Назначение и конструкция обрабатываемой детали

Технологический раздел

Назначение и конструкция обрабатываемой детали

Деталь ПКК 0202607 «Стакан ротора» входит в узел ПКК 0202830, который устанавливается в редуктор ПКК 0202000, комплекса для заготовки кормов К-Г-6 «Палессе».

В отверстия 17 и 22 (Ø80К7) запрессовываются два роликовых подшипника, которые являются опорой вала в сборочном узле. В резьбовое отверстие 30 (М10-1х7Н) закручивается сапун, служащий для подачи смазки, необходимой для предотвращения преждевременного износа трущихся поверхностей деталей. Отверстие Ø5 (позиция 29) предназначено для удаления излишков масла из сборочной единицы. Четыре паза 26, необходимы для предотвращения вращения вала в обратную сторону, при помощи четырёх сухариков и разжимающих их пружин.

На наружные поверхности 9 и 18 (Ø113h12 и Ø106h12) привариваются диски, поэтому данные поверхности предохраняют от цементации. После сварки стакан с дисками проходит закалку и последующую отделочную обработку по поверхностям 3;13;18;21;22;23;24;25;26;27.

Деталь ПКК 0202607 «Стакан ротора» изготавливается из легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71.

Таблица 1.1 – Механические свойства легированной стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71

Предел текучести σт		Временное сопротивление σв	Относительное удлинение σб		Относительное сужение поперечного сечения ψ		Ударная вязкость Дж/см² αн	НВ после отжига, не более
МПа			%				80	217
Не менее
900	1000			9		50

Таблица 1.2 – Химические свойства стали 18ХГТ ГОСТ 4543-71

Химически состав, %
Углерод, С	Кремний, Si	Хром, Cr	Марганец, Mn	Титан и Молибден Ti, Mo	Не более
					Фосфор, P	Сера, S	Медь, Cu	Никель, Ni
0,17-0,23	0,17-0,37	1,0-1,3	0,8-1,1	0,03-0,09	0,035	0,035	0,3	0,3

Рисунок 1.1 – Чертёж детали ПКК 0202607 Стакан ротора

Анализ технологичности конструкции детали

Выбор и технико-экономическое обоснование

Метода получения заготовки

В базовом технологическом процессе механической обработки детали стакана ротора ПКК 0202607 в качестве заготовки применяется горячекатаный прокат обычной точности. Горячекатаный прокат – это один из основных видов продукции металлургической промышленности. Горячекатаный прокат давно уже получил широкое распространение, благодаря повышенному спросу на этот вид продукции в машиностроении и других отраслях. Основной тип продукции, получаемой по технологии горячекатаного проката – это листовой прокат. Стальные листы используются в качестве основного конструкционного материала для множества отраслей. Горячекатаный прокат имеет ряд технологических особенностей, которые в конечном итоге и создают те технические характеристики продукции, которые формируют основные потребительские свойства.

Производим расчет себестоимости заготовки из проката по формуле

Sзаг = 241200+205=241405 руб

где М – затраты на материал заготовки, руб.;

åС_о.з – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, разрезки на штучные заготовки, руб.

Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружки. При этом необходимо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате некратности длины заготовок этой стандартной длине

где Q – масса заготовки, Q=20 кг;

S – цена 1 кг материала заготовки, для стали 18ХГТ принимаем S=12400 руб. (здесь и далее базовые показатели себестоимости приняты по состоянию на май 2012 г.);

q – масса готовой детали, q=12 кг;

S_отх – цена 1 т отходов, для отходов легированной конструкционной стали принимаем S_отх=850000 руб.

Также в качестве заготовки можно использовать трубу, получаемую горячекатаным прокатом обычной точности.

