 340 t0=0.0001dl 0,2
Таблиця 1.5 – Штучно-калькуляційний час по операціях за базовим ТП
№п /п Тип верстату Назва Тшт.к. сР ηфз Лфз О 0
3
верстата
1 Фрезерно- СФ16МФЗ 10,4 0,21 1 0,21 13,3 1 13,3
свердлильний
2 Програмно- ИР500ПМФ4 98,8 2,2 3 0,80 1 ЗІ
комбінований і
Отримуємо сумарну кількість робочих місць - ∑Р=3, кількість операцій
∑О=40. Тоді коефіцієнт закріплення операцій
∑О 31
КЗ.О. = = 13,3 + = 11,8
∑Р 4
15
Згідно ГОСТ 14.004-74, по коефіцієнту закріплення операцій визначаємо,
що виробництво буде середньосерійним. Це виробництво характеризується
виготовленням обмеженої номенклатури виробів партіями, використання
спеціального обладнання та інструменту, широка спеціалізація робочих місць.
При цьому використовуються заготовки в піщано-глинисті форми, відливок за
металевими моделями. Даному виду виробництва по ГОСТ 14.312-74
відповідає предметно-потокова форма організації виробничого процесу, запуск
виробу проводиться партіями з визначеною періодичністю[2.3].
Визначаємо форму організації технологічного процесу порівняння
середнього штучного часу для основних операцій з розрахунковим тактом
випуску[2].
Даному виду виробництва по [2] відповідає групова форма організації
робіт, запуск виробу проводиться партіями з визначеною періодичністю.
Величина операційної партії заготовок обчислюється за формулою:
а∙��вип 5∙4320
�� = = = 85 шт (1.7)
�� 253
де а - кількість робочих днів на які потрібний запас заготівок на складі, а =
5днів;
N – річний обсяг виробництва, N=4320шт.;
F - кількість робочих днів на протязі ріку, F = 253 днів.
16
1.3. Аналіз технологічності конструкції деталі
Правильна конструкція деталі допомагає зменшити трудомісткість
виготовлення та підвищити ефективність виробництва. Оптимальний вибір
матеріалів, геометрії, розмірів і положення поверхонь дозволяє забезпечити не
лише високу якість виготовлення, але й оптимізує процеси обробки, скорочує
час та витрати на виробництво. Такий підхід сприяє підвищенню
продуктивності і зниженню витрат, що є важливими факторами в сучасній
виробничій діяльності.
Конструкція корпуса забезпечує слідуючи технологічні вимоги:
- заготовку отримують методом литтям;
- деталь має достатню жорсткість, що дозволяє застосовувати багато
інструментальну обробку[5];
- «Корпус стопорного клапана» має складну геометричну форму. Отвори в
більшості випадків наскрізні;
- кріпильні отвори стандартні і їх номенклатура мінімальна основними
допусками на лінійні розміри є 12кв. точності;
- основний показник шорсткості Rz 20 мкм.
Визначаємо деякі кількісні показники технологічності.
Коефіцієнт точності обчислюється, за формулою[2] :
Кт =1-1./Тср. (1.8)
де Тср. - середній квалітет точності.
Досягнутий середній квалітет точності обчислюється за формулою[1] :
Тср =(Σni·Тi)/Σni (1.9)
де Ті - і-ий квалітет;
nі – кількість поверхонь і-того квалітету.
Значення Ті та nі беремо з таблиці 1.6.
Таблиця 1.6 - Квалітети точності поверхонь [2]
Ti 7 8 12 14
ni 13 3 1 13
17
За формулами (1.8), (1.9) отримуємо значення:
Кт= 1-1/6,8= 0,93,
Тср=7·13+8·3+12·14·13/30=91+24+12+182/0=10,3
Коефіцієнт шорсткості обчислюється, за формулою:
Кш = 1./Шср (1.10)
де Шср.- середня шорсткість поверхонь, обчислюється за формулою:
Шср = (Σni·Raі)/Σni (1.111)
де Raі і- шорсткість поверхні.
Значення nі, Raі беремо з таблиці 1.7.
Таблиця 1.7 - Шорсткість поверхонь[2]
Rai , мкм 2,5 3,2 6,3 14
ni 4 13 3 10
За формулами (1.9), (1.10) отримуємо значення:
Шш= 1/7=0,14;
Шср=2,5 4+3,2·13+6,3 3+14 10/30=10+41,6+18,9+140/30=7
Коефіцієнт використання деталей обчислюється за формулою:
Квм=МД/Мз (1.12)
до МД =31,3кг – вага деталі, Мз=34,0 кг – вага заготівки.
Тоді за формулою (1.11) коефіцієнт використання деталей:
Квм=31,3/34,0=0,92
18
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання
Вибір методу отримання заготовки визначається різноманітними
факторами, включаючи призначення деталі, її конструкцію, матеріал, технічні
умови виготовлення та економічність [6].
В даному випадку обирається метод лиття в кокіль. Завдяки складній
конфігурації деталі цей метод може забезпечити виготовлення заготовки з
необхідними формами та геометрією, зменшуючи витрати часу та матеріалів.
Невисокі вимоги до точності і якості також роблять лиття в кокіль привабливим
варіантом, оскільки цей процес зазвичай є ефективним та відносно недорогим.
Враховуючи, що технологічні властивості матеріалу не обмежують вибір
методу виготовлення заготовки, лиття в кокіль може бути оптимальним
варіантом для виготовлення цієї деталі. Для більш точного вибору способу
виготовлення заготовки використовуємо матрицю впливу факторів табл. 1.8. [6]
Таблиця 1.8 - Матриця впливу факторів [6]
Фактори
Точність Коеф.ви
Спосіб Форма і Технологіч Виробн
і якість Річн. кор.мат Всьог
виготовлення розміри ні ичі
поверхнев рог. -лу о
заготовки заготов властивості можли
ого
ки матеріалу вості
шару
В піщано-
глинисті
форми з + - + + + + 5
машинною
формовкою
В кокіль + + + + + + 6
Виходячи з технологічних властивостей матеріалу чавуну СЧ18 та
конструкції деталі приймаємо спосіб отримання заготовки - лиття в кокіль.
Оцінимо два варіанти отримання заготовки, які є найбільш доцільними:
Порівняльна характеристика способів отримання заготовок наведена в
таблиці 1.9.
19
Таблиця 1.9 - Порівняльна характеристика методів отримання заготовки [6]
Маса Товщин
Тип Точність Шорсткість
Матер відлив а
Спосіб лиття вироб- відливка, відливка
іал ок стінок,
ництва ІТ Rz
кг мм
Чавун
В піщано-
,сталь
глинисті
,
форми з 10…
Е,С кольо ≥3 14-17 320…80
машин 1000
рові
ною формов
сплав
кою
и
Чавун
,сталь
,
0,1…8
В кокіль С, М кольо 2…4 12-15 160…20
0
рові
сплав
и
Собівартість отримання заготовки литвом в піщано-глинисті форми та в
кокіль визначаємо за формулою:
Sзаг = (Сі/1000) ·Q·Кт·Кс·Кв·Км·Кп) – (Q-q) · Sвідх/1000), у.о (1.13)
де Сі - базова вартість 1 т заготовок, у.о.;
Q - маса заготовки, кг;
q - маса готової деталі, кг;
Кт, Кс, Кв, Км, Кп - коефіцієнти, які залежать від класу точності, групи
складності, маси, матеріалу та об'єму виготовлення виробництва;
Sвідх – вартість однієї тонни відходів.
Вартість заготовки, отриманої литвом в піщано-глинисті форми за
формулою 1.12 буде дорівнювати:
5000 350
Sзаг = ( · 188 · 1 · 0,83 · 1,1 · 1,12 · 1,00) − (38,8 − 31,3) · = 1004у. о.
1000 1000
Аналогічно за формулою 1.12 визначаємо вартість заготовки отриманої
литвом в кокіль:
5300 350
Sзаг = ( · 176 · 1,0 · 0,83 · 1,1 · 1,12 · 0,92) − (34,0 − 31,3) · = 935 у. о.
1000 1000
20
Необхідні дані та результати розрахунку собівартості наведені в таблиці
1.10.
Таблиця 1.10 - Розрахунок собівартості заготівки
Коефіцієнт Позначе В піщано-глинясті Лиття в
ння форми кокіль
Q
Маса заготовки, кг 38,3 34,0
Q
Маса деталі, кг 31,3 31,3
C
Базова вартість тони відл., грн. 5000 5300
-
Клас точності 9 7
-
Група складності ІІІ ІІІ
-
Група серійності 7 7
Кm
Коефіцієнт точності 1,00 1,00
Ке
Коефіцієнт складності 0,83 0,83
Кв
Коефіцієнт ваги 1,1 1,1
Км
Коефіцієнт матеріалу 1,12 1,12
Кn
Обсяг виробництва 1,00 0,92
Sвідх
Вартість тони відходів, грн. 350 350
Вартість заготовок, грн. Sз аг 1004 935
S
Економічний ефект виготовлення заготовки методом литва в піщано-
глинисті форми з машинною формовкою в порівнянні з методом литва в кокіль:
Е = (SЗАГкокіль - SЗАГпісч) · Nзап (1.14)
де Nзап – програма запуску виробів, шт.
Е = (1004 – 935) ·4320= 298080 у.о.
Механічна обробка обох заготовок до готової продукції відбувається за
однаковим технологічним процесом.
Лиття в кокіль може бути більш доцільним з точки зору технологічної
собівартості в порівнянні з іншими методами лиття.
21
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв'язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних задач
Виконання деталлю свого службового призначення забезпечується
точністю виконання ряду параметрів.
До основних параметрів належать такі розміри: 190Н12(+0,46)мм,
220Н8(+0,072)мм, 160Н8(+0,063),мм, 168Н8(+0,063)мм, 148Н8(+0,063)мм, різьба
М24х2-7Н, М27х1,5-7Н, М44х2-7Н, М14х1-7Н, М30х2-7Н, а також шорсткість
поверхонь та їх взаємне розташування.
До основних отворів ставляться вимоги:
- Забезпечити точність розміру 190Н12(+0,46) l =25мм Rz=20;
- Забезпечити точність розміру 220Н8(+0,072) l =15мм Ra=2,5;
- Забезпечити точність розміру 160Н8(+0,06) l=70мм Ra=2,5;
- Забезпечити точність розміру 168Н8(+0,063) l= 130мм Ra=2,5;
- Забезпечити точність розміру 148Н8(+0,063) l=60мм Ra=2,5;
- Забезпечити точність розміру М24х2-7Н l=25мм Ra=3,2
- Забезпечити точність розміру М27х1.5-7Н l=20мм Ra=3,2;
- Забезпечити точність розміру М44х2-7Н l=36мм Ra=3,2;
- Забезпечити точність розміру М14х1-7Н =17мм Ra=3,2;
- Забезпечити точність розміру М30х2-7Н /=28мм Ra=3,2;
- перпендикулярність площини 388мм 0,01мкм відносно бази Б
(відносно вісі);
- співвісність отвору 220Н8(+0.072)мм 0,025мкм відносно бази Б
(відносно вісі);
- перпендикулярність внутрішньої циліндричної поверхні
148Н8(+0.063)мм 0,025 мкм відносно бази Б (відносно вісі);
- мати достатню механічну міцність;
- мати однорідну мікроструктуру матеріалу;
22
- забезпечувати герметичність.
Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі.
Принципова схема маршруту обробки деталі (МОД) є важливим
інструментом в технологічному процесі виробництва. Вона визначає
послідовність операцій, необхідних для обробки заготовки, та вказує зміст і
місце в плані обробки для різних типів операцій. Ось деякі ключові аспекти
принципової схеми МОД[2]:
1. Послідовність операцій: МОД встановлює порядок виконання
операцій, починаючи від заготовки і закінчуючи готовою деталлю. Це
дозволяє визначити оптимальний шлях обробки, щоб забезпечити
ефективність та якість виробництва.
2. Типи операцій: МОД включає різні типи операцій, такі як обробка
різанням (фрезерування, свердління, токаріння), термічна обробка
(нагрівання, закалювання, закріплення), слюсарні роботи (зварювання,
склеювання, обточування), а також контрольні операції (вимірювання,
перевірка якості).
3. Місце в плані обробки: МОД також вказує, де саме в процесі
виготовлення деталі проводитимуться різні операції. Це дозволяє
забезпечити логічну та ефективну організацію виробничого процесу.
4. Врахування технологічних особливостей: При розробці МОД
необхідно враховувати конкретні властивості матеріалу, обладнання та
доступні технології обробки, щоб забезпечити оптимальні умови
виробництва.
Загалом, принципова схема маршруту обробки деталі є важливим
інструментом для планування та організації виробничого процесу, що
допомагає забезпечити ефективність, якість та економічність виробництва. [2]
23
Рисунок 2.1 ескіз деталі
Таблиця 2.1 — Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь[2].
Номер поверхні Етапи
15 Заготівельний
14 Е2
Чорно
13 вий
(попередній)
12 Е4,Напів
чистовий
11
10
9 Е6 Чистовий
8
7
6
В цій таблиці етапи Е1 і Е2 об’єднанні в один етап Е2. Заготовка складна
за формою, дефекти при знятті першої стружки не передбачаються, точність
обробки на етапі Е2 задовольняє вимоги до основних поверхонь деталі [2].
На етапі Е4 проводиться напівчистова обробка отворів, на етапі Е6
виконується чистова обробка поверхонь і підготовка до викінчувального
етапу [2].
Обробка закінчується на Е9, так як на деталі є поверхні ІТ8.
24
Квалітет точності за
ГОСТ 25347-82
1
2
3
4
5
6,
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Вибір і обґрунтування технологічних баз.
Аналіз функцій, які виконують поверхні деталі, є важливим кроком при
визначенні технологічних баз для обробки. Технологічні бази встановлюються з
урахуванням функціональних вимог до деталі, її геометрії та розмірних зв'язків.
Ось деякі критерії для визначення технологічних баз на різних операціях:
1. Початкова операція: На першій операції, часто відбувається основне
формування заготовки. Технологічні бази можуть бути визначені з урахуванням
основних функцій деталі та її геометрії. Це може включати опорні поверхні для
фіксації заготовки, які дозволяють забезпечити правильне положення та
орієнтацію деталі під час обробки.
2. Послідуючі операції: На наступних операціях технологічні бази можуть
бути визначені з урахуванням вже оброблених поверхонь деталі. Це означає, що
бази можуть використовуватися для точного позиціонування деталі під час
наступних операцій обробки.
3. Функціональні вимоги: Технологічні бази повинні забезпечити
необхідні розмірні зв'язки та орієнтацію деталі під час обробки так, щоб вони
відповідали вимогам до фінального виробу.
4. Стійкість і надійність: Технологічні бази повинні бути достатньо
стійкими та надійними, щоб утримувати деталь під час обробки та запобігати
відхиленням від необхідних розмірних зв'язків.
5. Ефективність виробництва: Вибір технологічних баз також повинен
забезпечити ефективне виробництво, уникнення зайвих переустановок та
мінімізацію відходів матеріалу.
Розуміння функцій та розмірних зв'язків деталі допомагає визначити
оптимальні технологічні бази для кожної операції виробничого процесу.
Схеми базування наведені в таблицях 2.2-2.3. При виборі баз керуюсь
принципом сумісності та сталості баз.
25
Таблиця 2.2 — Варіанти схем базування на вертикально-фрезерну
операцію
№
пов. Схема базування Переваги
1 1. Простота конструкції
пристрою.
2. Стійке положення
заготовки при обробці.
1. Простота конструкції
пристрою.
2. Стійке положення
заготовки при обробці.
Таблиця 2.3 — Варіанти схем базування на програмно-комбіновану операцію
№
пов. Схема базування Переваги
1 1 Простота конструкції
пристрою.
2 Стійке положення
заготовки при обробці.
26
2.2. Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь
Користуючись таблицями економічної точності [4], [12] визначають
кілька методів обробки поверхонь, які наведені в таблиці 2.5
Таблиця 2.4 — Методи обробки поверхонь
№ Поверхня Перший метод обробки Другий метод обробки
1 2 3 4
350, 220, 1.Підрізати начорно 1.Фрезерувати начорно
1,2,3,4, 340, 190, 2.Підрізати начисто 2.Фрезерувати начисто
5,6 170, 180
Отвір 1.розточити начорно 1.Розточити начорно
7 внутрішній 2.Зенкерувати начорно 2.Розточити начисто
220Н8 3.Зенкерувати начисто 3.Розточити тонко
Отвір 1.Розточити начорно 1. Розточити начорно
внутрішній 2.Розвернути начисто 2. Розточити начисто
8 190Н12
8 різьбових 1. Свердлити 1.Свердлити
9 отворів 2. Зенкувати фаски 2.Зенкувати фаски
М3Ох2- 7Н 3. Нарізати нарізку 3. Нарізати нарізку
27
Продовження таблиці 2.4 — Методи обробки поверхонь
1 2 3 4
10, Отвір 1.Розточити 1.Розточити начорно
11 внутрішній 2.Розточити фаску 2. Розточити фаску
160Н8, 3.Зенкерувати начорно 3. Розточити начисто
168Н8 4.Зенкерувати начисто 4. Розточити тонко
12,13, 220, 340,
1.Обточити, начорно 1.Обточити начорно
16,17, 190, 310,
2.Обточити начисто 2. Обточити начисто
24 350
14,18 Отвір 35, 1.Свердлити 1.Свердлити
30 2.Розсвердлити 2.Розточити
19,21 Отвір 35, 1. Цекувати 1. Цекувати
30
148Н8 Розточити Розточити начорно
15 Зенкерувати начорно Розточити начисто
Зенкерувати начисто Розточити тонко
М24х2-7Н, 1. Сдердлити, розсвердлити 1. Свердлити, розсвердлити
20,22,2
М44х2-7Н, 2. Зенкувати фаски 2.Зенкудати фаски
3
М27х1,5-7Н, 3.Нарізати нарізку 3.Нарізати нарізку
28
2.3. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі
Таблиця 2.5 – Базовий варіант обробки деталі
Опе- Назва операції Зміст операції Ескіз Тшт.к.
рація та обладнання
005 Ливарна
010 Контрольна Стіл
контролера
015 Транспортна
020 Термічна
025 Піскострумева Очищення
деталі
030 Контрольна
035 Транспортна
040 Слюсарна
045 Вертикально- Установ А Установ А 3,22
фрезерна Фрезерувати
6Н13П базову
поверхню,
витримуючи
розмір 390
Установ Б
Фрезерувати,
витримуючи
розмір 388
Установ Б
050 Контрольна Стіл
контролера
29
Продовження таблиці 2.5 – Базовий варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
055 Горизонталь 1.Фрезерувати, 3,15
но-фрезерна витримуючи
6Р82 розмір 280
60 Горизонталь 1.Фрезерувати, 2,60
но-фрезерна витримуючи
6Р82 розмір 180
065 Горизонталь 1.Фрезерувати,
но-фрезерна витримуючи
6Р82 розмір 170
070 163 1.Обточити 352 . 30,10
на l=35 нарочно
2. Обточити
350 l=35
начисто
3.Розточити
219,5 l=15
начорно
4. Розточити
219,5 l=15
начисто
5. Розточити
220Н8+0,072 l=15
начисто
6. Розточити
188 l=25
начорно
7. Розточити
190Н12+0,46 l=25
то
8.Точити фаску
2х45
30
Продовження таблиці 2.5 – Базовий варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
075 2М57 1.Свердлити
8отв.28,6 на
l=30 під різьбу
М30х2-7Н
080 Різьбонарізн 1.Нарізати різьбу
а 5963 8отв. М30х2-7Н
085 Контрольна Стіл контролера
090 163 1.Обточити 342 36,10
l=45 нарочно
2. Обточити
342 l=45
начисто
3.Обточити
фаску 340 2х45
4. Обточити
222 l=10
нарочно
5.Обточити 220
l=10 начисто
6. Обточити
фаску 220 2х45
7.Розточити
166 l=130
начорно
8. Розточити
167,5 l=130
начисто
9. Розточити
168Н8+0,063
l=130 тонко
10. Розточити
156 l=70
начорно
11. Розточити
158,5 l=70
начисто
12. Розточити
168Н8+0,063
l=130 тонко
095 2М57 1.Свердлити
8отв.35 на
l=30мм
31
Продовження таблиці 2.5 – Базовий варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
100 163 1.Обточити 312 19,2
l=45 нарочно 0
2.Обточити 310
l=45 начисто
3.Обточити 192
l=5 начорно
4.Обточити 190
l=5 начисто
5.Обточити фаску
190 2х45
5.Розточити 146
l=60 начисто
6.Розточити
147,5 l=60
начисто
7.Розточити
147,5 l=60
начисто
8.Розточити
148Н8 l=60
тонко
105 2М57 1.Свердлити
8отв.30 l=40мм
110 Контрольна Стіл контролера
115 2М57 Свердлити 22,5
2отв.25,2 на 0
l=31 під різьбу
М27х1,5-7Н
120 Різьбонарізн 1.Зняти
а 5953 фаску1х45 2отв
2.Нарізати різьбу
М27х15-7Н в
2отв. на l=10
125 2М57 1.Свердлити
отв.22,6 на l=90
під різьбу М24х2-
7Н
2.Ценкувати
отв.35 на l=5
130 Різьбонарізн 1.Зняти
а 5953 фаску1х45 2отв
2.Нарізати різьбу
М24х2-7Н в отв.
на l=25
32
Продовження таблиці 2.5 – Базовий варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
135 2М57 1.Свердлити
отв.42,6 на
l=41мм
2. Ценкувати
отв.60 на l=5
140 Різьбонарізна 1.Зняти
5953 фаску1х45 2отв
2.Нарізати
різьбу М44х2-
7Н в отв. на
l=36
145 Слюсарна Стіл
контролера
150 Контрольна Очистити
деталь від
задирок по всіх
поверхнях
ВСЬОГО 116,
87
Маршрут обробки деталі
Проектний варіанти обробки деталі
Таблиця 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
Опе- Назва операції Зміст Ескіз Тшт.к.
