Технологический процесс изготовления шатуна двигателя Д-240 (технологический раздел дипломного проекта)

СОДЕРЖАНИЕ

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 15
2.1 Назначение и конструкция детали 15
2.2 Анализ технологичности конструкции детали 16
2.3 Определение типа производства 18
2.4 Анализ базового технологического процесса 20
2.5 Выбор способа получения заготовки 22
2.6 Выбор технологических баз и оценка точности базирования 23
2.7 Проектирование технологического процесса изготовления 24
2.8 Расчет припусков на обработку 26
2.9 Расчет режимов резания 27
2.10 Расчет технологических норм времени 31
2.11 Расчет точности операций 




7 Проектирование технологического процесса изготовления


Маршрут изготовления детали должен обеспечивать оптимальную последовательность операций, как с технологической точки зрения, так и с экономических позиций, то есть необходимо минимизировать потери времени, уменьшить материальные затраты непосредственно на изготовление (в виде затрат на электроэнергию, пар, сжатый воздух, и т. д., заработной платы, компенсации неоправданного износа инструмента и оборудования).
Проектируя маршрутный ТП изготовления детали мы руководствовались следующими соображениями:
1) в первую очередь следует обрабатывать поверхности, принятые за чистовые (обработанные) технологические базы;
2) последовательность обработки зависит от системы простановки размеров. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей;
3) при невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов, например раковин, включений, трещин, волосовин и т.п., и отсеивания брака). Далее последовательность операций необходимо устанавливать в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать, так как обработка каждой последующей поверхности может вызывать искажение ранее обработанной поверхности (снятие каждого слоя металла с поверхности заготовки приводит к перераспределению остаточных напряжений, что и вызывает деформацию заготовки). Последней нужно обрабатывать ту поверхность, которая является наиболее точной и ответственной для работы детали в машине;
4) операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение, не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, удаление заусенцев и т.п.), следует выполнять в конце технологического процесса, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей. В конец маршрута желательно также выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.;
5) в том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовки или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданной точности и шероховатости.
Исходя из служебного назначения детали, анализа взаимосвязи между поверхностями произведем выбор технологических баз обработки, а также последовательности операций.


Таблица 2.5 Последовательность операций обработки шатуна проектируемого техпроцесса
No операции Вид механической обработки Технологические переходы
005 Шлифовальная Шлифовать торцы большой и малой головок шатуна
010 Протяжная Протянуть базовые площадки большой и малой головок шатуна
015 Сверлильная Цековать в крышке шатуна площадки под гайку болта
020
 Сверлильная Зенкеровать фаски в большой и малой головках шатуна
025
Переход I Сверлильная Сверлить отверстия в большой и малой головках шатуна
025
Переход II Сверлильная Зенкеровать отверстия в большой и малой головках шатуна
025
Переход III Сверлильная Развернуть отверстия в большой и малой головках шатуна
030 Фрезерная Отрезать крышку шатуна
035
Переход I Сверлильная Цековать в шатуне две площадки под головку болта
035
Переход II Сверлильная Сверлить два отверстия под болты в шатунах и крышках шатунов
040 Шлифовальная Шлифовать плоскости разъёма в шатуне и крышке шатуна
045
Переход I Сверлильная Зенкеровать и развернуть два отверстия под болты
045
Переход II Сверлильная Снять фаски в отверстиях под болты
045
Переход III Сверлильная Цековать в шатуне площадку под головку болта
050 Сборка Собрать шатун с крышкой
055
Переход I Расточная Расточить фаски в отверстии большой и малой головки шатуна
055
Переход II Расточная Расточить одновременно отверстия в большой и малой головках шатуна
060  Раскаточная Раскатать отверстие в малой головке шатуна
065 Нагревание Нагреть верхнюю головку шатуна
070 Сборка Собрать шатун с втулкой
075 Сверлильная Сверлить масляное отверстие в малой головке шатуна
080 Раскаточная Раскатать отверстие в малой головке шатуна