Производим расчет себестоимости заготовки из проката по формуле

Sзаг = 194150+205=194355 руб

где М – затраты на материал заготовки, руб.;

где Q – масса заготовки, Q=8 кг;

S – цена 1 кг материала заготовки, для стали 18ХГТ принимаем S=24800 руб. (здесь и далее базовые показатели себестоимости приняты по состоянию на май 2012 г.);

q – масса готовой детали, q=3 кг;

S_отх – цена 1 т отходов, для отходов легированной конструкционной стали принимаем S_отх=850000 руб.

Годовой экономический эффект от замены метода получения заготовки составит

Э_заг = (241200 – 194355) × 3000 = 140535000 руб

Расчет себестоимости заготовок, получаемых из двух вариантов проката, позволяет сделать вывод, что для дальнейшей разработки целесообразно принять второй вариант, так как его себестоимость ниже.

Расчет режимов резания

Производим расчет режимов резания с использованием табличного метода для детали стакан ротора ПКК 0202607 на операции 010 Токарно-винторезная. Глубина резания при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости технологической системы принимается равной припуску на обработку t=2 мм, диаметр обработки d=42мм.

1.Расчёт длины рабочего хода

Lp.х=Lрез+у+Lдоп

где Lрез-длина резания, Lрез=42/2=22 мм;

y-подвод, врезание и перебег инструмента, мм;

Lдоп-дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностью наладки и конфигурацией детали, Lдоп=0

Подвод, врезание и перебег инструмента определяется по формуле

у=уподв+уврез+уп

где, уподв-длин подвода,мм;

уврез-длина врезания, уврез=2 мм;

уп-длина перебега, мм

При обработке проката на проход уподв+уп=4 мм, тогда

у=4+2=6 мм;

Lр.х=22+6+0=28 мм

Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя Sо, мм/об:

а) определение рекомендуемой подачи по нормативам So=0,2…0,3 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка модели 1М63, для повышения качества обработки поверхности принимаем поперечную подачу Sо=0,15 мм/об.

3.Определение стойкости инструмента по нормативам. Стойкость в минутах резания определяется по формуле:

Тр=λ∙Тм

где Тм-стойкость в минутах машинной работы станка, Тм=60мин;

λ-коэффициент времени резания.

λ= = =0,79

Так как λ>0,7, то принимаем Тр=Тм=60 мин.

4.Расчёт скорости резания V, м/мин и числа оборотов шпинделя η в минуту:

а) определение рекомендуемой скорости резания по нормативам

V=Vтабл∙К1∙К2∙К3,

Где Vтабл – табличное значение скорости резания, при обработке стали твердым сплавом Vтабл=135 м/мин;

К1-коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=0,9

К2-кэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава, К2=1,55

К3-коэффициент, зависящий от вида обработки, К3=1,0

V=135∙0,9∙1,55∙1,0=188,3 м/мин

б) расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка

n= = =1428

в) уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка. По паспорту станка 1М63 принимаем n=1600

г) уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

V= = =211 м/мин

5.Расчёт основного машинного времени обработки

to1= = = 0,11 мин

6.а) Определение по нормативам силы резания

Pz=Pzтабл∙К1∙К2

где Pzтабл-табличное значение силы резания, Pzтабл=1570 Н;

К1-коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=0,8

К2-коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твердосплавным инструментом, К2=1,1

Pz=1570∙0,8∙1,1=1382 Н.

б) расчет мощности резания

Nрез= = =4,8 кВт

в) проверка по мощности двигателя

Nрез≤1,2∙Nдв∙η

где Nдв-мощность двигателя станка, Nдв=10кВт;

η-коэффициент полезного действия станка, η=0,9

1,2∙10∙0,9=10,8 кВт > 4,8 кВт

Условие выполняется, следовательно, принятые режимы резания удовлетворяют мощности двигателя.

Теперь производим расчет режимов резания с использованием расчетно-аналитического метода для детали стакан ротора ПКК 0202607 на операции 010 Токарно-винторезная. Глубина резания при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости технологической системы принимается равной припуску на обработку t=2 мм.

