Участок механического цеха по обработке детали комбайна «Лида – 1300» с разработкой технологического процесса вала отбора мощности ММ.00.002 (дипломный проект)

Cодержание.

Введение ...
1. Описание объекта производства
2. Назначение сборочной единицы и обрабатываемой детали
3. Анализ технологичности конструкции детали
4. Выбор типа и организационной формы производства
5. Выбор способа получения заготовки .....................................25
6. Анализ базового варианта технологического процесса ...............30
7. Проектирование технологического процесса механической обработки
8. Проектирование станочного приспособления
9.  Проектирование режущего инструмента
10.  Проектирование средств механизации (автоматизации)
11.  Выбор транспортных средств
12.  Технико-организационная часть
13.  Энергетическая часть
14.  Охрана труда
15.  Охрана окружающей среды
16.  Автоматизация проектирования и расчётов
17.  Экономическая часть проекта
18.  Стандартизация в проекте
19.  Заключение
Литература
Приложения

2. Назначение сборочной единицы и обрабатываемой
детали.

Вал отбора мощности ММ 00.002 входит в состав силового агрегата комбайна «Лида 1300», основанного на двигателе ММЗ типа 262 2с2 (рисунок 2.1). Он предназначен для передачи крутящего момента с диска сцепления на шкив ММ-50201:007 и далее через ременную передачу на объемный гидропривод, а также на молотильный барабан и механизм очистки зерна. В процессе эксплуатации вал отбора мощности находится в закрытом объеме и не подвергается активному воздействию внешней среды, но при эксплуатации требуется использование реверсивного движения. Нагрузки, испытываемые валом в процессе работы, находятся в следующих рамках:
Частота вращения вала - 811-2300 1/мин.
Передаваемый крутящий момент - 40-1100 Нм.
Мощность на выходе вала - 0-200 кВт.

Рисунок 2.1 Силовая установка комбайна «Лида-1300».
Так как в процессе работы вала испытывает в основном динамические нагрузки от передачи крутящего момента, особенно при движении машины по сильно пересеченной местности, то основными требованиями, предъявляемыми к детали, являются, прежде всего, отсутствие трещин, расслоение металла и других дефектов, а также высокая усталостная прочность и достаточная жесткость. Основными поверхностями, используемыми при нагружении вала, является поверхность d=70 мм, контактирующая с подшипником 22214 DIN 635 и шлицевая поверхность, контактирующая с фланцем, получающим крутящий момент от диска сцепления. Торцы вала являются базовыми для обработки.



Рисунок 2.2. Эскиз сборочной единицы « Узел отбора мощности».

Кроме этого для крепления стопорного кольца 12 необходима канавка на поверхности вала диаметром 70. На правой части детали нарезаны эвольвентные шлицы, обеспечивающие контакт вала с ответной деталью. Вал является ответственной деталью в узле и поэтому ко многим поверхностям предъявлены повышенные требования на отклонения формы и расположения поверхностей в пространстве: допуск соосности поверхностей-0,03 мм, допуск цилиндричности – 0,003мм, допуск радиального биения – 0,03мм.


Рисунок 2.3 Схема сборки узла « Вал отбора мощности»:
1- колокол; 2- вал отбора мощности; 3-крышка; 4- регулировочное кольцо; 5- крышка; 6- шлицевая муфта; 7- диск отбора мощности; 8- втулка; 9- шкив; 10,11- кольца стопорные; 12- подшипник самоцентрирующийся; 13- масленка; 14- болт М12; 15- шайба стопорная; 16- кронштейн; 17.19- болт М10; 18- шайба стопорная; 20- болт М6; 21- шайба стопорная; 22- крышка; 23- кабель массы; 24- прокладка медная; 26- штифт.

Материалом для вала прменяется сталь 40Х ГОСТ 4543-71, основные характеристики данного материала сведены в таблице 1.1. В качестве упрочняющей обработки производится закалка шлицевых поверхностей, поверхности под подшипник, а также поверхности сопрягаемой с втулкой позиции 5 для повышения долговечности и продления срока службы детали. Такое сочетание поверхностей позволяет повысить сопротивляемость детали ударным нагрузкам, которые возникают вследствие того, что условия работы вала достаточно тяжелые, т.к. машина работает в условиях постоянной смены нагрузки. Возможным заменителем данного материала является сталь 40ХН, основные характеристики данного материала сведены в таблице 2.