Продолжение таблицы 2.5
085 Полировальная Полировать отверстие в большой головке шатуна
090 Промывка Промыть детали в моечном растворе и обдуть сжатым воздухом
095 Контроль Произвести контроль деталей


2.8 Расчет припусков

1. Суммарное значение пространственных отклонений для данного типа заготовки определяем по формуле
мкм, (27)
где - смещение оси отверстий при сверлении, мкм;
- удельный увод сверла, ;
- длина обрабатываемой поверхности, мм;
2. Остаточное пространственное отклонение после рассверливания
мкм; (28)
3. Погрешность закрепления заготовки
мкм ;
4. Остаточная погрешность установки после рассверливания
мкм, (29)
т.к. рассверливание, зенкерование и развертывание отверстий большой и малой головок шатуна выполняются за одну установку
На основании рассчитанных данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой
. (30)
5. Минимальный припуск под рассверливание
мкм. (31)
6. Минимальный припуск под зенкерование
мкм. (32)
7. Минимальный припуск под развертывание
мкм. (33)
Таким образом, имея чертежный размер, после развертывания получаем
ØБГ = 71мм,
ØМГ = 42мм
Для зенкерования
ØМГ = 41,66-0,16 = 41,5мм
ØБГ = 70,99-0,19 = 70,8мм
Для рассверливания

ØМГ = 40,96-0,46 = 40,5мм
ØБГ = 70,49-0,49 = 70мм
Для заготовки
ØМГ = 40-1,5 = 38,5мм
ØБГ = 70-2 = 68мм
Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствие с квалитетом вида обработки .
Наименьшие предельные размеры (dmin) определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходов.

Технологические переходы  Элементы припуска, мкм Расчётный припуск, 2zmin, мкм Расчётный размер dр, мм Допуск d, мкм Предельный размер, мм Предельные значения припусков, мкм
 
Rz
 T r
e, мкм    dmin dmax   
Шлифовать торцы заготовки, чистовое 
600
20  
190
10 

120 
2х824
2х32 
47,6
46,45 
300
160 
47,3
46,35 
47,6
46,85 

950 

1050
Протягивание заготовки, чистовое 
600
40  
190
10 

120 

2х62 
3295
307,5 
1200
150 
329
307,35 
331,2
307,65 

21350 

23850
Сверление заготовки
БГ
МГ 

600
600  

45
45 

120
120  

70
40 

2000
1500 

68
38,5 

70
40  
Сверление, рассверливание
БГ
МГ 

40
40  

3
3 

6
6 

2х728
2х728 

70,49
40,96 

490
490 

70
40,5 

70,49
40,96 

391
472 

1900
1482
Сверление, зенкерование
БГ
МГ 

30
30    

2х107
2х107 

70,99
41,66 

190
160 

70,8
41,5 

70,99
41,66 

490
460 

790
760

Развертывание

БГ
МГ 

20
20    

2х70
2х70 

71
41,99 

71
42 

71
42 

71,071
42,027 

190
160 

309
258
Фрезерная, отрезать крышку заготовки, чистовое 

600
  

190
10 


120 


2х62 

3
3 

150
100 

2,85
2,9 

3,15
3,1 


50 


150
Расчет припусков всех операций сводим в таблицу 2.6.