Подача при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости технологической системы, прочности режущей пластины и прочности державки. Рекомендуемая подача при обработке легированной стали S=0,1…0,2 мм/об, принимаем S=0,15 мм/об.

Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле

где С_v – коэффициент, С_v=350;

x, y, m – показатели степени, x=0,15; y=0,35; m=0,20;

Т – среднее значение периода стойкости, Т=60 мин.

K_v – коэффициент, является произведением коэффициентов

где K_м_v – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_п_v – коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности, при обработке проката K_п_v=0,8;

K_и_v – коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента, при обработке твердым сплавом Т15К6 K_и_v=1,0.

Коэффициент на обрабатываемый материал при обработке стали

где K_г – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, K_г=0,95;

n_v – показатель степени, при обработке стали, n_v=1,0.

Тогда скорость резания будет равна

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле

По паспорту станка принимаем n_д=1600 мин^-1.

Тогда действительная скорость резания будет равна

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Р_z, радиальную Р_у и осевую Р_х). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитывают по формуле

где С_р – коэффициент, С_р_z=300; С_р_y=243; С_р_x=339;

x, y, n – показатели степени, x_z=1,0; y_z=0,75; n_z=-0,15; x_y=0,9; y_y=0,6;
n_y=-0,3; x_x=1,0; y_x=0,5; n_x=-0,4;

K_р – поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия обработки

где n – показатель степени, при обработке твердым сплавом, n=0,75.

Мощность резания рассчитывают по формуле

Расчет длины рабочего хода

где L_рез – длина резания, L_рез=22 мм;

у – подвод, врезание и перебег инструмента, мм;

L_доп – дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурацией детали, L_доп=0 мм.

Подвод, врезание и перебег инструмента определяется по формуле

где у_подв – длина подвода, мм;

у_врез – длина врезания, у_врез=2,0 мм;

у_п – длина перебега, мм.

При обработке проката на проход у_подв+у_п=4,0 мм, тогда

Расчет основного машинного времени обработки

Аналогично производится расчет режимов резания по остальным операциям проектируемого технологического процесса механической обработки детали стакан ротора ПКК 0202607 и полученные значения заносятся в сводную таблицу 1.9.

Таблица 1.9 – Сводная таблица по режимам резания

Номер перехода	D, мм	t, мм	L_р.х, мм		S_о, мм/об		V, м/мин	n, мин^-1		S_м, мм/мин	Т_о, мин	N_рез, кВт
010 Токарно-винторезная
1	42	2,0	28		0,15		211	1600		240	0,11	4,8
2	42	1,8	27,8		0,2		211	1600		320	0,09	5,95
020 Токарная с ЧПУ
1	122	3,0	39		0,2		153,2	400		80	0,49	2,8
2	122	3,0	87		0,3		191,5	500		150	0,58	6,4
3	71	2,8	42,3		0,3		178,4	800		240	1,34	5,34
4	75	2,2	51,2		0,3		188,4	800		240	0,21	4,51
5	96	2,3	22,3		0,15		140	500		75	0,3	1,38
6	72,8	1,2	115,2		0,2		144,4	630		126	0,9	2,59
040 Горизонтально-протяжная
1	72,8	2,0	42,4	-		5		-	-		0,84	3,7
050 Вертикально-сверлильная
1	5	2,5	25	0,16		22		1400	224		0,11	0,18
090 Вертикально-сверлильная
1	9	4,5	31	0,1		28,3		1000	100		0,31	0,16
100 Вертикально-сверлильная
1	15	2	8	0,4		23,6		500	200		0,04	1,1
110 Вертикально-сверлильная
1	10	1	67	0,3		31,4		1000	300		0,22	0,75
120 Внутришлифовальная
1	72,8	2,2	42,6	0,4		150		800	320		0,11	3,8
130 Горизонтально-протяжная
1	72,8	2	42,4	-		5		-	-		0,84	3,7
150 Токарная с ЧПУ
1	79	2	36	0,4		156,3		630	252		0,14	4,0
2	81	1	10	0,2		203,5		800	160		0,04	3,66
170 Токарная с ЧПУ
1	79	2	36	0,4		156,3		630	252		0,14	4,0
2	81	1	10	0,2		203,5		800	160		0,04	3,66

Техническое нормирование

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени по формуле

где Т_п-з – подготовительно-заключительное время, мин.;

n – количество деталей в настроечной партии, n=125 шт. (определяется при выполнении п. 1.2)n=45 шт;

Т_шт – штучное время, мин.