рація та обладнання операції
005 Ливарна
010 Контрольна Стіл
контролера
015 Транспортна
020 Термічна
025 Піскострумева Очищення
деталі
030 Контрольна
035 Транспортна
040 Слюсарна
33
Продовження таблиці 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
04 Вертикальн Установ А Установ А 10,
1.Фрезеруват
5 о-фрезерна 4
и базову
СФ16МФЗ поверхню,
витримуючи
розмір 280
Сведлити
8отв. 35
l=45мм
Установ Б
Фрезерувати,
базу
витримуючи
розмір 388
Свердлити
8отв.28,6 Установ Б
l=30 під
різьбу
М30х2-7Н
05 Контрольна Стіл
0 контролера
34
Продовження таблиці 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
055 Програмн Установ А 46,7
о- 1. Фрезерувати
комбінова торець,
ний витримуючи
ИР500ПМ розмір 280
Ф4 2.Обточити
312 l=45
нарочно
3. Обточити
310 l=45
начисто
4. Обточити
192 l=5
начорно
5. Розточити
190 l=5
начисто
6.Обточити
фаску 190
2х45
7.Розточити
146 l=60
начорно
8.Розточити
147,5 l=60
начисто
9. Розточити
148Н8 l=60
тонко
10.Сверлити
8отв. 30 на
l=60
35
Продовження таблиці 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
Установ Б
1. Фрезерува-
ти торець,
витримуючи
розмір 180
2.Свердлити
отв.42,6 на
l=41
3. Ценкувати
отв.60 на l=5
4.Зняти
фаску1х45 отв
5. Нарізати
різьбу М24х2-
7Н в отв. на
l=36
Установ В
1.Фрезерувати
торець,
витримуючи
розмір 170
2.Свердлити
отв.22,6 на
l=90
3. Ценкувати
отв.35 на l=5
4. Зняти
фаску1х45 отв
5. Нарізати
різьбу М24х2-
7Н в отв. на
l=25
Установ Г
1.Свердлити 2
отв.25,2 на
l=31
2. Зняти
фаску1х45 2отв
3.Нарізати
різьбу
М27х1,5-7Н в
2отв. на l=17
36
Продовження таблиці 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
060 Контрольн Стіл контролера
а
065 Програмно Установ А 52,
- 1.Обточити 352 1
комбінова l=35 нарочно
ний 2. Обточити 350
ИР500ПМ l=35 начисто
Ф4 3. Розточити 218
l=5 начорно
4. Розточити
219,5 l=15
начисто
5.Розточити
220Н8+0,072
l=15
начисто
6. Розточити 188
l=25 начорно
7.Розточити
190Н12+0,46 l=25
начисто
8. Точити фаску
2х45
9.Нарізати різьбу
М30х2-7Н в 8отв.
на l=28
Установ Б
1.Обточити 342
l=45 начорно l=45
2. Обточити 340
l=45 начисто
3.Обточити фаску
340 2х45
4.Обточити 222
l=10 начорно
5. Обточити 220
l=10 начисто
6.Обточити фаску
220 2х45
7.Розточити
167,5 l=130
начорно
37
Продовження таблиці 2.6 – Проектний варіант обробки деталі
1 2 3 4 5
8.Розточити
167,5 l=130
начисто
9.Розточити
168Н8+0,063
l=130 тонко
10. Розточити
156 l=70
начорно
11.Розточити
158,5 l=70
начисто
12.Розточити
160Н80,063 l=70
тонко
070 Контрольна Стіл контролера .
075 Транспортна
080 Слюсарна
085 Контрольна Стіл контролера
090 Транспортна
ВСЬОГО 109,2
Вибір варіанта технологічного процесу базується на кількох критеріях:
1. Оцінка доцільності метода виготовлення заготовки: Перший критерій
визначає, наскільки ефективним буде обраний метод виготовлення в
конкретних умовах виробництва, враховуючи витрати ресурсів, які потрібні для
його реалізації.
2. Забезпечення точності розмірів і параметрів шорсткості: Цей критерій
важливий для забезпечення відповідності виробленої деталі технічним
вимогам, включаючи лінійні, кутові розміри та шорсткість поверхні.
3. Можливість використання стандартного інструменту та обладнання**:
Використання стандартних інструментів та обладнання може значно спростити
виробничий процес і знизити його вартість.
38
4. Вартість технологічного обладнання і інструментів: Вартість
обладнання і інструментів може суттєво вплинути на економічну ефективність
виробництва, тому її потрібно ретельно оцінювати.
5. Можливість автоматизації: Автоматизація дозволяє підвищити
продуктивність і якість виробництва, тому цей критерій також важливий при
виборі технологічного процесу.
6. Наявність не технологічного отвору для перевірки мастила: Цей
критерій може включати в себе вимоги щодо безпеки, середовища або
експлуатації деталі, які також можуть бути важливими для виробництва.
Загальний аналіз цих критеріїв допоможе визначити найоптимальніший
варіант технологічного процесу для виготовлення деталі.По першому маршруту
обробки деталі забезпечення точності розмірів по лінійним та кутовим розмірам
більша за рахунок багатоінструментальної обробки, більша кількість установів
та переустановів. Параметри шорсткості в обох маршрутах майже однакові.
Як в першому так і в другому маршрутах можливо використовувати як
спеціальний різальний, вимірювальний інструмент, так і стандартний.
Застосування спеціального інструмента для цекування в другому варіанті
дозволяє зменшити кількість операцій та спростити виробничий процес. Також
менша кількість операцій і вимог до обладнання у другому варіанті можуть
знизити витрати на виробництво, що впливає на економічну ефективність
проекту. Тому обраний другий варіант МОД виявляється більш прийнятним та
ефективним для подальшого розгляду та розробки.
Використання верстатів з ЧПК значно підвищує точність обробки,
оскільки воно усуває можливі помилки, що виникають через недостатню
кваліфікацію робочих. Система автоматичного регулювання забезпечує високу
точність обробки.
У цій системі блок керування має два вимірювальні супорти з датчиками
варіації функції профілю та один силовий, обладнаний приводами
поступального та зворотно-поступального переміщень. Вона також включає
фільтри, блоки затримки, суматор та перетворювач управління зворотно-
39
поступальним приводом. Для одночасного підвищення точності поздовжнього
перетину система має погоджуючий елемент та підсумовуючий пристрій.
Точність розмірів забезпечується за рахунок принципів сполучення та
єдності баз, при цьому розмірні зв'язки формуються без розрахунку розмірних
ланцюгів.
По другому маршруту обробки деталі забезпечення точності розмірів по
лінійним розмірам підвищується за рахунок використання точного
позиціювання (систем ЧПК) та меншої кількості установів та переустановок,
що дозволяє обробляти деталь без її перебазування. Таким чином можливо
скоротити обсяг контрольних операцій до 70 %.
Так, в обох маршрутах можна використовувати як спеціальний, так і
стандартний різальний інструмент.
Переваги використання такого спеціального інструменту включають:
1. Збільшення продуктивності за рахунок більших швидкостей різання в
5-10 раз.
2. Підвищення чистоти і точності обробки завдяки використанню
високоякісного інструменту.
3. Більша стійкість інструменту, що забезпечує довговічність і
ефективність роботи виробничого процесу.
Такі високі показники продуктивності та віддачі від інвестицій у верстати
з ЧПК підтверджують їхню ефективність у виробничому процесі. Зниження
втрат часу на холостих переміщеннях та переналагоджування, а також
можливість обробки деталей з високими режимами, значно підвищує
продуктивність та знижує час виготовлення деталей. Це робить верстати з ЧПК
вигідними для виробництва великих серій деталей та складних виробів.
Хоча вартість верстатів з ЧПК може бути високою, їхня ефективність і
швидке окуплення в умовах повного завантаження дозволяють знизити вплив
цих витрат на загальні витрати виробництва. Зазвичай вони окупляються
протягом 2-3 років, що робить їхнє використання досить вигідним з
економічної точки зору в середньостроковій та довгостроковій перспективі.
40
Другий варіант з використанням верстатів з ЧПК дійсно має переваги у
вигляді більшої механізації, автоматизації та зменшення кількості операцій і
перебазувань. Це дозволяє збільшити продуктивність та ефективність
виробництва, знизити витрати на працю і час виготовлення деталей.
Застосування систем автоматичного управління процесом різання
дозволяє досягти значного покращення точності обробки. Це досягається за
рахунок компенсації впливу на точність не лише силових пружних деформацій,
але і зносу інструменту. Більш продуктивні методи обробки, такі як оптимізація
швидкості різання та розширення діапазону регулювання, дозволяють
забезпечити не лише високу точність, але й ефективність процесу в цілому.
Зваживши все, приходимо до висновку, що другий варіант МОД є більш
прийнятним. Тому для розробки приймаємо другий варіант МОД.
Формування раціональної структури операції
При обробці даної деталі, пропонується запровадити більш прогресивне
обладнання і перевести обробку торцевої поверхні та отворів на фрезерно-
свердлильний верстат з ЧПК СФ16МФЗ.
Основні поверхні та отвори оброблюю на багатоцільовому верстаті
свердлильно-фрезерно-розточної групи з числовим програмним керуванням
ИР500ПМФ4. Це дозволить підвищити точність обробки і відмовитись від
виготовлення кондукторів. При обробці деталь буде базуватися на основу і
прижиматись прихватами і обробка всіх отворів відбуватиметься майже за один
установ з поворотом стола на 360°.
До основних отворів ставляться, вимоги:
- забезпечити точність розміру 190Н12(+0,46) l =25мм Ra =20;
- забезпечити точність розміру 220Н8(+0,072) l =15мм Ra =2,5;
- забезпечити точність розміру 160Н8(+0,063) l=70мм Ra =2,5;
- забезпечити гойність розміру 168Н8(+0,063) l= 130мм Ra =2,5;
- забезпечити точність розміру 148Н8(+0,063) l=60мм Ra =2,5;
- забезпечити точність розміру М24х2-7Н l=25мм Ra =3,2;
- забезпечити точність розміру М27х1,5-7Н l=20мм Ra =3,2;
41
- забезпечити точність розміру М44х2-7Н l=36мм Ra =3,2;
- забезпечити точність розміру М14х1-7Н l=17мм Ra =3,2;
- забезпечити точність розмір М30х2-7Н l=28мм Ra =3,2.
42
2.4. Вибір обладнання, технологічного оснащення
Вибір технологічного обладнання
Обладнання [7-10] попередньо вибирається паралельно з розробкою МОП
і МОД відповідно до типу виробництва, яке було визначене раніше в п. 1.2.
Для обробки установчої бази використовується горизонтально-фрезерний
верстат моделі 6Н13П[7]
Технічна характеристика верстата:
Вертикально-фрезерний верстат 6Н13П
Розміри робочої поверхні столу (ширина довжина), мм 5001600
Найбільше переміщення стола мм
в повздовжньому напрямі – 1000
в поперечному напрямі – 300
в вертикальному напрямі – 420
Переміщення гільзи зі шпинделем мм – 80
Кут повороту фрезерної головки 45
Число подач столу – 18
Границі чисел подач стола
повздовжнього м/хв – 25 – 1250
поперечного м/хв – 25 – 1250
вертикального, м/хв – 8,3 – 416,6
Конус шпинделя (конусність 7:24) – конус 50
Частота обертання шпинделя хв-1 – 31,5 – 1600
Потужність електроприводів кВт – 10
Габаритні розміри, мм:
довжина – 2560
ширина – 2260
висота – 2120
Маса верстата кг – 4200
Для програмно-комбінованої обробки використовується верстат
43
ИР500ПМФ4. Він дозволяє обробляти різноманітні матеріали та форми
заготовок, що робить його вельми корисним для широкого спектру завдань
виробництва. Особливою перевагою є можливість регулювання швидкості
обертання шпинделя та подачі, що дозволяє оптимізувати процес обробки для
різних матеріалів та типів операцій.
