1 Назначение и конструкция детали

Допуск детали

= 0,019 мм = 19 мкм.

Необходимую величину уточнения определим по формуле [15]

С другой стороны, уточнение определяется как произведение уточнений, полученных при обработке поверхности на всех операциях(переходах) принятого техпроцесса:
,
где - величина уточнения, полученного на i-ой операции (переходе);
n – количество принятых в техпроцессе операций (переходов).
Для обработки данной поверхности в маршрутном технологическом процессе предусмотрены следующие операции:
1.Черновое точение
2.Чистовое точение
3.Шлифование

Промежуточные значения рассчитываются по формулам[15]

где - допуски размеров, полученные при обработке детали на первой, второй и т.д. операциях.
1) Черновое точение
460мкм;
2) Чистовое точение
120мкм;
3) Предварительное шлифование
19мкм.
Тогда
; ; .

Определяем общее уточнение для принятого маршрута обработки:

Полученное значение показывает, что при принятом маршруте точность обработки поверхности обеспечивается, т.к. , т. е.

6 Расчёт припусков на обработку поверхности

Заготовка вала получена штамповкой на горячековочной машине. Маршрут обработки включает следующие операции (переходы):

1.Черновое точение
2.Чистовое точение
3.Шлифование

На всех операциях обработка рассчитываемой поверхности ведется в центрах, из чего следует, что погрешность установки детали в радиальном направлении равна нулю, т.е. =0.

Погрешность заготовки определяем по формуле [3]

,
где – погрешность заготовки по смещению, мм;
– погрешность заготовки по короблению, мм;
- погрешность зацентровки, мм.
Согласно ГОСТ 7505-89
= 0,8 мм.
,
где – удельная кривизна заготовки, мкм/мм;
l – расстояние от торца до середины заготовки, мм.
Согласно таблице 4.8 [3]
_К = 1 мкм/мм.
=1*175=175 мкм = 0,175мм.

Погрешность зацентровки определяем по формуле [3]

,
где - допуск на размер поковки, 3,0 мм.


мм.
Тогда
мм.

Величина остаточных пространственных отклонений [3]

1) после чернового точения
=0,06*1726=103 мкм;
2) после чистового точения
=0,04*1726=69 мкм;
3) после шлифования
=0,02*1726=34 мкм.

Выписываем параметры шероховатости и глубины дефектного слоя Т для всех операций:

1) заготовка

=150 мкм; Т=250 мкм;
2) точение черновое
=50 мкм; Т=50 мкм;
3) точение чистовое
=30 мкм; Т=30 мкм;
4) шлифование
=10 мкм; Т=20 мкм;

Расчёт минимальных значений припусков производим по формуле [3], предварительно заполнив расчётную таблицу 3.7.

,
где - высота неровностей, полученных на предыдущей операции;
- глубина дефектного слоя, полученного на предыдущей операции;
- пространственное отклонение, полученное на предыдущей операции.

Минимальные припуски

1) под черновое точение
=2*(150+250+1726)=2*2126 мкм;
2) под чистовое точение
=2*(50+50+103)=2*203 мкм;
3) под шлифование
=2*(30+30+69)=2*129мкм;

Определяем расчетный размер путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода, начиная с минимального размера:

=69,940 мм;
= 69,940+0,258=70,198 мм;
=70,198+0,406=70,604 мм;
=70,604+4,252=74,856 мм.
В графу записываем расчётные размеры. Графу «допуск» заполняем в соответствии с достигнутой точностью при обработке деталей на данной операции.
Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру:


=69,94+0,03=69,970 мм;
=70,198+0,120=70,318 мм;
=70,604+0,460=71,064 мм;
=74,856+3,0=77,856 мм.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предыдущего и выполняемого переходов:

=70,318-69,97=0,348мм;
=71,064-70,318=0,746мм;
=77,856-71,064=6,792мм;
= 70,198-69,94=0,258 мм;
= 70,604-70,198=0,406 мм;
=74,856-70,604=4,252 мм;

Общие припуски Z_0max и Z_0min рассчитываем, суммируя их промежуточные значения и записывая их внизу соответствующих граф

=258+406+4252=4916 мкм;
=348+746+6792=7886 мкм.

Величину номинального припуска определяем с учётом несимметричности расположения поля допуска заготовки.

,
где - нижнее отклонение заготовки =1 мм;
- нижнее отклонение размера детали Н_з=0,016 мм.
=4,916+1+0,060=5,976 мм.