Штучное время на операцию определяется по формуле

где Т_о – основное время на операции, мин.;

Т_в – вспомогательное время, мин;

Т_об – время на обслуживание рабочего места, мин.;

Т_от – время перерывов на отдых и личные надобности, мин.

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы и определяется по формуле

где Т_ус – время на установку и снятие детали, мин.;

Т_зо – время на закрепление и открепление детали, мин.;

Т_уп – время на приемы управления станком, мин;

Т_из – время на измерение детали, мин.

В серийном производстве время на обслуживание рабочего места и отдых по отдельности не определяются, дается сумма этих двух составляющих в процентах от оперативного времени

где Т_оп – оперативное время, мин.;

П_об.от – затраты времени на отдых и обслуживание рабочего места, %.

Производим расчет технической нормы времени для выполнения операции 010 Токарно-винторезная, выполняемой на станке модели 1М63. Основное время на операцию определяется при расчете режимов резания Т_о=0,2 мин.

Время на установку и снятие и время на закрепление и открепление детали в нормативах приводится в сумме, при установке детали в самоцентрирующем патроне Т_ус+Т_зо=0,23 мин.

Вспомогательное время на приемы управления станком:

-включить и выключить станок кнопкой – 0,01 мин;

-повернуть резцовую головку на следующую позицию – 0,04 мин;

-подвести или отвести инструмент к детали при обработке резцом – 0,025 мин.

Тогда время на приемы управления станком:

Туп=0,01∙2+0,04∙2+0,025∙6=0,25мин

Вспомогательное время на контрольные промеры Тиз универсальным инструментом(штангенциркулем) при измеряемом размере до 100 мм и длине измеряемой поверхности до 200 мм составляет 0,18 мин, тогда при контроле 50% деталей получим

Тиз=0,18∙0,5=0,09 мин.

Тогда вспомогательное время будет равно

Оперативное время на операцию определяется по формуле

Тогда время на обслуживание и отдых будет равно

Норма штучного времени на токарно-копировальную операцию составит

Норма штучно-калькуляционного времени на операцию составит

Аналогично производим расчет нормы штучно-калькуляционного времени для остальных операций технологического процесса и полученные значения заносим в сводную таблицу 1.10.

Таблица 1.10 – Сводная таблица технических норм времени

В минутах

Номер и наименование операции	Т_о	Т_в	Т_об.от	Т_шт	Т_п-з	Т_шт-к
010 Токарно-винторезная	0,20	0,57	0,05	0,82	25	1,38
020 Токарная с ЧПУ	3,82	0,57	0,29	4,68	25	5,28
040Горизонтально-протяжная	0,84	0,23	0,07	1,14	20	1,54
050 Вертикально-сверлильная	0,11	0,25	0,02	0,38	20	0,78
090 Вертикально-сверлильная	0,31	0,26	0,03	0,6	20	1,0
100 Вертикально-сверлильная	0,04	0,23	0,02	0,29	20	0,69
110 Вертикально-сверлильная	0,22	0,86	0,06	1,74	20	1,54
120 Внутришлифовальная	0,11	0,74	0,06	0,91	15	1,21
130 Горизонтально-протяжная	0,84	0,23	0,07	1,14	20	1,54
150 Токарная с ЧПУ	0,18	0,57	0,05	0,8	25	1,36
170 Токарная с ЧПУ	0,18	0.57	0,05	0,8	25	1,36

КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

Станочное приспособление