Наявність поворотного столу також розширює можливості цього
верстата, дозволяючи виконувати більш складні операції та обробку деталей з
різними геометричними особливостями. Високий ступінь автоматизації
допоміжних робіт сприяє підвищенню продуктивності та ефективності
виробничого процесу. Узагальнюючи, цей обробний центр є ідеальним вибором
для виробництва, яке вимагає гнучкості, універсальності та високої якості
обробки[10].
Технічна характеристика верстата [10]:
Розміри робочої поверхні стола.................................................500x500
Найбільша маса оброблюємої заготовки, кг............................700
Найбільше переміщення стола, мм:
в повздовжньому напрямі...........................................................500
в поперечному напрямі,..............................................................800
Шпиндельної головки(бабки)вертикальне................................500
Відстань від вісі шпинделя до робочої поверхні стола............О - 500
Відстань від торця шпинделя до центра стола чи
до робочої поверхні стола...........................................................120-620
Конус отворів шпинделя (по ГОСТ 15945-82)........................50
Вміст інструментального магазину, шт....................................ЗО
Найбільший діаметр інструмента завантажуємого в магазин:
без пропуска гнізд........................................................................110
з пропуском гнізд..........................................................................160
Число ступеней обертання шпинделя.........................................89
Частота обертання шпинделя, хв"1............................................21,2 - 3000
Число робочих подач без ступінчате
Робоча подача, мм/хв:
Повздовжня....................................................................................1 -2000
Поперечна......................................................................................1-2000
Вертикальна...................................................................................1 -2000
Швидкість швидкого переміщення
(стола і шпиндельної бабки), мм/хв.............................................8000 - 10000
Потужність електродвигуна головного руху, кВт.....................14
Габаритні розміри верстата, мм :
Довжина..........................................................................................4450
44
Ширина...........................................................................................4655
Висота.............................................................................................3100
Верстат СФ16МФ3 призначений для багатоопераційної обробки
різноманітних деталей складної конфігурації зі сталі, чавуну, кольорових та
легких сплавів. На верстаті можна проводити напівчистове та чистове
фрезерування площин, пазів та криволінійних поверхонь різними типами фрез,
а також розточування, свердління, зенкерування, розгортання отворів та
нарізування різьблення мітчиками та різцями за заданою програмою. [10]
Технічні характеристики верстата [10]:
Розміри робочої поверхні 630х800 мм.
Переміщення столу, мм:
поздовжнє/поперечне 800/630
шпиндельної головки 630
Відстань від шпинделя до робочої поверхні столу 95-725 мм.
Допустиме навантаження на стіл 1000 кг.
Частота обертання шпинделя 10-3500 хв^-1.
Отвір у конусі шпинделя N 50
Пришвидшене переміщення 12000 мм/хв.
Діаметр інструмента завантаженого в магазин, мм:
без пропуска гнізд 100
з пропуском гнізд 200
Потужність головного приводу 15 кВт.
Точність лінійного позиціювання столу та
0,012 мм.
шпиндельної головки
Габарити 3800х3065х2930 мм.
Габарити з приставним обладнанням 5480х3715х2930 мм.
Маса 8500 кг.
Маса з приставним пристроєм до 12000 кг.
45
Вибір різальних і допоміжних інструментів[11-14]
Виконуємо вибір різального стандартного інструменту з довідників[11-
14]:
Для фрезерної обробки плоскої базової поверхні вибираємо фрезу
торцеву з вставними ножами із пластинками із твердого сплаву :
Фреза 2214-0335 ВК8 ТОСТ 1092-80
Торцювання торців основних отворів деталі виконуємо торцевою фрезою:
Фреза 2214-0335 ВК8 ГОСТ 9473-80,
Допоміжний інструмент що використовується під час фрезерної операції:
Для кріплення фрези застосовуємо оправку з базовим конусом 7:24:
Оправка 6232-0138 ГОСТ 26541-85
Для кріплення різців застосовуємо оправку з базовим конусом 7:24:
Оправка 6300-0876 ГОСТ 21225-75 Оправка 6300-0878 ГОСТ 21225-75
Оправка 6300-0881 ГОСТ 21225-75
Призначення різального та допоміжного інструменту для виконання
радіально- свердлильної операції.
Призначення різального та допоміжного інструменту для виконання
програмно-комбінованої Операції.
Розточування основних отворів здійснюємо за допомогою розточиих
різців: Різець ВК8 2140-0045 ГОСТ 9795-84,
Різець ВК8 2142-0081 ГОСТ 9795-84,
Для розточування отворів:
Різець 2141-0006 ГОСТ 18883-83 Різець 2141-0022 ГОСТ 18883-83 Для
точіння канавки:
Різець 2103-0069 ТОСТ 18879-83
Для зняття заусенців на слюсарній операції:
Щітка 3154 ОТС 17-180-84 Шабер МН477-88
Для притуплювання гострих кромок:
Терпуг 2822-0058 ГОСТ 1465-80
Для закріплення свердла:
46
Патрон 7100-0003 ТОСТ 2675-80
Патрон 191113040 ТУ 2-035-986-85
Патрон 8-В12 ГОСТ 8522-89
Державка 191112041 ТУ 2-035-763-80
Отвори під внутрішні різьбову поверхню здійснюються спіральним
свердлом з конічним хвостовиком, матеріал різальної частини Р6М5
ГОСТІ0903-77:
Свердло 2317- 1372 ТОСТ 10903-77
Свердло 2301-3586 ГОСТІ0903-77
Свердло 2301-3578 ГОСТ 10903-77
Свердло 2300-8145 ГОСТ 10902-77
Свердло 2300-8101 ТОСТ 10902-77
Свердло 2300-0155 ТОСТ 10902-77
Свердло 2300-0161 ГОСТ 10902,77
Свердло 2300-3439 ГОСТ 10902-77
Свердло 2317-0104 ГОСТ 14952-77
Свердло 2301-0050 ТОСТ 10903-77
Виконання фаски в отворах під нарізання різьби застосовуємо зенковку:
Зенковка 2353-0109 ГОСТ 14953-80
Для нарізання різьби в отворах застосовуємо мітчики машинні:
Мітчик 2620-1059 (М27) ГОСТ 3266-81
Мітчик 2620-101 1 (М20) ГОСТ 3266-81
Вибір методів і засобів технічного контролю якості деталі [14]
Складаємо перелік засобів контролю: контроль лінійних, діаметральних
розмірів:
Штангенциркуль ШЦ II - 0-400-0,05 ГОСТ 166-80
М44х2-7Н калібр-пробка 8221-30236Н ГОСТ 17758-82
М24х2-7Н калібр-пробка 8221-3023611 ГОСТ 17758-82
М27х1,5-7Н калібр-пробка 8221-3023611 ГОСТ 17758-82
47
2.5. Встановлення режимів різання
Розрахунок припусків на обробку виконуємо розрахунково-аналітичним
методом i нормативним методом(табличним). Розрахунково-аналітичним
методом розраховуємо припуски на одну операцію 168Н8. На основі
результатів визначення припусків розрахунково-аналітичним методом
наводимо графічну схему розташування припусків. На решту оброблюваних
поверхонь заготовки припуски визначаємо за ГОСТ 26645-85 [2].
Технологічний маршрут обробки включає три переходи: розточування
чорнове по 12 квалітету, розточування чистове по 10 квалітету та розточування
тонке по 8 квалітету. Заготовка отримання литтям і є виливком 14 класу
точності.
Мінімальні припуски на переходи визначаємо за формулою[2]:
�� (2.1)
��������=��[(������−��+����−��)+√���� ��
��−��+���� ]
де Rzi-1 – висота нерівностей профілю на попередньому переході;
Ti-1 – глибина дефектного шару на попередньому переході.
Визначаємо значення, що характеризують якість литих заготовок:
Rz=100мкм, Т=300мкм [2]
Після першого технологічного перехода Т для деталей з чавуна
виключається з розрахунків, тому знаходимо тільки значення Rz:
- розточування чорнове: Rz =50мкм;
- розточування чистове: Rz =20мкм;
- розточування тонке: Rz=10мкм [2].
Сумарне значення просторових відхилень[2]:
�� �� ��
�� = √��������. + ������. (2.2)
кор.– відхилення при коробленні:
( d)2kop. k ( l)2k (2.3)
де k – питоме короблення відливок k = 0,7
48
��������. = √(0,7 ⋅ 168)2 + (0,7 ⋅ 77)2 = 129,4мкм.
Сумарні зміщення отвору у відливці відносно зовнішньої її поверхні
представляє геометричний додаток в двох взаємно перпендикулярних
площинах:
( б.
cm. )2 ( г. )2 (2.4)
2 2
де б та г – допуски на розміри (Б) та (Г) по класу точності, відповідному
даній відливці [3]
3102 4202
������. = √( ) + ( ) = 369,12мкм;
2 2
Тоді: �� 2 2
заг. = √129,4 + 369,12 = 391,4мкм.
Визначаємо величину остаточного просторового відхилення після
чернового розточування:
ρ1=0,05·ρ3=0,05·391=20мкм
ρ1=0,02·ρ3=8мкм (2.5)
Похибка базування по довжині оброблюваного отвору 2=0мкм
Похибка закріплення заготовки 2=150мкм [2]
Тоді похибка установки при чорновому розточуванні[2]:
��1 = √��2
б + ��2
з = √02 + 1502 = 150мкм (2.6)
Остаточна похибка установки при чистовому розточуванні
2=0,051+інд. (2.7)
Так як чорнове розточування, розточування чистове, точне розточування
проводиться в одному установі 2=0, значить
2=0,05150+0=8 мкм
3=0,02150+0=3 мкм
Проводимо розрахунок мінімальних значень міжопераційних пропусків:
Мінімальні припуски під чорнове розточування:
��zmin 1 = 2 ⋅ (100 + 300 + √3912 + 1502) = 2 ⋅ 596мкм, (2.8)
Мінімальні припуски під чистове розточування:
49
2zmin 2 = 2 ⋅ (50 + √202 + 82) = 2 ⋅ 72мкм. (2.9)
Мінімальні припуски під тонке розточування:
2zmin 3 = 2 ⋅ (20 + √42 + 32) = 2 ⋅ 28 мкм.
Допуски на переході маємо такі:
- заготівка Т3=740мкм
- чорнове розточування, приймаємо по 12-тому квалітету Т1=300мкм;
- чистове розточування, приймаємо по 10-тому квалітету Т2=120мкм;
- тонке розточування, приймаємо по 8-тому квалітету Т3=46мкм;
Таким чином, маючи останній розмір після останнього переходу (тонке
розточування 168,035мм), для інших переходів отримуємо:
- для чистового розточування
dр2= 168,035-0,056= 167,97 мм, (2,10)
-для чорнового розточування
dр1= 167,97-0,144= 167,82 мм. (2.11)
- для заготовки
dр3= 167,82-1,19=166,63 мм, (2.12)
Значення допусків кожного переходу приймаємо по [2] у відповідності з
квалітетом кожного виду обробки.