2.9 Расчет режимов резания

No операции – 025; Переход I
Диаметр сверла = 70мм;
глубина сверления t = 46,7мм.
1. Расчет длины рабочего хода
мм, (34)
где - длина резания, мм;
- длина подвода, врезания и пробега инструмента, мм;
- дополнительная длина хода, вызванная особенностями наладки и конфигурации детали, мм.
2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка
а) определение подачи по нормативам
Обрабатываемый материал – Сталь 40Х
Вид обработки – сверление (рассверливание)
Диаметр сверла – 70мм
Точность – Н11
мм/об, по паспорту принимаем = 0,8мм/об.
б) Определение стойкости инструмента по нормативам
мин
в) Расчет скорости резания ( ) и числа оборотов ( ) шпинделя в минуту
м/мин, (35)
где м/мин;
- коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, ;
- коэффициент зависящий от стойкости инструмента, ;
- коэффициент зависящий от отношения длины резания к диаметру, .
об/мин. (36)
По паспорту станка принимаем об/мин.
Уточняем скорость резания по принятому числу оборотов шпинделя
м/мин. (37)
г) Расчет основного машинного времени обработки
мин, (38)
где - длина рабочего хода;
- принятая подача;
- принятые обороты шпинделя.
Проверочные расчеты:
1. Определение осевой силы резания по нормативам
, (39)
где - коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, ;
кг;
кг.
2. Определение мощности резания по нормативам
кВт, (40)
где - мощность резания по таблице, кВт;
- коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, ;
- скорость резания.
3. Проверка осевой силы резания по допустимому усилию подачи станка и мощности резания по мощности двигателя
, (41)
где - коэффициент полезного действия станка


Расчеты режимов резания для остальных операций сводим в таблицы 2.7, 11, 12, 13.

Таблица 2.7 Сверлильная и расточная операции
No опе-рации Технологические переходы  , мм  , мм/об
пасп.  , мин  , м/мин
уточн. П, об/мин
пасп.  , мин  , кг  , кВт  , кВт


015 Цековать в крышке пло-щадки под гайки болтов 
11 
0,36 
50 
12 
180 
0,169 
108 
0,42 
1,2


020 Зенкеровать фаски в боль-шой и малой головках ша-туна 

8 

2,2 

60 

45 

100 

0,117 

81 

0,63 

1,2


025 Сверлить от-верстия в бо-льшой и ма-лой головках шатуна 

55,6 

0,8 

200 

27,5 

125 

0,556 

106 

1,27 

1,5


025 Зенкеровать отверстия в большой и малой го-ловках шату-на 

55,6 

0,8 

200 

27,5 

125 

0,546 

143 

0,945 

1,5


025 Развернуть отверстия в большой и малой голов-ках шатуна 

55,6 

1,6 

200 

12 

80 

0,434 

30 

0,24 

1,5



Продолжение таблицы 2.7
035 Цековать в шатуне две площадки под головку болта 

90 

0,8 

160 

27,5 

125 

0,556 

106 

1,27 

1,5
0035 Сверлить два отверстия под болты в шатунах и крышках шатунов 

90 

0,8 

160 

27,5 

180 

0,546 

143 

0,945 

1,5
0045 Зенкеровать и развернуть два отверстия под болты 

10,2 

1,6 

180 

12 

80 

0,434 

30 

0,24 

1,5
0045 Снять фаски в отверстиях под болты 
6 
0,36 
60 
12 
180 
0,169 
108 
0,42 
1,2
0045 Цековать в шатуне площадку под головку болта 
11 
0,36 
50 
12 
180 
0,169 
108 
0,42 
1,2
0055 Расточить фаски в отверстии большой и малой головки шатуна 

0,03 

2,2 

80 

27,5 

125 

0,117 

81 

0,63 

1,5
0055 Расточить одновременно отверстия в большой и малой головках шатуна 

55,6 

0,8 

200 

61,3 

250 

0,556 

106 

1,27 

1,5
0060 Раскатать отверстие в малой головке шатуна 

55,6 

0,8 

60 

27,5 

125 

0,556 

106 

1,27 

1,5
075 Сверлить масляное отверстие в малой головке шатуна 

9 

1,2 

80 

45 

100 

0,117 

81 

0,63 

1,5
Продолжение таблицы 2.7
0080 Раскатать отверстие в малой головке шатуна 

45,6 

0,2 

200 

98,1 

400 

0,556 

106 

1,27 

1,5
0085 Полировать отверстие в большой головке шатуна 

55,6 

0,8 

200 

27,5 

125 

0,556 

106 

1,27 

11,7

Таблица 2.8 Фрезерная операция
No операции Технологические переходы  , мм  , мм/зуб.  , мм Диаметр
фрезы 
, мин  , м/мин П, об/мин  , мм/мин  , мин
030 Отрезать крышку 136 0,1 3 160 80 250 38 80 640 0,213