Номинальный диаметр заготовки

_,
=69,94+5,976=75,916мм.
Производим проверку правильности расчётов по формуле [3]

348-258=120-130 90=90
746-406=460-120 340=340
6792-4252=3000-460 2540=2540

Проверка показывает, что расчёты припусков выполнены правильно.

Таблица 6 - Расчёт припусков на обработку поверхности

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм			Расчётный припуск, мкм	Расчётный размер dР, мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм		Предельные значения припусков, мкм
		T	
Заготовка	150	250	1726	-	74,856	3000	77,856	74,856
Точение черновое	50	50	103	2*2126	70,604	460	71,064	70,604	6792	4252
Точение чистовое	30	30	69	2*203	70,198	120	70,318	70,198	746	406
Предварительное шлифование	10	20	34,5	2*129	69,940	30	69,970	69,940	348	258
Итого									7886	4916

Строим схему графического расположения припусков и допусков поверхности (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – схема графического расположения припусков и допусков на обработку вала

На остальные поверхности заготовки припуски назначаем по ГОСТ 7505-89 и результаты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала

Размер	Припуск		Допуск
	табличный	расчетный
55	2*2,5	-
70f7	-	2*
80	2*2	-
108	2*2,5	-
60	2*2,5	-
40	2*2,25	-
117	2*1,5	-
15	2*1	-
350	2*3	-

7 Расчёт режимов резания

7.1 Расчёт режимов резания аналитическим методом

Операция 10 - токарная с ЧПУ. Чистовое точение 60, 70. Станок модели 16К20Т1. Резец проходной с пластиной из твердого сплава Т15К6.

Глубина резания t=0,4 мм;
Подача =0,2мм/об
Скорость резания рассчитываем по формуле [12]

где - постоянный коэффициент;
- стойкость инструмента;
-поправочный коэффициент;
- показатели степеней.
=350; =60мин; =0,2; =0,15; =0,35
Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле[12]
= ,
где - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;
- коэффициент, учитывающий состояние поверхности;
- коэффициент, учитывающий материал заготовки.

=1; =0,8; =0,65; nv=1.
,
=1,22*0,8*0,65=0,63,
.
Частоту вращения шпинделя при обработке рассчитываем по формуле [12]
,
где – скорость резания, м/мин;
– диаметр поверхности, мм.

Поверхность  60

мин

Принимаем по паспорту станка

=800мин^-1

Действительная скорость резания

м/мин.

Силу резания рассчитываем по формуле [12]

,
где – постоянный коэффициент;
– поправочный коэффициент;
, , – показатели степеней.


=300; =1,0; =0,75; =-0,15
Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле[12]







=1,0; =1,0; =1,0; =1,0.
=0,85*1*1*1*1=0,85
Н

Мощность резания рассчитываем по формуле [12]

где – сила резания, Н;
– скорость резания, м/мин.


кВт.

Мощность двигателя главного привода станка =10 кВт, К.П.Д. привода станка =0,85. Тогда

,
=10*0,85=8,5 кВт.
, т.е. 0,354 < 8,5
Таким образом, привод станка обеспечивает обработку при заданных режимах.

7.2 Расчёт режимов резания по нормативам

Операция 20 – вертикально-фрезерная. Фрезерование шпоночного паза 14N9 длиной 60мм . Станок модели 6Р13Ф3. Инструмент фреза шпоночная из быстрорежущей стали Р6М5.

Длину рабочего хода рассчитываем по формуле[10]
,
где длина резания, мм;
длина подвода, врезания и перебега, мм.
=60мм; 6мм
60+6=66мм

Подачу на зуб фрезы назначаем по таблице с.86[10]

=0,025мм/об
Определяем стойкость инструмента по нормативам Т в минутах резания.
Т =К *Т *
Где Т -стойкость инструмента наладки.
Т =60мин.
К -коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке.
К =1
- коэффициент времени резания инструмента


Т =1*60*0,91=54,6мин

Скорость резания назначаем по таблице с.98[10]

24м/мин

Частоту вращения инструмента рассчитываем по формуле[10]

,
где - скорость резания, м/мин;
диаметр фрезы, 14мм.