Отримуємо mах граничні розміри (dmax) і найменші граничні розміри
(dmin):
- для тонкого розточування:
dmax3 = 168,035мкм, dmin3=168 мм (2.13)
- для чистового розточування
dmax2 = 167,97 мкм, dmin3=167,97-0,12=167,84 мм (2.14)
- для чорнового розточування
dmax1 = 167,82 мкм, dmin1=167,82 -0,3=167,52 мм (2.15)
- для заготовки
dmax3 = 166,63 мкм, dmin3=166,63 -0,74=165,89 мм (2.16)
Визначаємо граничні значення припусків: Zminгр і Zmaxгр
- для тонкого розточування
50
2Zminгр
3=168,035-167,97 =0,06мм=60 мкм
2Zmахгр
3=168-167,84 =0,124мм=124 мкм
- для чистового розточування
2Zminгр
3=167,97-167,84=0,13мм=130 мкм
2Zmахгр
3=167,84-167,52=0,3мм=300 мкм
- для чорнового розточування
2Zminгр
1=167,82-167,89= 1,93 мм=1930 мкм
2Zпр.
max1=167,52-165,15=2,37мм=2370 мкм
Загальний припуск Z0min та Z0max визначаємо, сумуючи проміжні додаючи
проміжні припуски:
2Z0min=1930+130+60=2120мкм=3,1
2Z0max=2370+300+124=2794мкм
Загальний номінальний припуск
2Z0ном.=2Z0min+Вз.-Вд.=2120+300-46= 2374 мкм (2.17)
dзном.=ddном.-2Z0ном.=168-2394= 165,606 мм (2.18)
Розрахунки розрахунків зводимо до таблиці 2.7
Таблиця 2.7 — Розрахунок припусків і операційних розмірів розміру 168Н8
Елементи Розрахун. Граничний Припуски
Технологічні припуску, припуск, Розрахун розмір, , мкм
Допус
обробки мкм 2zmin мкм -ковий мм
к δ,
поверхні Rz, Т 2zmin розмір, d d 2z пр
пр
мкм min max 2z
min max
160Н8 мк мк dp мкм
м м
Заготовка 100 300 391 - - 166,63 740 165,89 166,63 - -
Чорнове 144
50 - 20 150 2·596 167,82 300 167,52 167,82 1880
розточування 0
Чистове
розточування 20 - 8 8 2·72 167,92 120 167,84 167,97 124 304
Тонке
1680,3
розточування 10 - - 3 2·28 168,035 46 168 50 124
5
51
На інші поверхні, які оброблюються припуски на механічну обробку
відливки і допуски лінійних розмірів відливки вибираємо [2], і заносимо їх
значення в таблицю 2.8.
Таблиця 2.8 – Припуски і допуски на оброблювані поверхні корпуса, мм
Розмір Розмір заготовки
Квалітет Шорсткість, Ra
388 14 Rz40 396
160Н8 8 6,3 156±0,1
190Н12 12 Rz40 186±0,2
220Н8 8 2,5 216,4±0,2
148Н8 8 2,5 144,8±0,2
340Н14 14 6,3 344
310Н14 14 6,3 314
Розраховуємо режим різання при розточуванні поверхні 168Н8:
Рисунок 2.2 Ескіз інструмента
Основні характеристики [14]:
Довжина різця L 170мм;
Розміри державки різця hb 20 20мм;
Матеріал ВК6
60о , n=5,5 мм, Р=70 мм, l=10 мм.
Призначаємо подачу S мм/об 14
Sчорн = 012, Sчист = 01, Sтонк = 007
Знаходимо швидкість різання обмежену стійкістю інструмента за
формулою
52
C
v v K
m y x v (2.19)
T S t
де KV = Kнv Kмv Kиv; (2.20)
де Kмv = Кr (190/в) nv ; (2.21)
де Кr – коефіцієнт що враховує групу чавуну по оброблюваності Кr = 1
14;
в – межа міцності при розтягу в=196 МПа;
nV – показник ступіня nV= 1,2514 ;
Kмv = 1 (190/196 )1,25 =0,96;
Kнv – коефіцієнт що враховує стан поверхні заготовки Kнv=0,8 14;
Киv – коефіцієнт що враховує вплив інструментального матеріалу
Kиv=114 ;
KV =0,80,961 =0,77;
Показники степенів для чорнового точіння за [14]:
СV =292; m = 0,2; y = 0,2; x = 0,15;
Показники ступеней для чистового точіння[14]
С V =292; m = 0,2; y = 0,2; x = 0,15;
Показники ступеней для тонкого точіння
С V =292; m = 0,2; y = 0,2; x = 0,15 ;
292
vЧОРН 0,75 146 м/хв;
450,2 0,120,2 1,60,15
292
vЧИСТ 0,75 179,8м/хв;
450,2 0,10,2 0,50,15
292
vТОНК 0,75 194
450,2 м/хв;
0,070,15 0,20,15
Знаходимо силу різання:
Pz чорн = 10 Cp tx Sy Vn Kp, Н; (2.22)
де Kp=Kм K K K Kr (2.23)
Kм = ( n
в/190) = (196/190)04 =1,012;
K – коефіцієнт від кута K =1;
53
K – коефіцієнт від кута K =1;
K – коефіцієнт від кута K =1;
Kr – коефіцієнт від радіуса вершини різця Kr =093;
Kp = 1,012 1 1 1 093=094;
Значення показників ступеней та показник Cp:
Cp =250; y=0,75; x=10; n=0;
P =102501,61012075
z чорн 1460094=766,6Н.
Знаходимо швидкість різання обмежену потужністю верстата, V, м/хв
V = Ne 60000 / Pz, м/хв; (2.21)
де Ne - потужність двигуна головного руху верстата Ne=14 кВт;
– ККД верстата =085;
Vчорн=1408560000/766,6 = 931,4 м/хв;
Приймаємо Vчорн=Vчорн mіn=146 м/хв.
Знаходимо частоту обертання, n, хв-1
n чорн=1000V/D=1000146/314170=273,5 хв-1 (2.24)
Приймаємо nчорн = 250 хв-1.
Знаходимо дійсну швидкість різання, Vд чорн, м/хв
Vд чорн=nD/1000=314170250/1000 =133,4 м/хв.
Знаходимо частоту обертання, n, хв-1
nчист=1000V/D=1000 179,8/314169 =312 хв-1
Приймаємо n -1
чист=310 хв
Знаходимо дійсну швидкість різання, Vд чист, м/хв
Vд чист=nD/1000=314169310/1000=164,5 м/хв.
Знаходимо частоту обертання, n, хв-1
nтонк=1000V/D=1000194/314168=367 хв-1
Приймаємо nтонк=350 хв-1
Знаходимо дійсну швидкість різання, Vд тонк, м/хв
Vд тонк=nD/1000=314168350/1000=184,5 м/хв.
На інші поверхні режими різання заносимо до таблиці 2.9
54
Розрахунок режимів різання на інші операції проводимо за допомогою
спеціального програмного забезпечення, яке автоматично визначає режими
різання на всі переходи та корегує їх у відповідності з паспортними даними
верстатів.
Таблиця 2.9 - Режими різання оброблюваних поверхонь
Перехід n,
t,мм L,мм So,м/об V,м/хв хв-1 То,хв
Фрезерувати базову площину 388 2,0 200 0,09 80,4 140 10,2
Фрезерувати базову площину 280 2,0 190 0,09 80,4 160 9,4
Фрезерувати базову площин) 170 2,0 180 0,09 80,4 180 8,3
Фрезерувати базову площину 180 2,0 195 0,09 80,4 180 8,5
Розточити отвір (начорно) 190 1 60 0,25 180,4 280 1,46
Розточити отвір (начисто) 190 0,5 60 0,08 194,4 300 1,8
Розточити отвір (начорно) 156 1 70 0,25 124,4 260 1,57
Розточити отвір (начисто) 158,5 0,5 70 0,1 142,4 280 1,6
Розточити отвір (тонко) 160Н8 0,5 70 0,08 180,2 320 1,4
Розточити отвір 220 0,5 15 0,1 224,2 270 0,45
Свердлити отвори 1,5 45 0,1 15,8 400 2,34
Зенкувати фаски 0,5 0,5 0,1 20,4 650 0,6
Нарізати різьбу мітчиком М30х2-711 0,7 15 1.25 1,3 35 8,36
Розточити отвір (начорно) 146 1 60 0.3 50,6 125 2.4
Розточити отвір (начисто) 147,5 0,5 60 0,1 64,8 160 1,8
Розточити отвір (тонко) 148Н80 06 ' 0,25 60 0,1 64,8 180 1,45
Свердлити отвори 1,5 31 0,1 15,8 400 0,5
Зенкувати отвори 0,5 0,5 0,1 20,4 650 0,6
Нарізати різьбу мітчиком М27х1,5- 0,85 1,25 1,3 35 1,5
17
7Н
Свердлити отвори 1,5 30 0,1 15,8 400 0,8
Зенкувати отвори 0,5 0.5 0,1 20,4 650 0,6
Нарізати різьбу мітчиком М24х2-7Н 0,7 25 1,25 1,3 35 1,5
Свердлити отвори 1,5 45 0,1 15,8 400 2,5
Всього по операціям 69,63
55
2.6. Нормування технологічного процесу
Визначення норм часу на виконання операцій технологічного процесу
проводжу згідно нормативів [2,18]. Для операції “фрезерно свердлильної”
розрахунки норм часу навожу в пояснювальній записці:
Штучно-калькуляційний час виготовлення однієї деталі [18]:
Т
Т пз
шт.к Тшт (2.25)
n
де Тпз.— підготовчо-заключний час для партії заготовок;4
Тшт — штучний час обробки деталей.
Тпз.=Твп.+Тві.+Тоі. (2.26)
де Твп.— час на встановлення і закріплення пристрою Твп=7 хв.;
Тві.— час на встановлення інструментів, Тві=8 хв.;
Тоі. — час на отримання інструментів, Тоі=5 хв.
Тоді підготовчо-заключний час для партії заготовок буде дорівнювати:
Тпз=7+8+5=20 хв.
Штучний час обробки деталей :
Тшт=То.+Тв.+Тоб.от. (2.27)
де То — основний час операції, То=10,2 хв;
Тв — допоміжний час ;
Тоб.от. — загальний час на обслуговування робочого місця.
Тв.=К(Ту.с.+Тз.о.+Тупр.+Тизм.) (2.28)
де Ту.с. — час на закріплення затискачем, Ту.с.=0,5 хв.;
ТЗ.О. — час на закріплення - откріплення затискачем,
Тз.о.=0,5 хв.;
Тупр. — час на вкл./викл. верстата, Тупр.=0.03 хв.;
Тизм. —час на вимірювання деталі, Тизм.=0.5 хв.;
К — коефіцієнт, який враховує тип виробництва, К=1,5 для.
Тоді допоміжний час:
Тв.=1,5(0,5+0,5+0,03+0,5.)=2,29 хв.
56
Загальний час на обслуговування робочого місця і відпочинок :
Топ ПТ об.от (2.29)
об.от
100
де Поб.от. — затрати часу на обслуговування робочого місця і відпочинок
в відсотковому відношенні до оперативного часу, Поб.от.=6% ;
Топ. — оперативний час.
