Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого
Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого
2
Министерство образования Российской Федерации
Тольяттинский Государственный Университет
Кафедра «Технология машиностроения»
Курсовая работа
по дисциплине «Технология машиностроения»
«Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого»
г. Тольятти, 2005 г.
Содержание
Введение
1. Анализ исходных данных
1.1 Анализ служебного назначения детали
1.2 Физико-механические характеристики материала
1.3 Классификация поверхностей детали
1.4 Анализ технологичности детали
2. Выбор типа производства и формы организации
3. Выбор метода получения заготовки и её проектирование
4. Разработка технологического маршрута, плана изготовления и схем базирования детали
4.1 Разработка технологического маршрута
4.2 Разработка схем базирования детали
4.3 План изготовления детали
5 Размерный анализ в осевом направлении
5.1 Размерные цепи и их уравнения
5.2 Расчёт припусков
5.3 Расчёт операционных размеров
6 Размерный анализ в радиальном направлении
6.1 Размерные цепи и их уравнения
6.2 Расчёт припусков
6.3 Расчёт операционных размеров
7 Аналитический расчёт припусков
Заключение
Литература
Введение
Курсовое проектирование проводится с целью привития учащимся навыков самостоятельной работы и закрепления знаний, полученных при изучении специальных дисциплин, а также самостоятельного решения технологических и экономических задач при проектировании технологических процессов механической обработки деталей.
Курсовой проект даёт возможность установить степень усвоения учебного материала и умение учащегося применять знания, полученные при прохождении производственной, учебной и технологической практики, а также подготовить учащегося к выполнению дипломного проекта.
1. Анализ исходных данных
1.1 Анализ служебного назначения детали
Вал ступенчатый предназначен для передачи крутящего момента с шестерни на колесо посредством шпонки. Данный вал работает в редукторе крана для привода лебедки.
Нагрузки - неравномерные.
Условия смазки - удовлетворительные.
Условия работы - полевые.
1.2 Физико-механические характеристики материала
Деталь изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050-74 и обладает следующими характеристиками
Химический состав:
Марка стали
С
Si
Mn
Cr
Ni
Содержание элементов в%
45
0,42-0,50
0,17-0,37
0,50-0,80
?0,25
?0,25
Такая сталь обладает следующими механическими свойствами:
- временное сопротивление при растяжении ?вр=598 МПа,
- предел текучести ?т=363 МПа,
- относительное удлинение ?=16%,
- ударная вязкость ан=49 Дж/м2,
- среднее значение плотности:
- дельная теплопроводность: 680 Вт/()
- коэффициент линейного расширения ?=11,649*106 1/С?
Сталь 45 среднеуглеродистая сталь конструкционная сталь, подвергаемая закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки. Такие стали обладают небольшой прокаливаемостью (до 10 мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия понижаются. Для вала требуется более высокая поверхностная твердость, следовательно, после закалки его подвергают отпуску.
1.3 Классификация поверхностей детали
Вид поверхности
№ поверхности
Исполнительные поверхности
14, 16
Основные конструкторские базы
2, 8, 12
Вспомогательные конструкторские базы
3, 5, 6, 9, 13, 14, 16
Свободные поверхности
1, 4, 7, 10, 11, 15, 17
1.4 Анализ технологичности детали
№
поверхности
Вид поверхности
JТ
Ra, мкм
ТТ
Технические
условия
1
Плоская
h
12,5
2
Плоская
h7
1,25
0,012
3
Плоская
h8
2,5
0,012
4
Плоская
h
12,5
5
Плоская
h7
1,25
0,012
6
Плоская
h8
2,5
0,012
7
Плоская
h
12,5
8
Цилиндрическая
k6
0,63
0,03
0,02
9
Цилиндрическая
n7
1,25
0,03
0,02
10
Цилиндрическая
h
12,5
11
Цилиндрическая
h
12,5
12
Цилиндрическая
k6
0,63
0,03
0,02
13
Цилиндрическая
n7
1,25
0,03
0,02
14
Плоская
N9
3,2
15, 17
Плоская
h
6,3
16
Плоская
N9
3,2
1.4.1Качественная оценка технологичности
а) Показатель технологичности заготовки.
