Разработка технологического процесса изготовления детали «Гайка»

Совмещение  технологических баз с конструкторскими и измерительными позволяет исключить  погрешность базирования и выполнить  размеры с использованием полного  поля допуска. В целях уменьшения погрешностей в расположении поверхностей следует в качестве баз на всех операциях по возможности использовать одни и те же поверхности.

После завершения операций на одной стороне  заготовки, необходимо переустановить её используя специальную оправку с резьбой , чтобы получить заданную параллельность торцов. Обработанная торцовая  поверхность используется в качестве установочной базы , подрезаем торец и обрабатываем фаски. После этого заготовка снимается с токарного станка .

На  сверлильном станке используя в  качестве базы торцовую поверхность  заготовки, а в качестве приспособления кондуктор намечают 5 отверстий для дальнейшего их сверления изенкования фаской.

Обработка паза производится на специализированном фрезерном станке с базированием по уже обработанным торцовым поверхностям, заготовка  зажимается в тиски.  После обработки паза снова необходима установка заготовки на сверлильный станок , чтобы получить отверстие .

Последняя операция непосредственно относящаяся  к получению необходимых  конструктивных элементов выполняется на резьбонарезном станке .

Таким образом в качестве баз при  изготовлении детали «гайка» используются торец и наружный диаметр заготовки. То есть для устранения погрешностей обработки используются одни и те же поверхности. Небольшая погрешность может возникать лишь из-за частой переустановки детали , так это необходимо для получения тех или иных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. Выбор методов обработки поверхностей детали

и определение  необходимого количества переходов.

 

Требуемые технологические переходы определим  путем расчета коэффициентов  уточнения.

Качество  поверхностного слоя сортового проката  обычной точности :

Rz=160мкм, h=250мкм

 

1)Для обработкилинейного размера 12_-0,1

В результате механической обработки  требуется получить точность линейногоразмера L_д=12_-0,1, для которого предельное верхнее отклонениеes_д=0; предельное нижнее отклонениеei_д=-0,1 и допуск T_д=es_д-ei_д=0-(-0,1)=0,1 мм.

Механическая  обработка торцовых поверхностей выполняется  после отрезки заготовки резцом на токарном станке. Таким образом, изначальная

точность  обработки составляет IT14; шероховатость торцовой поверхности R_z=100 мкм; допуск T_т=0,4 и предельные отклонения es₁=0; ei₁=-0,4 ([1], табл.1.3, стр. 20).

 

Таким образом, в результате механической обработки следует получить требуемое  уточнение:

 

Необходимую точность размера и шероховатость  Ra=2,5 получают чистовым точением по IТ8. Т₁=0,06

Чистовому точению предшествует операция получистового точения,  IT10, Т₂=0,12

Однократное чистовое обеспечивает уточнение:

 

 

 

Однократное чистовое точение выполняют непосредственно по торцовым поверхностям, которые обработаны отрезными резцами при отрезке заготовки, а получаемое при этом уточнение составляет:

 

 

Тогда общее уточнение, получаемое в результате выполнения выбран-

ных переходов равно:

 

 

 

Условие гарантирует достижение требуемой точности детали.

Таким образом, технологический маршрут  обработки первого торца включает:

05 токарная отрезная (R_z=100; 14 квалитет)

10 токарная получистовая (R_z=32; 10 квалитет)

15чистовая (R_z=10; 8 квалитет)

Для обработки  второго торца детали, чтобы получить заданную  точность , необходимо будет  его после отрезки на автомате шлифовать. Отрезка на автомате соответствует  получистовому точению по IT10.Т₂=0,12.

Необходимо  получить уточнение 

 

 

Чистовое  шлифование соответствует IT8 с Т₃=0,06мм

Следовательно получаемое уточнение после шлифования

 

2>1,2

Условие  гарантирует достижение требуемой точности детали.

 

 

2)Для обработки отверстия Ø28,43^+0,22под резьбу.