Топ.=То.+Тв.=10,2+2,29=12,49 хв. (2.30)
Тоді:
12,49 0,74
Тоб.от. 0,1323
100
Штучний час обробки деталей буде дорівнювати:
Тшт.=10,2+2,29+0,13=12,62 хв.
Штучно-калькуляційний час виготовлення однієї деталі:
20
Тшт.к. 12,62 12,85
85
Результати розрахунків норм часу для свердлильно-фрезерної операції
механічної обробки деталі «Корпус» наведені в таблиці 2.10
Таблиця 2.10 — Зведена таблиця норм часу на свердлильно-фрезерну
операцію, в хвилинах
Тв.
Назва операції То. Топ. Тоб.от Тшт. Тпз. n Тшт.к.
Туст. Тз.о. Тупр. Тизм.
Вертикально- 10,2 0,5 0,5 0,03 0,5 12,49 0,13 12,62 20 85 12,85
фрезерна
Для інших операцій розрахунки проводяться аналогічно. Результати
розрахунку зводимо до таблиці 2.11.
Таблиця 2.11 — Зведена таблиця часу, в хвилинах
№ Назва операції1 То. Тшт. Тпз. n Тшт.к.
1 Програмно-комбінована 38,36 43,3 20 85 46,7
2 Програмно-комбінована 42,4 48,3 20 85 52,1
57
3. Конструкторський розділ
3.1 Проектування верстатного пристрою
Розробка технічного завдання на проектування спеціального верстатного
пристрою [19-24]. Технічне завдання розробляється відносно до ГОСТ 15.001-
88.
Таблиця 3.1 Технічне завдання на проектування спеціального пристрою
Розділ Зміст розділу
Назва і галузь Пристрій для обробки деталі „ Корпус стопорного клапана,,
застосування на програмно-комбінованій операції, на верстаті
ИР500ПМФ4.
Службове Забезпечення точного розміщення, надійного кріплення та
призначення утримання заготовки корпусу, а також сталого
пристрою позиціонування відносно столу верстата та різального
інструменту для досягнення потрібної точності оброблених
поверхонь і взаємного їх розташування в часі.
Основа для розробки Операційна карта ТП обробки деталі – корпус стопорного
кранна
Технологічні вимоги Проектований пристрій повинен забезпечити виконання
до розробки наступних операцій:
Фрезерування торця, витримуючи розмір 280
2.Обточення 312 l=45 нарочно
3. Обточення 310 l=45 начисто
4. Обточення 192 l=5 начорно
5. Розточення 190 l=5 начисто
6.Обточення фаску 190 2х45
7.Розточення 146 l=60 начорно
8.Розточення 147,5 l=60 начисто
9. Розточення 148Н8 l=60 тонко
10.Свердління 8отв. 30 на l=60
58
Продовження таблиці 3.1 Технічне завдання на проектування
спеціального пристрою
1 2
Тактико-технічні Тип виробництва-середньосерійний. Програма випуску -
умови роботи 4320 штук за рік. Життєвий цикл виробництва- 3 роки.
пристрою Оператором 3-го розряду виконується обслуговування
пристрою. Переходи, що виконуються різальним
інструментом, режими різання і норми часу визначаються
відповідно до даних, наведених в операційній карті.
Техніко-організаційні Розміри пристрою повинні відповідати розмірам стола
вимоги до розробки верстата ИР500ПМФ4. Час закріплення заготовки – не
більше 0,2 хв.
- Розміри робочої поверхні стола 500x500 мм
Характеристика - найбільша відстань від торця шпинделя до середини стола
робочої зони верстата - 1000 мм;
- найбільший хід шпиндельної бабки -650мм
Потужність верстату 25 кВт
Вихідні дані про Матеріал заготовки- СЧ18 ДСТУ 8833:2019
заготовку На операцію 055 заготовка потрапляє після фрезерно-
свердлильної операції з ЧПК
Документація .що ЕСТПВ. Загальні правила забезпечення технологічності
використовується конструкцій виробів ГОСТ 14.201-83.
Документація, яка Креслення загального виду спеціального пристрою.
підлягає розробці Специфікація ПЗ (розділ: конструкторська частина).
Спеціальний пристрій призначений для встановлення та закріплення
однієї заготовки «Корпус стопорного клапана»., з матеріалу СЧ18.
Враховуючи вимоги до пристрою для закріплення заготовки корпуса,
можна розглянути наступні рекомендації:
1. Жорстке закріплення заготовки: Пристрій повинен забезпечити
59
жорстке і надійне закріплення заготовки корпуса, щоб уникнути будь-якої
рухомості під час обробки.
2. Можливість точного встановлення заготовки: Проектований пристрій
повинен мати механізм для точного встановлення заготовки в потрібному
положенні відносно стола верстата і різального інструмента.
3. Стійкість положення в часі: Пристрій повинен забезпечувати стійкість
положення заготовки в часі під час обробки, щоб уникнути будь-яких зміщень
або деформацій.
4. Можливість регулювання: Проектований пристрій повинен мати
можливість регулювання для врахування різноманітних розмірів і форм
заготовок корпуса.
5. Запобігання деформаціям: Протидія деформаціям заготовки під час
обробки, наприклад, за допомогою спеціальних пристроїв або механізмів
компенсації напружень.
6. Зручність в експлуатації: Проектування пристрою повинно забезпечити
його зручне використання та налаштування для оператора верстата.
Враховуючи ці фактори, можна розробити пристрій для закріплення
заготовки корпуса, який забезпечить необхідну точність обробки і надійне
закріплення під час процесу формоутворення.
Рисунок 3.1 Схема базування корпуса на програмно-комбінованій операції
Спеціальний пристрій (рисунок 3.2) призначений для встановлення
60
однієї заготовки деталі «Корпус стопорного клапана». Деталь
встановлюється установчою базою (нижня площина деталі) на опори 16,
напрямною та упорною бази являються торці деталі. Упори встановлені в
корпусі 1.
Заготовка притискується трьома прихватами 18, шляхом затягування
гайки 12, що діє на тягу 2, яка через важіль 4 діє на тяги 3 що
притискують прихвати 18.
Кількість прихватів - 3, що забезпечує достатній затиск деталі.
Приєднувальні елементи пристрою, такі як, пази під болі та палець
17 виконуються відповідно до верстату ИР5001ІМФ4.
Рисунок 3.2 - Загальний вигляд верстатного пристрою
Отже, для розробки пристрою для базування об'єкта, який задовольняє ці
вимоги, можна врахувати наступні аспекти:
61
1. Точність установчих елементів: Важливо використовувати високоякісні
матеріали для виготовлення установчих елементів пристрою. Точність їх
виготовлення має бути забезпечена за допомогою точних верстатів і
інструментів.
2. Міцність, жорсткість і зносостійкість: Матеріали, з яких
виготовляються елементи пристрою, повинні мати достатню міцність і
жорсткість, щоб витримувати сили, які виникають під час роботи. Додаткові
покриття або обробка можуть забезпечити зносостійкість.
3. Теплостійкість: З метою запобігання виникненню деформацій через
теплове вплив, матеріали пристрою повинні бути теплостійкими або мати
відповідні захисні покриття.
4. Система компенсації зносу: Для забезпечення тривалого та
ефективного функціонування пристрою може бути важливою система
компенсації зносу, яка дозволяє коригувати зміни в точності та відмінності між
базуючими елементами.
5. Точність відносного положення: Важливо забезпечити точність
відносного положення між базуючими комплектами, щоб уникнути будь-яких
деформацій або неправильних положень об'єкта під час обробки.
6. Система охолодження: Для запобігання перегріванню пристрою може
бути важливою система охолодження, яка дозволяє ефективно відводити тепло
від пристрою.
Загалом, розробка пристрою для базування об'єкта вимагає комплексного
підходу і уважного врахування всіх факторів, що можуть впливати на його
ефективність та точність.
Принципова схема та спосіб базування пристрою на верстаті:
Кількість одночасно обробляємих заготовок - 1.
Вимоги до безпечної роботи та обслуговуванню:
Заготовку знімати та ставити при виключеній подачі. Стружку змітати
при виключеній подачі та відключеному шпинделі верстата.
Розрахунок сил затиску.
62
При обробці деталі виникає сила Pz яка дорівнює [29]:
Pz=9.8·К1tS=9.8·210·0,09·2=370,4Н; (3.1)
де К1=210 для чавуну;
t, S – відповідно глибина різання і подача при фрезеруванні.
Сила Pz, намагається здвинути заготовку, цому перешкоджають сили
тертя, що виникають в місцях контактів заготовки з опорами та затискним
механізмом. Тому згідно [20]:
W=KPZ/(fОП+fЗМ) =370,4∙3,95/(0,2+0,7)=1625,4Н (3.2)
де W– сила затиску;
K – коефіцієнт запасу;
РZ – складова сили різання;
fОП =0,2 – коефіцієнт тертя на опорах;
fЗМ =0,7– коефіцієнт тертя на затискному механізмі.
K=K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6. (3.3)
K0=1,5 – гарантований коефіцієнт запасу[20];
K1=1,2 – враховуючий збільшення сил різання через випадкові
нерівності[20];
K2=1,3 – враховуючий збільшення сил різання через затуплення
інструменту[20];
K3=1,3 – враховуючий збільшення сил різання при переривчастому
різанні[20];
K4=1,3 – характерізуючий постійність сили затискання затискного
механізму[20];
K5=1,0 – враховуючий ергономіку затискного механізму[20]; K6=1,0;
К=1,51,21,31,31,31,0=3,95
Визначення діючих сил у важільному механізмі проводимо за рисунком
3.3.
63
Рисунок 3.3 - Розрахункова схема визначення діючих сил у важільному
механізмі
При l1 l і if const
W l hf rf0 Q 1625,4 60 44 0,16 20 0,16
3381,75H (3.4)
l h 46 44 0,16 20 0,16
1 1 f1 rf0
де l 60 мм; l 46 мм; h 44мм; h 44 мм; r 20 мм – розмірна характеристика
1 1
важільного механізму;
f 0,18 ; f0 0,18 ; f 0,16 - коефіцієнти тертя.
1
Розрахунок силового приводу
Задаючи тиск повітря, визначаємо площу поршня:
W 1625
F 2710 мм2 (3.5)
P 0,6
де Рном = 0,6 Мпа - тиск масла,
Знаходимо діаметр циліндра:
4 W 4 1625
D 58,73 (3.6)
P 0,6
Приймаємо з стандартного ряду згідно ГОСТ 19897–74 D=58 мм, d=20мм
Розрахунок верстатного пристрою на точність обробки.
У даному випадку фрезерний пристрій на верстаті орієнтується за
допомогою центрувальних пальців, що дозволяє автоматично досягти розмірів з
64
потрібною точністю без додаткової вивірки. Верстат обладнаний системою
ЧПК, яка при налаштуванні визначає початкову точку за допомогою
установочних елементів пристрою. Виникає похибка визначення цієї точки, яка
включає в себе похибку верстата, оскільки при обробці фрезерного верстата
стіл переміщується разом із закріпленим пристроєм. Таким чином, для верстата
з ЧПК сумарна статична похибка буде розраховуватися [20]:
2 2 2 2 2
б
ст зм n.т і в.і (3.7)
І відповідно умови забезпечення точності розміру оброблюваної поверхні
набирає вигляду:
2
б
2
зм
2
n.т
2 2
ст і в.і пр (3.8)
ст
Т з ст
де Тз= 0,33- мм допуск на витримуваний розмір (допустима похибка
обробки);
б = 0 - похибка базування заготовки, при встановленні заготовки на
площину, яка є конструкторською базою.