Коэффициент обрабатываемости материала резанием Коб=1
б) Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку.
в) Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как: прокат, штамповка, литье.
г) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.
д) Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.
е) Данная сталь способна легко подвергается ТО.
1.4.2 Показатели технологичности конструкции детали в целом
1. Материал не является дефицитным, стоимость приемлема.
2. Конфигурация детали простая.
а) Конструкционные элементы детали универсальны
б) Размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.
в) Конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.
г) Возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется:
д) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно. Невозможна обработка на проход.
е) Конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.
ж) Технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.
1.4.3 Показатели технологичности базирования и закрепления
а) Заготовка устанавливается удобно для обработки
б) Во время механической обработки единство баз соблюдается.
1.4.4 Количественная оценка технологичности
а) Коэффициент точности обработки
КТО=1-,
где -cредний квалитет поверхностей детали.
,
где ni - количество поверхностей с i квалитетом;
JTi - квалитет.
А=.
КТО=1-= 0,901.
б) Коэффициент средней шероховатости поверхности детали
КТШ=1-, =,
=5,456.
КТШ=1-=0,817.
2. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса изготовления
2.1Рассчитаем массу данной детали:
q= ,
V=789700 мм3
m=789700·7814·10-9=6,170 кг.
2.2Анализ исходных данных
- масса данной детали составляет 6,170 кг.;
- объем выпуска изделий 1100 дет/год;
- режим работы предприятия изготовителя - двухсменный;
- тип производства - среднесерийный.
Основные характеристики типа производства
- объем выпуска изделий - средний;
- номенклатура - средняя;
- оборудование - универсальное;
- оснастка - универсальная, специализированная;
- степень механизации и автоматизации - средняя;
- квалификация рабочих - средняя;
- форма организации технологического процесса - групповая переменно-поточная;
- расстановка оборудования - по типам станков, предметно-замкнутые участки;
- виды технологических процессов - единичные, типовые, групповые, операционные;
- коэффициент закрепления операции
10<KЗ<20 (на одном рабочем месте)
Объем партий, запуск деталей
а - периодичность запуска деталей
254 - число ходов
- метод определения операционных размеров - расчетно-аналитический;
- метод обеспечения точности - оборудование, настроенное по пробным деталям.
3Выбор метода получения заготовки и ее проектирование
3.1 Получение заготовки литьем в оболочковые формы
1) Исходя из требований ГОСТ 26.645-85, назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.
В зависимости от выбранного метода принимаем:
- класс точности размеров и масс - 10
- ряд припусков - 4.
Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].
Таблица №1
Размеры,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм
Расчет размеров заготовки, мм
Окончательн. размеры, мм
O55
±2,4
3,8
O55+(2.3,8)±2,4= O62,6±2,4
O63±2,4
O65
±2,8
4,2
O65+(2.4,2)±2,8= O73,4±2,8
O73±2,8
O75
±2,8
4,2
O75+(2.4,2)±2,8= O83,4±2,8
O83±2,8
15
±1,8
3,4
15+(2.3,4)±1,8= 21,8±1,8
22±1,8
70
±2,8
4,2
70+4,2±2,8= 74,2±2,8
74±2,8
275
± 4
5
275+2.5±4=285±4
285±4
2) Литейные уклоны назначаем согласно ГОСТ 26.645-8, исходя из конструктивных особенностей заготовки. Согласно рекомендации, для упрощения изготовления литейной модели принимаем их одинаковыми и величиной 3°.
3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=3 мм.
Литейные радиусы закруглений внутренних углов определяем по формуле R=0,4•h.
R1= R2= R3=0,4•10 мм=4 мм
4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:
где m - масса детали, кг;
M - масса заготовки, кг.
Рассчитаем массу заготовки:
, кг
где: ? - плотность материала, кг/м3. Для стали: ?=7814 кг/м3;
Vз - объем заготовки, мм3.
Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:
мм3
, мм3
Mзаг.= 1,212·106781410-9= 9,47 кг, mдет.= 8,055·105781410-9 = 6,29, кг.
Определим коэффициент использования материала:
.
Данный метод литья удовлетворяет задаче получения отливки с контуром приближающемся к контуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.
3.2 Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах
1) По таблице 3.1.3 [1] выбираем:
а) Оборудование - пресс с выталкивателем;
б) Штамповочные уклоны: 5;
в) Радиусы закруглений наружных углов, при глубине полости ручья:
10…25 мм - r = 2,5 мм,
25…50 мм - r = 3 мм;
Радиусы закруглений внутренних углов, больше наружных углов в 3…4 раза.
2) По таблице 3.4 [1] назначаем допуски и припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 2.
Таблица №2
Размеры,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм
Расчет размеров заготовки, мм
Окончательн. размеры, мм
O55
+2,4
-1,2
3,1
O55+(2.3,1)= O61,2
O 61
O60
+2,4
-1,2
3,1
O60+(2.3,1)= O66,2
O 66
O65
+2,4
-1,2
2,8
O65+(2.2,8)= O70,6
O 71
O75
+2,4
-1,2
2,8
O75+(2.2,8)= O80,6
O 81
15
+2,1
-1,1
2,8
15+(2.2,8)= 20,6
21
35
+2,1
-1,1
2,8
35+2,8= 37,8
38
50
+2,1
-1,1
2,8
50+2,8= 52,8
53
70
+2,4
-1,2
2,8
70+2,8= 72,8
73
275
+3,0
-2,0
3,2
275+(2.3,2)= 281,4
281
3) Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:
Fпок.п =18861, мм2
4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:
, мм
Коэффициент Со принимаем равным 0,016.
5) По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:
а) Усилие пресса - 16МН;
б) ho = 2,2 мм;
в) l = 5 мм;
г) h = 6 мм;
д) R1 = 20 мм.
6) Рассчитать объем заготовки [1]:
Vзаг.=Vп+Vу+Vо, мм3
где Vп - объем поковки, рассчитываемый по номинальным горизонтальным
размерам чертежа;
Vу - объем угара, определяемый в зависимости от способа нагрева;
Vо - объем облоя при штамповке.
а) Объем поковки:
мм3
б) Объем угара Vу принимаем равным 1% от Vп.
Vу=10530 мм2
в) Объем облоя Vо:
Vо=?.FМ.(Рп + ?. ?. l),
где ? - коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; ?=2.
Fм - площадь поперечного сечения мостика;
Рп - периметр поковки;
FM=l.ho= 5.2,2= 11 мм2
Рп= 724 мм.
Подставим полученные данные в формулу:
Vо= 2.11(724+2.3,14.5) = 16618,8 мм3;
г) Объем поковки:
Vзаг.=1,053·106+10530+16618,8=1080148,8 мм3.
Определим параметры исходной заготовки для штамповки.
д) Диаметр заготовки:
, мм
где m - отношение ; 1,25<<2,5. Принимаю m=2.
мм.
По ГОСТ 2590-71 мм.
д) Длина заготовки:
, мм
г) Площадь поперечного сечения заготовки:
, мм2
7) Рассчитаем массу поковки:
=1080148,8.7814.10-9 =8,44 кг
8) Определим коэффициент использования материала:
9) Рассчитаем усилие штамповки:
, МН,
где Dпр - приведенный диаметр,
Fп - площадь проекции поковки на плотность разъема штампа,
По расчетному усилию штамповки выбираем пресс с усилием 25 МН и примерной производительностью 180 шт./ч.
3.3 Технико-экономический анализ
Для окончательного выбора метода получения заготовки, следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.
Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:
Ст=Сзаг. М + Cмех. (М-m) - Сотх. (M-m), руб.
где М - масса заготовки, кг;
m - масса детали, кг;
Сзаг - стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;
Cмех. - стоимость механической обработки, руб./кг;
Сотх - стоимость одного килограмма отходов, руб./кг.
Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы и штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:
Сзаг=Сот. hT. hC. hB. hM. hП, руб./кг,
где Сот - базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;
hT - коэффициент, учитывающий точность заготовки;
hC - коэффициент, учитывающий сложность заготовки;
hB - коэффициент, учитывающий массу заготовки;
hM - коэффициент, учитывающий материал заготовки;
hП - коэффициент, учитывающий группу серийности.
Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле следующие [1]:
hT =1,03 - 2-ый класс точности;
hC =0,7 - 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,93 - так как масса заготовки находится в пределах 3…10,0 кг;
hM =1,21 - так как сталь углеродистая;
hП =0,77 - 2-ая группа серийности;
Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет Сот = 0,29 руб.
Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой.
Ожидаемая годовая экономия:
Эгод. = (СТ2 - СТ1). N, руб.;
где N - годовая программа выпуска деталей, шт.;
Эгод. = (3,587 - 3,039). 1100 = 60,280 руб.
Вывод: на основании сопоставления технологических себестоимостей по рассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годовая экономия составит 60,280 рублей.
4. Разработка технологического маршрута изготовления детали
4.1 Разработка технологического маршрута обработки поверхностей
№ пов.
JT
Ra, мкм
Переходы
1
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
2
h7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
3
h8
2,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
4
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
5
h7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
6
h8
2,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
7
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 10)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
8
k6
0,63
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
Шлифование чистовое (JT 6; Ra 0,63)
9
n7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 7; Ra 1,25)
10
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
11
h14/2
12,5
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Закалка (JT 14; Ra 12,5)
12
k6
0,63
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 8; Ra 1,25)
Шлифование чистовое (JT 6; Ra 0,63)
13
n7
1,25
Обтачивание черновое (JT 12; Ra 12,5)
Обтачивание чистовое (JT 9; Ra 1,25)
Закалка (JT 10; Ra 2,5)
Исправление центровых фасок
Шлифование предварит (JT 7; Ra 1,25)
14, 16
N9
3,2
Фрезерование черновое (JТ 8; Rа 2,5)
Закалка (JТ 9; Ra 3,2)
15, 17
h14/2
6,3
Фрезерование черновое (JТ 12; Rа 3,2)
Закалка (JТ 14; Ra 6,3)
4.2 Разработка технологических схем базирования
На токарной черновой операции 010 используем явную опорную базу - торец 1, и скрытую и двойную направляющую базу - ось детали 18. На токарной чистовой операции 015 используем явную опорную базу - торец 1, и скрытую двойную направляющую базу - ось детали 18. На шпоночно-фрезерной операции 050 используем явную опорную базу - торец 3, и скрытую двойную направляющую базу - ось детали 18. На шлифовальной операции 70 используем явную опорную базу - конический участок центрового отверстия, и скрытую двойную направляющую базу - ось детали 20. На шлифовальной черновой операции 030 используем явную опорную базу - конический участок центрового отверстия 20, и скрытую и двойную направляющую базу - ось детали 18. На шлифовальной чистовой операции 035 используем явную опорную базу - конический участок центрового отверстия 20, и скрытую двойную направляющую базу - ось детали 18.
5. Размерный анализ в осевом направлении
5.1. Размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит:
[A] = iAi, (5.1)
где [A] - номинальное значение замыкающего звена;
Ai - номинальные значения составляющих звеньев;
i - порядковый номер звена;
n - число составляющих звеньев;
i - передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные звенья равны: i = 1 (увеличивающие звенья); i = -1 (уменьшающие звенья).
Определим минимальные значения операционных припусков по формуле:
Zimin=(Rz+ h)i-1+СФ - черновая операция (5.3)
Zimin=(Rz+ h+?)i-1 - чистовая операция (5.4)
где Rz i-1, h i-1 - высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся по прил. 4 [2]);
? i-1 - величина отклонения от перпендикулярности на предыдущей обработке;
СФ - смещение формы, возникающие при заготовительной операции.