мин

По паспорту станка принимаем частоту вращения n=545 мин^-1

Действительная скорость резания

м/мин

Рассчитываем минутную подачу по принятому значению числа оборотов шпинделя.

s =s *z *n

где s -подача на зуб фрезы, мм/зуб.

z -число зубьев инструмента.
n-частота вращения шпинделя по паспорту станка, мин .
s =0,025*2*545=27,25мм/мин.
По паспорту станка принимаем s =30мм/мин.
Мощность резания находим по формуле[10].

N =E

Где Е-величина, определяемая из таблицы с.102 [10].
Е=0,4.
v-скорость резания, м/мин.
b-ширина фрезерования, мм.
z -число зубьев инструмента.
К -коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.
К =1,15
N =0,4

Мощность двигателя главного привода станка =3 кВт, К.П.Д. привода станка =0,85. Тогда

,
=3*0,85=2,55 кВт.
, т.е. 0,24<2,55
Таким образом, привод станка обеспечивает обработку при заданных режимах.

Аналогично рассчитываем режимы резания на остальные операции и результаты сводим в таблицу 8.

Таблица 8 – Сводная таблица режимов резания

№ операции	Наименование опе­рации, перехода	Глубина реза­ния t, мм	Длина резания, lрез, мм	Подача So, мм/об		Скорость V, м/мин		Частота вращения, мин^-1		Минутная подача Sм, мм/мин	Основное время tо, мин
				рас­четная	при­нятая	рас­четная	при­нятая	рас­четная	при­нятая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
05	Фрезерно-центро­вальная 1.Фрезерование торцов 2. Сверление центровочных отверстий 6,3.	3 3,15	60 13,8	1,12 0,12	1,12 0,12	114 23,1	111,1 22,2	363,06 1167	354 1125	396 135	0,31 0,09
10	Токарная с ЧПУ 1.Черновое точение поверхностей 60 70, 2. Чистовое точение поверхности 60 3.Точение канавки 59,5	4 4 0,4 1	33 15 33 3	0,5 0,5 0,2 0,2	0,5 0,5 0,2 0,2	94,8 91,9 154 76,3	94,2 87,9 150,7 74,7	503,2 415 817 408	500 400 800 400	250 200 160 80	0,15 0,1 0,23 0,02
15	Токарная с ЧПУ 1.Черновое точение поверхностей 50 55 70 80 108 2. Чистовое точение поверхности 50 55 70 108 3.Точение канавки 54,5 4.Точение канавки 69,5	4 4 4 4 4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5	75 30 117 40 40 75 305 117 40 3 3	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2	98,3 96,5 91,9 89,5 84,3 159,7 156,7 149,3 136,9 112,5 114,2	78,5 86,35 87,9 79,1 67,8 157 138,2 138,5 136 108 109	636,6 558,5 418 356 248 1017 907 679,2 403,7 657 523,1	500 500 400 315 200 1000 800 630 400 630 500	250 250 200 157,5 100 200 160 126 80 126 100	0,31 0,13 0,6 0,28 0,44 0,39 0,21 0,96 0,55 0,02 0,02
20	Вертикально-фрезерная 1. Фрезеровать шпоночный паз	1,5	60	0,025	0,025	24	24	545	545	13,625	19,3
25	Шлицефрезерная 1.Фрезеровать шлицы	4,2	120	2	2	23,7	22	108	100	200	0,35
30	Зубофрезерная 1.Фрезеровать зубья	9	40	3,12	3,12	88,5	80,4	176	160	500	2,2
35	Зубошевинговальная 1.Шевинговать зубья	0,24	40	-	-		173		290	105
45	Раиально-сверлильная 1. Сверлить отверстие 9,4; 2. Зенковать фаску; 3. Нарезать резьбу	3,8 1 1,3	9,4 1 30	0,12 0,14 1	0,12 0,14 1	15,4 8,18 11,4	14,7 7,9 11	523 186 304	500 180 292	60 25,2 292	0,14 0,23 0,08
55	Торцекруглошлифовальная 1. Шлифовать поверхность 60 и торец	0,2	30	0,0065	0,0065	31,67	30,1	168,3	160	1,04	35,6
55	Торцекруглошлифовальная 1. Шлифовать поверхность 50 и торец	0,2	75	0,0065	0,0065	27,1	25,1	172,3	160	1,04	217

8 Расчет норм времени

8.1 Расчёт нормы времени на операцию 10 – токарная с ЧПУ

Тип производства изготовления вала соответствует среднесерийному производству, в котором в качестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время [15]

,
где – основное время;
вспомогательное время;
время на обслуживание рабочего места;
- время на отдых;
- подготовительно-заключительное время;
- размер партии.
Основное время рассчитываем по формуле [15]
,
где длина резания,
величина врезания и перебега, 4мм [11]
количество рабочих ходов, ;
подача на оборот,
число оборотов.