Таблица -1.1 Механические свойства стали 40Х ГОСТ4543-71

Марка стали Термическая обработка Механические свойства Область применения
Сталь 40Х Закалка в воде, отпуск. При сечении до 50 мм:
σВ =980 МПа
σТ = 785 МПа
Сердцевина
НВ 240
 Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Таблица-1.2. Механические свойства стали 40ХН ГОСТ 4543-71

Марка стали Термическая обработка Механические свойства Область применения

40ХН

 
Закалка в масле, отпуск. 
При сечении до 50 мм:
σВ ≥ 1370 МПа
σТ ≥980 МПа

Сердцевина
НВ ≥ 212
 
Сильно нагруженные детали с высокой поверхностной твердостью, износоустойчивостью и вязкой сердцевиной, работающие при больших скоростях и ударных нагрузках: шпиндели и валы в подшипниках скольжения; зубчатые колеса сложной конфигурации, гильзы, кулачковые муфты, червяки


7. Проектирование технологического процесса механической обработки.

7.1. Разработка операционного процесса механической обработки.
Изменение метода получения заготовки позволило уменьшить припуски на механическую обработку, применение современных методов обработки и оборудования, что позволило внести предложения по изменению варианта технологического процесса механической обработки:
1.  Заменить обработку заготовки вала на операции 005 на центровальном станке МН2911 на обработку на фрезерно-центровальном станке МР-71М, тем самым устраняем торцовку вала на операциях 010, 015 при черновой обработке.
2. Черновую токарную обработку вала на операциях 010,015 (переход 1) производим на станке с ЧПУ.
3. Обработку конического отверстия на операции 015 (переход 2,3,4), заменим обработкой специальным зенкером на операции 025.
4. Загрузку оборудования на операциях 005,010,020 производить посредством манипулятора автоматического с программным управлением модели КМ20Ц4203.
5. Заменим обработку отверстий на операции 025 последовательно сверлами и зенковками, вводя обработку отверстий комбинированным сверлом, тем самым сокращаем количество переходов на зенковку отверстий.
6. Заменить ручной привод зажима заготовки, на операции 035, на пневматический. Тем самым сокращаем время на закрепление заготовки в приспособлении.
7. Использовать для режущего инструмента покрытие из карбида титана.
Для определения экономической эффективности предлагаемых изменений технологического процесса произведем предварительно следующие расчеты: расчеты припусков на механическую обработку; расчеты режимов резания; расчеты технических норм времени на обработку детали.

7.2 Расчеты припусков на механическую обработку детали.
Припуски на механическую обработку определяются расчетно-аналитическим и опытно-статистическим методами.
Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхности Ø 70+0.002+0.021 и детали «Вал отбора мощности». На остальные обрабатываемые поверхности назначим припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505-89.


Рисунок 7.1 Вал отбора мощности: чертеж и схема установки при обработке поверхности 21.
Заготовка представляет собой штамповку, полученную в открытых штампах на КГШП. Масса заготовки 12,1 кг. Технологический маршрут обработки отверстия Ø 70+0.002+0.021 состоит из 4 этапов:
- черновое точение;
- чистовое точение;
- черновое шлифование;
- чистовое шлифование.

Точение чистовое, черновое и чистовое шлифование производится при установке в центрах на одну и ту же поверхность центровочных отверстий ( рисунок 7.1 ).
Расчет ведем по [1] в виде расчетной таблицы 7.1.
1. Записываем технологический маршрут обработки в таблицу. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения: Rа , h, , , элементов припуска и ,
где Rz - шероховатость поверхностей заготовки и поверхностей, полученных разными методами обработки;
h – толщина дефектного слоя;
- суммарное значение пространственных отклонений;
- погрешность установки;
- допуски на размеры поверхностей.
Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле:


где ρ см – погрешность от смещения частей штампа;
ρ ц - погрешность зацентровки заготовки.    
ρ см = 1200мкм(закрытые штампы).
ρ к.о. – общая кривизна заготовки.

где - допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, используемой при зацентровке (по ГОСТ 7505-83 = 3,6мм);

- длинна заготовки, мм.
- удельная кривизна мкм на 1 мм;






Остаточное пространственное отклонение:
после чернового точения
после чистового точения
после двукратного шлифования
Погрешность установки заготовки на выполняемой операции:



где б – погрешность базирования;
з - погрешность закрепления;
пр – погрешность положения заготовки в приспособлении.
Погрешность установки заготовки при черновом, чистовом точении и черновом, чистовом шлифовании:
б = 0 мкм, при обработке заготовки с базированием по центровым отверстиям, на плавающем переднем центре при черновом и чистовом точении, а также на жестком переднем центре при черновом и чистовом шлифовании;
з =0 мкм, при установке заготовки в центрах;
пр =0 мкм, суммарная погрешность точности приспособления и изнашивания его установочных элементов (однопозиционная обработка).
Таким образом, погрешность установки
2. Расчёт минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой

где, индекс (i-1) указывает на предшествующий переход.
Под черновое точение:


под чистовое точение:


под черновое шлифование:


под чистовое шлифование:


3. Графа таблицы 8.1 “Расчётный размер dр” заполняется, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) наибольшего предельного размера последовательным сумированием расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.
4. Записав в соответствующей графе расчётной таблицы значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе “Наибольший предельный размер dmax” определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчётные размеры уменьшением их значений. Округление проводим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наименьшие предельные размеры dmin вычисляем вычитанием допуска из округлённого наибольшего размера:
для чистового шлифования:
dр1 = dmin1 = 70.002мм; dmax1= 70,002 +0,019 = 70,021 мм;
для чернового шлифования:
dp2 = dmin2= 70.12 мм; dmax2 =70.12 + 0.060 = 70.18 мм;
для чистового точения:
dp= 70,370 мм; dmax = 70,370 + 0,120 = 70,49 мм;
для чернового точения:
dp= 70,754 мм; dmax = 70,754 + 0,400 = 71,15 мм.
для заготовки:
dp= 74,65 мм; dmax = 74,65 + 3,5 = 78,15 мм.


Таблица 7.2.1Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия шестерни ведомой Ø 70+0.002+0.021

Технологические переходы обработки Ø 70+0.002+0.021  Элемент припуска 2zmin, мкм Расчётный размер dр, мм Допуск δ, мкм Предельный размер, мм Пред., значение припуска
 Rz h ρ ε    d,min d,max 2Zmin 2Zmax
Штамповка 150 250 1547 -  74,648 3500 74,65 78,15 - -
Точение черновое 50 50 92,8 0 2• 1947 70,754 400 70,75 71,15 3,9 7,00
Точение чистовое 30 30 61,9 0 2• 193 70,368 120 70,37 70,49 0,38 0,66
Черновое шлифование 10 20 30,9 0 2• 122 70,124 60 70,12 70,18 0,25 0,31
Чистовое шлифование 5 15 - - 2• 61 70,002 19 70,002 70,021 0,12 0,16


5. Предельные значения припусков Zпрmax определяем как разность наименьших предельных размеров и Zпрmin – как разность наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:
Черновое точение:
2Z прmax = 78,15 – 71,15 = 7,00 мм.
2Z прmin = 74,65 – 70,75 = 3,9 мм.
Чистовое точение:
2Z прmax = 71,15 – 70,49 = 0,66 мм.
2Z прmin = 70,75 – 70,37 = 0,38 мм.
Черновое шлифование:
2Z прmax = 70,49 – 70,18 = 0,31 мм.
2Z прmin = 70,37 – 70,12 = 0,25 мм.
Чистовое шлифование:
2Z прmax = 70,18 – 70,021 = 0,159 мм.
2Z прmin = 70,12 – 70,002 = 0,118 мм.
6. Общие припуски Z0min и Z0max рассчитываем, суммируя промежуточные припуски : 2Z0min = 4648мкм, 2Z0max = 8129 мкм.