[Z105] min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;
[Z705] min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;
[Z410] min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z510] min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z610] min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z210] min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z310] min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;
[Z615] min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z515] min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z215] min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z315] min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;
[Z530] min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм;
[Z230] min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм.
Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя ормулы: при n 4; (5.5) при n 4; (5.6)где: i- коэффициент влияния составного звена на замыкающие звено;n - число звеньев в уравнении припуска;? - коэффициент соотношения между законом распределения величины Аi и законом нормального распределения:Таблица 5.1. Значения коэффициента 2
Квалитет точности
Значение коэффициента 2
Закон распределения
IT 5…6
1/3
Равновесный
IT 7…8
1/6
Симпсона
IT 9…12 и грубее
1/9
Гаусса
? [Z105] min = 3,2 + 1,2 = 4,4 мм;? [Z705] min = 5 + 3,2 + 1,2+0,3 = 9,7 мм;? [Z410] min = = 5,68 мм;? [Z510] min = = 6,86 мм;? [Z610] min = = 6,86 мм;? [Z210] min = 0,3 + 0,25 + 1,2 = 1,75 мм;? [Z310] min = = 4,7 мм;? [Z615] min = 0,3 + 0,27 = 0,57 мм;? [Z515] min = 0,3 + 0,28 = 0,58 мм;? [Z215] min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;? [Z315] min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;? [Z530] min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм;? [Z230] min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм.
Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:
(5.7)
[Z105] max = 1,3 + 4,4 = 5,7 мм;
[Z705] max = 1,3 + 9,7 = 11 мм;
[Z410] max = 1,35 + 5,68 =7,03 мм;
[Z510] max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;
[Z610] max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;
[Z210] max = 1,35 + 1,75 = 3,1 мм;
[Z310] max = 1,35 + 4,7 = 6,05 мм;
[Z615] max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z515] max = 0,21 + 0,58 = 0,79 мм;
[Z215] max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z315] max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;
[Z530] max = 0,085+0,55 = 0,635 мм;
[Z230] max = 0,085+0,55 = 0,635 мм.
Определим средние значения операционных припусков по формуле:
(5.8)
[Z105] ср = 05 · (1,3 + 5,7) = 3,5 мм;
[Z705] ср = 05 · (1,3 + 11) = 6,15 мм;
[Z410] ср = 05 · (1,35 + 7,03) = 4,19 мм;
[Z510] ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;
[Z610] ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;
[Z210] ср = 05 · (1,35 + 3,1) = 2,23 мм;
[Z310] ср = 05 · (1,35 + 6,05) = 3,7 мм;
[Z615] ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z515] ср = 05 · (0,21 + 0,79) = 0,45 мм;
[Z215] ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z315] ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;
[Z530] ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм;
[Z230] ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм
5.3Расчёт операционных размеров
Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений.
Найдем средние значения размеров, известных заранее:
[М05] = 275 1,3 мм; [М05]ср = 275 мм;
[З15] = 115 0,87 мм; [315]ср = 115 мм;
[Ж30] = 45 0,62 мм; [Ж30] ср = 45 мм;
[К15]= 60 0,74 мм; [К15]ср = 60 мм;
[Л30]= 110 0,87 мм; [Л30]ср = 110 мм;
Э05 = 6,41 0,3 мм; Э05ср = 6,41 мм;
Я05 = 6,41 0,3 мм; Я05ср = 6,41 мм;
[Н] = 145 1,0 мм; [Н] ср = 145 мм.
Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размеров, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.
Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в осевом направлении:
Таблица 5.2. Значения операционных размеров в осевом направлении
Символьное обозначение
Минимальный
размер, мм
Amin =Aср - TA/2
Максимальный размер, мм
Amax =Aср +TA/2
Средний
размер, мм
Окончательная запись
в требуемой форме, мм
Ж00
45,105
45,725
45,415
45,415 ± 0,31
З00
113,87
114,74
114,305
114,305 ± 0,435
И00
23,125
23,645
23,385
23,385 ± 0,26
К00
60,505
61,245
60,875
60,875 ± 0,37
Л00
110,075
110,945
110,51
110,51 ± 0,435
М00
284
285,3
284,65
284,65 ± 0,65
Ж05
41,79
42,04
41,915
41,915 ± 0,125
М05
274,74
275,26
275
275 ± 0,26
О10
129,8
130,2
130
130 ± 0,2
П10
165,66
166,06
165,86
165,86 ± 0,2
Р10
215,265
215,725
215,495
215,495 ± 0,23
С10
160,295
160,695
160,495
160,495 ± 0,2
Т10
230,625
231,085
230,855
230,855 ± 0,23
П15
165,302
165,418
165,36
165,36 ± 0,058
Р15
214,942
215,058
215
215 ± 0,058
С15
159,95
160,05
160
160 ± 0,05
Т15
230,302
230,418
230,36
230,36 ± 0,058
П30
158,5585
158,6215
158,59
158,59 ± 0,0315
Т30
223,554
223,626
223,59
223,59 ± 0,036
Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в осевом направлении.
6. Размерный анализ в радиальном направлении
6.1Размерные цепи и их уравнения
Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит:
[A] = iAi, (6.1)
где [A] - номинальное значение замыкающего звена;
Ai - номинальные значения составляющих звеньев;
i - порядковый номер звена;
n - число составляющих звеньев;
i - передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные звенья равны: i = 1 (увеличивающие звенья); i = -1 (уменьшающие звенья).
[Z1235] = - Д35 + Е 1235 - 1805+ Е 1230-1805 + Д30;
[Z835] = - А35+ Е 835 - 1805+ Е 830-1805 + А30;
[Z930] = - Б30 + Е 930 - 1805 + Е 915-1805 + Б15;
[Z830] = - А30 + Е 830 - 1805 + Е 815-1805 + А15;
[Z1330] = - Е30 + Е 1330 - 1805 + Е 1315-1805 + Е15;
[Z1230] = - Д30 + Е 1230 - 1805 + Е 1215-1805 + Д15;
[Z915] = - Б15 + Е 915 - 1805 + Е 910-1805 + Б10;
[Z815] = - А15 + Е 815 - 1805 + Е 810-1805 + А10;
[Z1215] = - Д15 + Е 1215 - 1805 + Е 1210-1805 + Д10;
[Z1315] = - Е15 + Е 1315 - 1805 + Е 1310-1805 + Е10;
[Z910] = - Б10+ Е 910 - 1805+ Е 900-1805 + Б00;
[Z810] = - А10+ Е 810 - 1805+ Е 800-1805 + А00;
[Z1010] = - В10+ Е 1010 - 1805+ Е 1000-1805 + В00;
[Z1110] = - Г10+ Е 1110 - 1805+ Е 1100-1805 + Г00.
[Z1210] = - Д10+ Е 1210 - 1805+ Е 1200-1805 + Д00;
[Z1310] = - Е10+ Е 1310 - 1805+ Е 1300-1805 + Е00.
6.2 Расчёт припусков
Определим минимальные значения операционных припусков по формулам:
- на токарной черновой операции 10:
Zimin=(Rz + h)i-1 + с.ш. (6.3)
где Rz i-1, h i-1 - высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся из прил. 4 [2]);
с.ш. - смещение штампа, возникающее на заготовительной операции;
Суммарное пространственное отклонение будем определять по формуле
, мм (7.1)
где - коэффициент уточнения (по табл. 3.17 [4]);
i-1 - суммарное пространственное отклонение на заготовительной операции (эксцентричность отверстия);
- после штамповки = 0,8 мм;- после растачивания чернового = 0,06 0,8= 0,048 мм;- после растачивания чистового = 0,04 0,8= 0,032 мм;- после шлифования чернового = 0,03 0,8= 0,024 мм;- после шлифования чистового = 0,02 0,8= 0,016 ммОпределим значение минимального припуска 2Zmin после каждой операции по формуле:, мм (7.2)где Rzi-1, hi-1 - высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке;i-1 - суммарное значение пространственных отклонений с предыдущей операции; мм; мм; мм; мм.Определяем предельные размеры для каждого перехода по формулам:2Аi min = 2Аi-1 min + T2Аi-1, мм (7.3)2Аi max = 2Аi min - 2Zi min, мм (7.4)
Определим предельные значения припусков по формуле:
(7.5)
(7.6)
мм;
мм;
мм;
мм;
Изобразим на рис. 7.1 схему расположения операционных размеров, допусков и припусков.