зм - похибка зміщення заготовки дорівнює максимальному зазору в
з’єднанні установчого елемента і базового отвору заготовки:
Dmax d min
Smax б.о ц.п 168,063168
зм 0,032мм (3.9)
2 2 2
Dmax
де б.о = 168+0,063 = 168,063 мм - максимальний діаметр базового
отвору заготовки;
d min
ц.п = 168+0 = 168 мм - мінімальний діаметр центрувального пальця
(установчого елемента).
п.т = n( у ) - похибка положення „початкової точки” (п.т.):
п.т = в + n( у ) = 0,02+0,04= 0,06 мм (3.10)
де в = 0,02 мм - похибка верстата [20];
65
n( у ) = 0,04 мм – похибка положення установчого елемента пристрою [20];
i = 0,02 мм - похибка різального інструменту (для верстатів з ЧПК), це
похибка його налагодження (биття фрези і похибки її діаметра);
в.і - похибка встановлення інструменту:
ві в і в = 0,02+ 0 = 0,02 мм (3.1)
де в = 0,02 мм - похибка верстата [20];
і в = 0 - похибка положення елементів інструменту для його
встановлення на верстаті (оскільки в з’єднанні хвостовика оправки та
конусного отвору шпинделя зазору не має).
Отже згідно формули (3.8) сумарна статична похибка:
ст 0 0,0322 0,062 0,022 0,022 0,067 мм
Тз = 0,36 0,067 мм
Умова точності виконується, отже пристрій автоматично забезпечує
точність обробки.
66
3.2. Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою
Службове призначення пристрою. Контрольний пристрій
використовується для контролю допуску співвісності отворів 220Н80,072 та
160Н80,063 .
Технічне завдання розробляється відповідно до ГОСТ 15.001-88. Дані
зводимо до таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 - Технічне завдання на проектування спеціального
контрольно- вимірювального пристрою
Розділ
Зміст розділу
Назва і область Контрольний пристрій використовується для
застосування контролю допуску співвісності отворів 220Н80,072 та
160Н80,063 .
Операційна карта ТП механічної обробки деталі «корпус
Підстава для розробки стопорного клапана»
Документація, яка Креслення загального вигляду спеціального пристрою.
підлягає розробці Специфікація ПЗ (розділ: конструкторсько-технологічна
частина).
Після аналізу вихідних даних було визначено, що технічної інформації
для розробки пристрою достатньо, і запропонована схема для закріплення та
установки заготовки, а також схема для налаштування пристрою не
ускладнюють його конструкцію і можуть бути реалізовані без проблем.
Деталь встановлюється на зрізаний палень та установочний палець.
Вимірювання здійснюється індикаторами МИГ-1 ГОСТ 9696-82 з ціною
поділки 0.001мм. Пристрій за допомогою рукоятки повертається навколо вісі
отвору в деталі. В основний отвір деталі встановлюємо пристрій установчим
пальцем. З одного боку пристрій упирається упором, а з другого боку в торець
упирається ніжка індикатора. При опусканні пристрою до упору на деталь, в
67
положення контролю, стрілка індикатора вкаже відхилення.
Перед вимірюванням стрілку індикатора обов’язково встановити на
нульову позначку відносно упора 6 .
Рисунок 3.4 Схема контрольного пристрою
Аналіз похибок, що є характерними для конструкції кожного контрольно-
вимірювального пристрою, має велике значення. Похибка у встановленні
деталей у контрольних пристроях визначається точніше, ніж при їх
встановленні у верстатних пристроях. Це означає, що у цьому випадку
враховуються певні фактори, на які можна знехтувати у верстатних пристроях.
Точність вимірювань контрольно-вимірювальних пристроїв визначається
загальною похибкою, що складається з систематичних та випадкових похибок.
Незалежні випадкові похибки підпорядковуються нормальному розподілу і,
68
отже, можуть бути підсумовані згідно з правилами теорії ймовірностей для
незалежних випадкових величин.
Складові сумарної похибки можна визначити шляхом обчислення за
допомогою довідкових даних або проведенням експерименту. Сумарну похибку
вимірювання на контрольно-вимірювальному пристрої визначають за
допомогою формули, яка залежить від конкретних умов і параметрів
вимірювання.
уе nn ум 2 2 2
б ус з 2
в
2 2
умв м 2
н 2
п (3.12)
деб = 0 – похибка базування (при встановленні на площину, яка є
конструкторською базою);
уе = 0,002 мм– похибка, спричинена неточністю одержання лінійних
розмірів установчих елементів або виконання технічних вимог;
ус = 0 мм – похибка, спричинена деформацією поверхонь деталі та
установчого елемента при їх стискуванні за рахунок наявності на цих
поверхнях мікронерівностей, а також перекошування;
з = 0 - похибка закріплення, спричинена коливанням величини
прикладеної сили закріплення, зміною місця її прикладання;
пп = 0 - похибка передатних пристосувань;
в = 0 - випадкова похибка спричинена наявністю зазорів між осями та
отворами важелів, неточністю їх переміщення та іншими випадковими
причинами;
ум = 0,003 мм- систематична похибка виготовлення установчих мір;
умв= 0,004 мм- випадкова похибка виготовлення установчих мір;
м = 0,009 мм - похибка властива кожному методу вимірювання і
залежить від конструктивних особливостей пристрою, кваліфікації контролерів
і т. ін., ця похибка є випадковою незалежною величиною.
н 0,005
похибка налагодження пристрою;
69
п 0,005
похибка пристрою.
Отже, згідно формули (3.12), маємо сумарну похибку вимірювання на
контрольно-вимірювальному пристрої:
2 2 2 2 2 2 2 2
уе nn ум б ус з в умв м н п
0,002 0 0,003 02 02 02 02 0,0042 0,0092 0,0052 0,0052 0,017 мм
Для забезпечення точності пристрою необхідно виконати умову: < Т
0,017 мм < 0,025 мм
де Т= 0,025мм – допустимий допуск співвісності.
Умова виконується, відповідно пристрій забезпечує точність
вимірювання.
70
4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1. Утилізація стружки
На підприємствах при обробці різанням металева стружка може складати
біля 10% від маси оброблюваної деталі. При цьому за зміну біля кожного
верстата збирається велика кількість стружки. Для нормального
функціонування виробництва потрібно своєчасно прибирати стружку біля
верстатів і вивозити її з цеху.
Ручне прибирання стружки і транспортування стружки являється
найбільш тяжкою і трудомісткою роботою над якою працює найбільша
кількість робочих. Найбільш високий рівень механізації в основному на
великих підприємствах, де механічним шляхом видаляють і переробляють до
30 – 35% стружки.
Для кожного виду металевої стружки і конкретних умов підприємства
можна рекомендувати типові схеми по механізації її збору і переробки в
залежності від кількості стружки, яка збирається з 1 м2 площі цеха в рік.
Використання типових схем розміщення транспортних засобів для комплексної
механізації збору і переробки металевої стружки дає можливість забезпечити
підприємства однотипними одиницями механізації. Широке введення типових
конструкцій дозволить значно зменшити затрати на проектування і введення
цього обладнання в виробництво. Комплексна механізація збору,
транспортування і переробки стружки забезпечує економію робочої сили, а
також зниження травм серед робочих.
Характеристика стружки має дуже багато різних показників, які залежать
від типу верстата, обробляючого інструменту, кваліфікації робітника, хімічного
складу оброблюємого металу. При обробці матеріалів різанням частина
матеріалу заготовки перетворюється в стружку: ця частина складає в
середньому 15-25% загальної ваги металу. Стружку, яка накопичується у
верстатів, в звичайних умовах прибирають вручну за допомогою лопати і тачки.
71
Такий метод прибирання стружки неприпустимий в автоматичних лініях, де
повинні бути передбачені пристрої як для стружки закручування або дроблення
стружки, так і автоматично діючі конвеєри для її прибирання.
Залишаючись в отворах після свердління, при нарізанні різьби стружка
викликає поломку мітчиків і т. д. Для запобігання поломки інструментів
стружку видувають з отворів стисненим повітрям або висипають за допомогою
спеціальних струшуючих пристроїв. Для полегшення відводу стружки з робочої
зони супортам надають вертикальне чи похиле положення, а в станинах
роблять вікна і канали для зручного відведення її.
Застосовуються такі способи збирання стружки з робочої зони верстатів:
- механічний за допомогою транспортерів, скребків, щіток;
- гравітаційний, при якому стружка падає на похилі поверхні
пристосувань і верстатів і потім звалюється на транспортер під верстатами;
- змивання стружки струменем емульсії;
- відсмоктування стружки стисненим повітрям;
- видалення стружки електромагнітом;
- комбінований спосіб.
Рисунок 4.1 Транспортер.
72
Рисунок 4.2 Пилосос для металевої стружки.
73
Рисунок 4.3 Електромагніт для стружки.
Рисунок 4.4 Магнітна швабра.
Для полегшення видалення стружки із зони різання та подальшого її
транспортування необхідно, щоб довжина стружки була не більше 200 мм, а
74
діаметр її спірального витка становив не більше 25-30 мм. Існує три системи
прибирання стружки від верстатів:
- автоматизована із застосуванням засобів безперервного транспорту -
лінійних і магістральних конвеєрів;
Рисунок 4.5 Конвеєр пластинчасто - ігловий.
- механізована з використанням ручної праці, засобів малої механізації та
колісного транспорту, що доставляє стружку в конвеєрах у відділення
переробки;
- комбінована, коли лінійні конвеєри доставляють стружку в тару, а потім
колісний транспорт - у відділення збору і переробки.
Велику небезпеку являє собою зливна (стрічкова) стружка при точінні
в'язких металів. Всі відомі засоби управління стружкою діляться на дві групи:
пристрої, що відводять зливну стружку без зміни її форми, і пристрої, що
змінюють форму стружки в процесі різання на більш безпечну і
транспортабельну.
Організований відвід зливної стружки без зміни її форми досягається
головним чином відповідної компонуванням вузлів верстата, що забезпечує
схід стружки на задню сторону верстата в спеціальні стружкозбирачі. У зв'язку
з великою пружністю, зливна стружка часто знаходить вихід в сторону
75
робочого місця, і потрібне додаткове управління її допомогою ручних
інструментів. Крім того, у зв'язку з великим обсягом, займаним зливною
стружкою, доводиться часто звільняти від неї стружкозбирачі. Не вирішує
задачу і вбудовані в нижню частину верстата шнекові транспортери.
Найкращий вихід в управлінні зливний стружкою - зміна форми стружки
в процесі точіння: завивання і дроблення стружки. Для безперервного
видалення стружки і пилу із зони різання при обробці крихких матеріалів
застосовують різні стружковідводчики.
Час організаційного обслуговування верстатів можна зменшити при
створенні в пристосуваннях вікон і лотків для відведення стружки, пристроїв
для автоматичного очищення від стружки і її транспортування.
Проведені раніше дослідження показали, що неорганізоване надходження
матеріалу приводить до істотного розкиду траєкторій його польоту, навіть за
межі зони, в яку необхідно остаточно привести стружку. Якість розподілу в
основному залежить від параметрів подавальних пристроїв, величини подачі і
кількості стружки.