Основное время на черновое точение 60

мин
Основное время на черновое точение 70
мин
Основное время на чистовое точение 60
мин
Основное время на чистовое точение 70
мин
Основное время всей операции рассчитаем как сумму основных времен переходов.
мин
Вспомогательное время рассчитываем по формуле [15]
,
где время на установку и снятие детали, 0,15мин;
время на закрепление и открепление детали; 0,19мин
время на приемы управления станком;
время на измерение детали.

Время на приемы управления детали состоит из:

1. 
   времени включения станка кнопкой – 0,01мин;
   

2) времени подвода или отвода инструмента к детали при обработке – 0,016мин
=0,026мин
Время на измерение детали состоит из времени измерения скобой односторонней диаметров: 60, 70, 59,5.
мин
Вспомогательное время
мин
Для среднесерийного производства вспомогательное время рассчитываем по формуле
,
где коэффициент, зависящий от типа производства, 1,85.
мин
Оперативное время рассчитывается по формуле[15]

мин
Время на обслуживание и отдых в серийном производстве по отдельности не определяются. Оно задается в процентах от оперативного времени
= мин
Подготовительно заключительное время
=7 мин;
Размер партии 118 шт.
Штучно-калькуляционное время составляет
мин.
8.2 Расчёт нормы времени на операцию 20 –вертикально-фрезерную

Тип производства изготовления вала соответствует среднесерийному производству, в котором в качестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время [15]

,

где – основное время;

вспомогательное время;
время на обслуживание рабочего места;
- время на отдых;
- подготовительно-заключительное время;
- размер партии.


,
где – основное время;
вспомогательное время;
время на обслуживание рабочего места;
- время на отдых.
Основное время рассчитываем по формуле [15]
,

где длина резания, =60мм;

величина врезания и перебега, 6мм [11]
количество рабочих ходов, 4;
подача на оборот, 0,025мм/об;
число оборотов, 545 мин .

Основное время на операцию

мин

Вспомогательное время рассчитываем по формуле [15]

,

где время на установку и снятие детали, 0,121мин;

время на закрепление и открепление детали, 0,024мин;
время на приемы управления станком;
время на измерение детали,t =0,16мин.

Время на приемы управления детали состоит из:

1. 
   времени включения станка кнопкой – 0,01мин;
   

1. 
   времени подвода или отвода инструмента к детали при обработке – 0,035мин;
   

мин

Вспомогательное время

мин

Для среднесерийного производства вспомогательное время рассчитываем по формуле

,
где коэффициент, зависящий от типа производства, 1,85.
мин

Оперативное время рассчитывается по формуле[15]

мин

Время на обслуживание составляет 1,4% от оперативного времени:

= мин
Подготовительно заключительное время
=14 мин;
Размер партии 118 шт.

Штучно-калькуляционное время составляет

мин

Расчеты норм времени на остальные операции выполняется аналогично и сводятся в таблицу 9.

Таблица 9-Сводная таблица норм времени.

№ операции	Наименование операции	Осн. время , мин	Вспомогательное время , мин			Оперативное время мин	Время обслуживания , мин	Время подг.заключиельное. , мин	Штучн.-кал. время , мин
			мин	мин	мин
05	Фрезерно-центро­вальная	0,31	0,053	0,13	0,22	1,21	0,072	8,5	1,38
10	Токарная с ЧПУ	0,62	0,150	0,026	0,36	1,96	0,13	7	2,09
15	Токарная с ЧПУ	4,27	0,150	0,026	0,6	6,05	0,39	7	6,5
20	Вертикально-фрезерная	19,3	121	0,045	0,16	19,94	0,27	14	20,98
25	Шлицефрезерная	0,35	0,086	0,04	0,25	1,08	0,082	20	1,33
30	Зубофрезерная	2,2	0,17	0,07	0,16	2,94	0,212	21	3,33
35	Зубошевинговальная
45	Радиально-сверлильная	2,05	0,11	0,04	0,5	3,25	0,29	4	3,57
50	Торцекруглошлифовальная	35,6	0,150	0,15	0,09	36,32	2,54	20	39,74
55	Торцекруглошлифовальная	217,3	0,150	0,15	0,29	218,2	15,27	20	234,6