Таблица 2.9 Протяжная операция
No опе-рации Технологические переходы  , м/мин  , мм  , мин  , мм/мин  , мин F, кг/мм 
расч.,
кВт 
станка,
кВт

010 Прортянуть базо-вые пло-щадки 
6 
688 
45 
0,14 
0,229 
50,2 
3,9 
4,12

Таблица 2.10 Шлифовальная операция
No опе-рации Технологические переходы Характеристика шлифовального крга Пкр, об/мин  , мм/мин  , мм/мин  , мин  , мм  , мин

005 Шлифовать торцы большой и малой голо-вок шатуна 
ЭБ 40СМ2-С16-7Б 
3500 
88 
1 
0,16 
0,04 
0,245

040 Шлифовать плоскости разъёма в шатуне и крышке шатуна ПП 450х63х20324А40СМ 
2900 
28 
0,008 
0,14 
0,06 
0,439


2.10 Расчет технической нормы времени

В средннесерийном производстве определяется норма штучного времени

, (42)
где - основное время. Вычисляется на основании принятых режимов резания (машинное время), мин;
- время перерывов на отдых и личные надобности, мин;
- время на обслуживание рабочего места, мин;
- вспомогательное время
, (43)
где - время на установку и снятие детали, мин;
- время на закрепление и открепление детали, мин;
- время на приемы управления, мин;
- время на измерение детали, мин
No операции – 025; машинное время - мин
мин; (44)
мин. (45)

Проведем подбор и расчет технологических режимов и норм времени для остальных операций процесса изготовления шатуна двигателя Д-240. Расчеты сводим в таблицу 2.11.

Таблица 2.11 - Расчет норм времени операций
No операции  , мин
, мин
, мин
, мин
, мин
, мин
005 0,245 0,1 0,345 0,1 0,03 0,595
010 0,229 0,1 0,349 0,1 0,03 0,452
015 0,169 0,13 0,299 0,1 0,03 0,402
020 0,017 0,03 0,147 0,05 0,019 0,216
025 0,556 0,12 0,696 0,1 0,05 0,881
030 0,546 0,12 0,666 0,1 0,05 0,771
035 0,434 0,12 0,556 0,1 0,05 0,606
040 0,213 0,15 0,363 0,1 0,03 0,493
045 0,245 0,1 0,345 0,1 0,03 0,497
050 0,229 0,1 0,349 0,1 0,03 0,452
055 0,524 0,12 0,658 0,1 0,05 0,867
060 0,441 0,12 0,324 0,1 0,05 0,745
065 0,229 0,1 0,349 0,1 0,03 0,452
070 0,279 0,1 0,389 0,1 0,03 0,492
075 0,269 0,13 0,239 0,1 0,03 0,502
080 0,456 0,12 0,636 0,1 0,05 0,741
085 0,127 0,17 0,154 0,05 0,02 0,283
090 0,334 0,12 0,545 0,1 0,05 0,506
095 0,113 0,15 0,345 0,1 0,03 0,392

2.11 Расчет точности операции
Исходные данные:

Рассчитаем точность обработки поверхности
Величина суммарной погрешности обработки диаметральным и продольным размерам в серийном производстве определяется по формуле



где  Δи - погрешность, обусловленная износом режущего инструмента, мкм;
 Δн - погрешность настройки станка, мкм;
 Δсл - поле рассеяния погрешностей обработки, обусловленных действием случайных факторов, мкм;
 εу - погрешность установки заготовки, мкм.



Так как соблюдается условие , 0,006<0,019 то обеспечивается необходимая точность обработки.