 

В результате механической обработки  требуется получить точность отверстия гайкиd28,43^+0,22и шероховатость Rz=25, что достигается чистовым зенкерованием, для которого предельное верхнее отклонениеes_д=+0,22; предельное нижнее отклонениеei_д=0и допуск T_д=es_д-ei_d=+0,22-(-0)=0,22 мм.

В качестве заготовки выбран сортовой круглый прокат обычной точности. Отверстие в сортовом круглом прокате выполнено спиральным сверлом точностью по IT13, обеспечивая шероховатость поверхности R_z=80 мкм, допуск T_с=0,27 и предельные отклонения ES_с=+0,27;EI_с=0 ([1], табл.1.4, стр. 24).

 

Таким образом, в результате механической обработки следует получить требуемое  уточнение:

 

 

 

 

Необходимую конечную точность размера детали Ø28,43^+0,22 шероховатость поверхности Rа=6,3 мкм достигают чистовым зенкерованием ([1], табл.6.4, стр. 70). Уточнение на операции чистового зенкерованиясразу после сверления составляет:([1], табл.1.4, стр. 27)

 

 

 

Равенство общего и требуемого уточнений , либо когда общее больше требуемого уточнения  гарантирует достижение требуемой точности детали.

Таким образом, технологический маршрут  обработки отверстия включает:

         05 сверлильная (R_z=80; 13 квалитет)

10 зенкеровальная (R_z=25; 9 квалитет)

 

 

 

 

3)Для обработки 4-х отверстий,Ø45Н12

В результате обработки отверстия  необходимо обеспечить точность d_д=4,5Н12 и шероховатость поверхности R_z=63 мкм. Предельные отклонения ES_д=+0,16;EI_д=0 и допуск T_д=ES_д-EI_д=0,16-0=0,16 мм.

Для такого малого диаметра достигается  точность по IТ11 однократным сверлением ([1], табл.1.4, стр. 24).

4)Для  обработки отверстия Ø4,2^+0,12 под резьбу M5-6H

Предельные  отклонения ES_д=+0,12;EI_д=0 и допуск

T_д=ES_д-EI_д=0,12-0=0,12 мм.

Для такого малого диаметра также достигается  точность по IТ11 однократным сверлением ([1], табл.1.4, стр. 24).Т=0,075мм

 

 

 

 

 

3.7. Анализ вариантов и выбор оптимального

маршрута  обработки детали

 

Для изготовления детали «гайка» можно  применить несколько вариантов  маршрута обработки. Рассмотрим два  варианта. Для наглядности маршруты обработки оформим в виде таблиц.

 

I вариант маршрута обработки*:

 

Операция	Содержание операции	Оборудование	Оснастка
045	Подрезать торец, расточить отверстие	Токарно-винторезный ТВ-320	Трехкулачковый патрон
050	Точить фаски	Токарно-винторезный ТВ-320	Трехкулачковый патрон
055	Нарезать резьбу	Токарно-винторезный ТВ-320	Трехкулачковый патрон
060	Подрезать торец, точить фаски	Токарно-винторезный ТВ-320	Специальная оправка
065	Наметить 5отв	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
070	Сверлить 4 отверстия  Ø4,5 и 1отверстие Ø4,2	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
075	Зенковать 4 отверстия	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
080	Зенковать отверстие Ø4,2	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
085	Фрезеровать паз	Фрезерный станок ОФ-55	Тиски
095	Сверлить отверстие ,выполнить фаску	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
100	Нарезать резьбу	Резьбонарезной станок
105	Калибровать резьбу	Токарно-винторезный ТВ-320	Трехкулачковый патрон

*Операции  контроля и слесарные не описаны

 

 

II вариант маршрута обработки**.