Якість стружковідведеня залежить від багатьох факторів, один з основних
- ступінь рівномірності розподілу елементів по ширині скатних лотка. У зв'язку
з цим було запропоновано такий напрямок вдосконалення стужковідводів, при
якому рівні елементарні площі подачі відповідають рівним площам
поперечного перерізу. Ця умова виконується, якщо кожен сектор подачі
розподільника подає стружку за напрямками безлічі променів, що поділяють
ширину на рівні ділянки. За рівняння безлічі променів була описана
ортогональна крива, що визначає форму контуру горизонтального перерізу
розподільника, що забезпечує рівномірний розподіл стружки.
76
4.2. Спосіб утилізації і переробки стружки
Найбільш поширеним (45% від загальної маси відходів) і найважче
переробляється видом відходів є стружка. Складнощі, що виникають при її
підготовці до застосування, обумовлені тим, що вона займає великий обсяг,
міцна, забруднена маслами і емульсіями.
Рисунок 4.6 Стружкодробилка
Відомі способи утилізації відходів металів шляхом подрібнення в
дробилках і переробки їх у брикети на спеціальних станках, наприклад брикети
для модифікування чавуну, брикети для виробництва металів.
77
Рисунок 4.7 Прес брикетировочний.
Найбільш близьким до нового є спосіб утилізації тютюнових відходів за
допомогою холодного брикетування фігурним пуансоном при питомій зусиллі
пресування 450-600 МПа. Отримані брикети потім можна використовувати у
вигляді електрода при виплавці злитків. Цей спосіб дозволяє вводити в
електрод до 70% стружки. Отримувані брикети мають вигин ізг. 4МПа,
щільність 0,6-0,7 від теоретичної.
Істотним недоліком аналогів і прототипу є обмеження за обсягом
вводяться відходів (до 70%), мала щільність електрода (0,6-0,7), що помітно
знижує міцнісні властивості брикету і продуктивність процесу при плавці;
викликає необхідність проведення окремої операції вакуумного відпалу
стружки, без якого плавку практично вести неможливо через сильний
газовиділення.
Метою винаходу є створення способу утилізації металевих відходів, що
забезпечує здобуття продукту з 100% вмістом відходів, підвищення міцності
властивостей і щільності.
Мета досягається тим, що шихту, що складається виключно з металевих
відходів, пресують при температурі, складовою 0,6-0,8 Тпл металу відходів,
питомій зусиллі пресування, складовим 1-3 від межі текучості металу при
температурі пресування, при залишковому тиску в камері 1,33 (10-1-10-3) Па
78
протягом 30-60 хв, одночасно в процесі нагрівання під пресування проводиться
вакуумний відпал стружки для видалення газів.
Спосіб здійснюють наступним чином.
Металеву стружку, наприклад дроблять в молотковій дробарці типу 188
ДР до розмірів окремих частинок (5-10) х (5-15) мм. Розмолоту стружку
піддають магнітної сепарації на установці типу ПБСУ-40 для видалення
залізних часток, потім промивають у знежирюємо розчині, наприклад, що
містить 20 г/л кальцинованої соди і 30 г/л тринатрій фосфату, після чого
промивають у воді і сушать. Підготовлену таким чином стружку брикетують на
пресі зусиллям 6300 кН з вакуумированием зони пресування до тиску 1,33 (10-
1-10-3) Па, протягом 30-60 хв. Температуру брикетування для сплавів
вибирають в інтервалі 1000-1150 С, при цьому питоме зусилля пресування
складає від 10 до 30 МПа. У процесі пресування до щільності брикету 0,8-0,9
від теоретичної відбувається дифузійна зварювання частинок.
При дотриманні заявлених параметрів по мінімуму, середньому
значенню, максимуму в брикеті забезпечується, в порівнянні з прототипом,
підвищення щільності на 30-50% і міцності на вигин в 5-6 разів. У разі, коли
параметри техпроцесу виходять за нижню межу, брикет за властивостями в
порівнянні з прототипом переваг не має. При виході параметрів за верхню межу
властивості брикету відбиваються на рівні матеріалу, одержуваного по
заявляється параметрам. Забезпечення ж цих параметрів пов'язано з
ускладненням техпроцесу (зокрема, вакуумного обладнання) і помітним
підвищенням енерговитрат, які не компенсуються одержуваним ефектом.
Пропонований спосіб дозволяє використовувати металеві відходи на
100% в порівнянні з прототипом.
Отримані брикети придатні для виплавки вторинних зливків, при цьому
виплавка злитків проводиться в стандартних вакуумно-дугових печах, в яких
виплавляються практично всі сплави.
79
При реалізації запропонованого способу немає необхідності в створенні
нових дорогих металургійних печей з електронно-променевим або плазмовим
джерелом тепла.
Вторинні сплави, виплавлені на базі стружки, мають підвищений в
порівнянні з серійним сплавом на 0,05-0,1% вміст домішок впровадження,
таких як кисень, азот і вуглець, що знижує їх пластичні характеристики. Однак
застосовувати такі матеріали для потреб народного господарства доцільно і
економічно виправдано.
Зазначені брикети з успіхом можуть використовуватися в чорній
металургії для легування і розкислення сталей.
80
Висновки
В кваліфікаційній роботі бакалавра проведено: аналіз технологічності
конструкції деталі «Корпус стопорного клапана», здійснено вибір та
обґрунтування матеріалу, з якого буде виготовлено деталь. Визначено тип
виробництва для даної деталі. Проведено розрахунки по визначенню штучно-
калькуляційного часу на операціях. Здійснено аналіз розмірних зв'язків
поверхонь деталі та формулювання основних технологічних задач. Проведено
вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь, розроблено
технологічний процес виготовлення деталі «Корпус стопорного клапана»
(маршрутно-операційні карти), здійснено вибір технологічного обладнання та
оснащення, а також ріжучого інструменту, проведено розрахунки режимів
різання, припусків на обробку та норм часу.
Спроектовано спеціальний верстатний пристрій для встановлення та
закріплення однієї деталі «Корпус стопорного клапана» на верстаті
ИР500ПМФ4. Також спроектовано спеціальний контрольний пристрій, який
використовується для контролю допуску співвісності отворів 220Н80,072 та
160Н80,063.
В розділі охорона праці розглянуто способи утилізації стружки.
81
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. ДСТУ 8833:2019 виливки із сірого чавуну з пластинчастим
графітом
2. Технологія машинобудування / Є. О. Горбатюк, М. П. Мазур, А. С.
Зенкін та ін. – Львів : Новий Світ – 2000, 2009. – 358 с.
3. ДСТУ 2960-94 Організація промислового виробництва основні
поняття
4. Мельничук П.П., Боровик А.І., Лінчевський П.А., Петраков Ю.В.
Технологія машинобудування. – Житомир: ЖДТУ, 2005 – 882 с.
5. ГОСТ 14.201-83. Обеспечение технологичности конструкции
изделий. Общие требования
6. Руденко, П. О. Вибір, проектування і виробництво заготовок
деталей машин [Текст] / П. О. Руденко, В. О. Харламов, О. Г. Шустик. — К. :
Вища школа , 1993. —288 с.
7. Юрчишин І.І. Технологія машинобудування: Посібник-довідник для
виконання кваліфікаційних робіт: Навч. Посібник І.І. Юрчишин, Я.М.
Литвиняк, І.Є. Грицай, М.Л. Кукляк, Я.М. Кусий, В.В. Ступницький, В.А.
Яцюк, А.М. Кук, Є.М. Махоркін, В.П. Свізінський. — Львів: Львівська
політехніка, 2009. — 528 с.
8. Жигуц, Ю. Ю. Технологія машинобудування: навчальний посібник
для студ. вищих навч. закладів: рек. МОНУ / Ю. Ю. Жигуц, В. Ф. Лазар. - Київ:
Кондор, 2013. - 352 с.
9. Бочков В.М. Металорізальні верстати: Навч. Посібник/ В.М.
Бочков, Р.І. Сілін, О.В. Гаврильченко. – Львів.: ВидавництвоНаціонального
університету «Львівська політехніка», 2009. – 268с.
10. Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ. - К.: Вища школа, 1991. - 278 с.
11. Яковенко І. Е. Технологічні основи машинобудування : навч.
посібник / І. Е. Яковенко, О. А. Пермяков, А. В. Фесенко ; Нац. техн. ун-т
"Харків. політехн. ін-т". – Харків : НТУ "ХПІ", 2022. – 421 с.
12. Бондаренко С. Г. Основи технології машинобудування: навч.
посібник. Львів: Магнолія 2006, 2007. 500 с.
13. Паливода Ю. Є. Інструментальні матеріали, режими різання,
технічне нормування механічної оборобки : навчально-методичний посібник /
Паливода Ю.Є., Дячун А.Є., Лещук Р.Я. – Тернопіль : Тернопільський
національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2019. – 240 с.
82
14. Григурко, І. О. Технологія машинобудування: дипломне
проектування: [Текст] : Навчальний посібник для ВНЗ / І.О. Григурко, М.Ф.
Брендуля, С.М. Доценко. – Львів : Новий світ , 2011 – 767 с
15. Буц Б.Д., Приходько В.Є., Ткачов Ю.В. Розрахунок режимів
різання металів: Навч. Посіб. – Д.: РВВ ДНУ, 2005. – 76 с.
16. Кузнєцов Ю.М., Луців І. В., Шевченко О.В., Волошин В.Н.
Технологічне оснащення для високоефективної обробки на токарних верстатах
/ за ред. Ю.М. Кузнєцова . – К. – Тернопіль; Терно-граф, 2011. – 692с.
17. Кирилюк Ю.Е., Якимчук Г.К. Допуски и посадки: Справочник.-3-
е изд., перераб. и доп.- К. Основа, 2005.-296 с.
18. Богуслаєв, В. О. Основи технології машинобудування: навчальний
посібник для студ. вищ. навч. закладів / В. О. Богуслаєв, В. І. Ципак, В. К.
Яценко. - Запоріжжя: Мотор Січ, 2003. - 336 с
19. Григурко І.О., Анастасенко С.М., Будуров В.Л. Проектування
технологічного оснащення (практикум) Навчальний посібник – Львів: «Новий
світ -2000» 2021 – 218 с.
20. Боровик А.1. Проектування технологічного оснащення:
Навчальний посібник.-К, 1996.-488с.
21. Боровик А.І. Технологічна оснастка механоскладального
виробництва. - К.:Кондор 2008. -726 с.
22. Якимов О.В., Марчук В.І., Якимов О.О., Ларшин В.П. Технологія
машино- та приладобудування. Підручник: Луцьк, ЛДТУ – 2005.- 710 с.
23. Боженко Л.І. Технологія машинобудування. Проектування
технологічного спорядження : посібник. Львів : Світ, 2001. 296 с.
24. Гевко, Б. М. Технологічна оснастка. Контрольні пристрої [Текст] :
Навчальний посібник. / Б. М. Гевко, М. Г. Дичковський, А. В. Матвійчук. – К. :
ТОВ «Кондор» , 2009. — 220 с.
25. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний
опис. Загальні вимоги та правила складання»: методичні рекомендації з
впровадження/уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М.– Львів, 2008 – 20с.
26. ДСТУ. 3008-95 – Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
83