Таблица 7.1. Расчет припусков на обработку диаметра 2А (пов. 855k(+2+0,21))
Технологические
переходы
Элементы
припуска, мкм
Расчет-ныйприпуск
2Zmin, мм
Допуск
TD, мм
Предельныеразмеры
заготовки
Предельныеприпуски,мм
Rz
h
Dmax
Dmin
2Zmax
2Zmin
Штамповка
100
200
800
-
3,6
63,4
59,8
-
-
Растачивание черновое
80
100
48
2,2
0,3
56,11
55,81
7,29
3,99
Растачивание
чистовое
30
40
32
0,456
0,074
55,428
55,354
0,682
0,456
Шлифование черновое
20
30
24
0,204
0,046
55,196
55,15
0,232
0,204
Шлифование чистовое
5
15
16
0,148
0,019
55,021
55,002
0,175
0,148
7.2Сравнение результатов расчетов
Для сравнения необходимо сопоставить результаты расчетов операционных размеров, операционных и общих минимальных, максимальных, номинальных припусков.
Общие припуски определяются по формулам:
Zоmin = Zmin (7.6)
Zоmax = Zmax (7.7)
Zоmin = 0,148+0,204+0,456+3,99 = 4,798 мм,
Zоmax = 0,175+0,232+0,682+7 = 8,089 мм.
Общий номинальный припуск для отверстия:
Zоном = Dномдет - Dномзаг (7.8)
Zоном = 59,8-55,002 = 4,798 мм.
где Dномзаг, Dномдет - номинальные диаметры заготовки и детали соответственно.
Результаты расчетов припусков приведем в табл. 7.2.
Данные по их изменению:
Zо = (ZоОЦ - ZоРА) 100% / ZоРА, (7.9)
где ZоОЦ, ZоРА - значения общих припусков, определенные методами решения размерных цепей и расчетно-аналитическим соответственно.
Таблица 7.2.Сравнение общих припусков
Метод расчета
Zоmin
Zоmax
Zоном
Расчетно-аналитический
4,798
8,089
4,798
Расчет размерных цепей
1,646
4,152
2,713
Zоmin = (1,646 - 4,798) 100% / 4,798 = - 65,7%;
Zоmax = (4,152 - 8,089) 100% / 8,089 = - 48,67%;
Zоном = (2,713 - 4,798) 100% / 4,798 = -43,46%.
Вывод: метод операционных размерных цепей позволяет существенно уменьшить припуски на обработку, а, следовательно, увеличить коэффициент использования материала и удешевить изготовление детали.
Заключение
В ходе работы были выполнены все задачи курсового проекта.
Проанализировав исходные данные детали стало возможным определение:
- выбора типа производства, формы организации технологического процесса изготовления детали;
- выбора метода получения заготовки;
- технологического маршрута изготовления детали;
- технологического маршрута обработки поверхности;
- технологической схемы базирования;
- припусков с помощью размерного анализа;
- припусков расчетно-аналитическим методом;
Выполнив курсовую работу, мы проанализировали припуски, полученные с помощью расчётно-аналитического метода и размерного анализа. В результате оказалось, что расчётно-аналитический метод дал меньшие значения припусков, а значит при его использовании сокращается себестоимость изготовления детали и повышается эффективность производства.
Литература
1. Справочник технолога машиностроителя/ Под редакцией А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 1,2.
2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: - 4_е изд., перераб. и доп. - Выш. школа, 1983, ил.
3. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - М.: Машиностроение, Ленинград, 1983 год.
4. Михайлов А.В. Методическое указание «Определение операционных размеров механической обработки в условиях серийного производства»