 

Операция	Содержание операции	Оборудование	Оснастка
045	Подрезать торец прутка (получистовая обработка )	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковыйпатрон
050	Подрезать торец прутка (чистовая обработка )	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковый патрон
055	Сверлить отверстие и обработать фаску	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковый патрон
060	Зенкеровать отверстие	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковый патрон
065	Нарезать резьбу	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковый патрон
070	Отрезать заготовку , сделав фаску	Токарный автомат 1265М-6	Трехкулачковый патрон
075	Шлифовать торец	3Д756
080	Наметить 5отв	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
085	Сверлить 4 отверстия  Ø4,5 и 1отверстие Ø4,2	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
090	Зенковать 4 отверстия	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
095	Зенковать отверстие Ø4,2	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
100	Фрезеровать паз	Фрезерный станок ОФ-55	Тиски
105	Сверлить отверстие ,выполнить фаску	Сверлильный станок С-25	Кондуктор
110	Нарезать резьбу	Резьбонарезной станок

**Операции контроля и слесарные  не описаны

При заданной программе выпуска в 50000шт/год  необходимо выбрать оборудование, которое  имело большую производительность .

В первом варианте точение детали производится из штучной заготовки, что экономически менее выгодно по сравнению со вторым вариантом, где используются прутки.

Маршруты  обработки детали  схожи. Но припереводе операций точения с токарно-винторезного ТВ-320 на шестишпиндельный токарный автомат , значительно сокращается время на обработку и отпадет необходимость частой переустановки заготовки, что устраняет возникновение погрешности. Шлифование торца на шлифовальном станке при базировании по уже обработанной первой торцовой поверхности обеспечит необходимую параллельность торцов.

Также токарно-винторезный станок не подходит для крупносерийного производства. Следовательно необходимо будет  задействовать по первому вариантубольшое количество станков в условиях крупносерийного производства. Второй вариант более выгоден , не требуется предварительная подготовка заготовок. Соответственно количество оборудования значительно сократится .Меньшее количество оборудования занимает меньше производственной площади и это также сокращает расходы на изготовление детали.

На  основании вышеизложенного выбираем второй вариант.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.8.Расчет припусков и межоперационных

размеров  заготовки

Минимальный припуск при обработке  наружных и внутренних поверхностей вращения (двусторонний припуск) определим  по формуле:

 

 

 

Минимальный припуск при параллельной обработке противоположных поверхностей определим по формуле:

 

 

 

где - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

- глубина дефектного поверхностного  слоя на предшествующем переходе;

 – суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе;

 – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

 

Номинальный припуск на обработку  поверхностей определим по формуле:

наружных

 

 

 

внутренних

 

 

где – нижнее отклонение вала на предшествующем переходе;

- верхнее отклонение вала на  выполняемом переходе;

- верхнее отклонение отверстия  на предшествующем переходе;

- нижнее отклонение отверстия  на выполняемом переходе.

 

Максимальный припуск на обработку  поверхностей определим по формуле:

 

 

 

где - допуск на получаемый размер на предшествующем переходе;

- допуск на получаемый размер  на выполняемом переходе.

 

Межоперационный номинальный размер при обработке поверхностей вращения определим по формуле:

наружных

 

 

 

внутренних

 

 

 

где , - номинальные размеры на предшествующем переходе;

, - номинальные размеры на i-м переходе;

- номинальный припуск на i-м переходе.

 

 

 

1. Определим припуски и межоперационные  размеры при обработке линейного размера 12_-0,1.
1. Определим качество поверхностного слоя.

Качество поверхности сортового  круглого проката обычной точности после отрезки составит:

=100 мкм=0,1 мм; =100 мкм=0,1 мм ([1], табл.6.1, стр.69)

 

При  обработке заготовка из сортового  круглого проката обычной точности (заготовка рассчитана на 1 деталь) закрепляется в трехкулачковомсамоцентрирующем патроне консольно. При этом пространственные отклонения определяют по формуле ([1], табл. 2.1, стр. 35):