7. Номинальный припуск в данном случае определяем с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки:
Z0ном=Z0min+Вз-Вд,
где Вз – верхнее отклонение размера заготовки;
Вд – верхнее отклонение размера детали.
Вз = 2,4мм ; Вд = 21 мкм.
Z0ном = 2400+21 +4648 = 7069 мкм.
d заг.ном = d д.ном. - Z0ном
d заг.ном = 70,002 + 7,069 =77,071мм.

8. Произведём проверку правильности выполненных расчётов:
Черновое точение:
Z прmax - Z прmin = 7,00 – 3,9 = 3,1 мм;
δi-1 - δi = 3.5 – 0,40 = 3,1 мм; 3,1=3,1.
Чистовое точение:
Z прmax - Z прmin = 0,66 – 0,38 = 0,28 мм;
δi-1 - δi = 0,40 – 0,12 = 0,28 мм; 0,28= 0,28.
Черновое шлифование:
Z прmax- Z прmin = 0,31 -0,25= 0,06 мм;
δi-1 - δi = 0,12-0,06 = 0,06 мм; 0,06 =0,06
Чистовое шлифование:
Z прmax-Z прmin=0,16 -0,12 =0,04 мм;
δi-1 - δi = 0,060- 0,02 =0,04 мм; 0,04 =0,04

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке Ø 70+0.002+0.021 ( рисунок 7.2 )



Рис. 7.2 Схема графического расположения припусков и допусков на
обработку Ø 70+0.002+0.021

Технологический маршрут обработки торцов вала отбора мощности Ø 100-0.034-0.012 и Ø 26-0.02-0.07 состоит из 2 этапов:
- фрезерование черновое;
- точение окончательное;
Фрезерование черновое торцов штампованной на КГШП заготовки выполняется при установке в самоцентрирующем зажимном устройстве, а чистовое точение - при установке детали на поверхности центровочных отверстий ( рисунок 7.1 ).
Расчет ведем аналогично в виде расчетной таблицы 7.1.2
1.Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа при обработке торцов определяется по формуле:
2r1 = rкор - погрешность штамповки[1], с.101
где rкор – погрешность коробления;
ρ кор = 1500мкм
где Dк – удельная кривизна заготовки;
D – диаметр зажимаемого участка.
  r2 = 0,007 D - погрешность резания.
r2 = 0,0007 х65,6=46 мкм

Остаточное пространственное отклонение:
после чернового фрезерования ρ 1 = 0.06 • ρз = 0,06•751,4=45 мкм;
после чистового точения ρ 2=0.04 • ρ 1 = 0,04•45=2 мкм.
Погрешность установки при обработке торцов .
2. Расчёт минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:
Z i min = Rzi-1+hi-1+ρi-1+εi, [1], с. 97
где индекс (i-1) указывает на предшествующий переход.
Под черновое фрезерование:
Zmin = 150 + 250 + 752 = 1152 мкм
Под чистовое точение:
Zmin = 50 + 50 + 45 = 145 мкм
3.Графа таблицы 8.2.2 “Расчётный размер bр” заполняется, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) наименьшего предельного размера последовательным сложением расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.
4. Записав в соответствующей графе расчётной таблицы значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе “Наименьший предельный размер bmin” определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчётные размеры увеличением их значений. Округление проводим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры bmax вычисляем прибавлением допуска к округлённому наименьшему размеру:
Таблица 7.1.2 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку торцов Ø 100-0.034-0.012 и Ø 26-0.02-0.07

Технологические переходы обработки  Элемент припуска 2zmin, мкм Расчётный размер lр, мм Допуск δ, мкм Предельный размер, мм Пред., значение припуска
 Rz h ρ ε    lmin lmax 2Zmin 2Zmax
Припуск на размер 407-1.
Штамповка 150 250 752  - 408,59 3500 408,59 412,09 - -
Фрезерование черновое 50 50 45 0 1152 406,29 1500 406,29 407,79 2,30 4,30
Точение чистовое - - - 0 145 406 1000 406 407 0,29 0,79
Припуск на размер 369-1.0+0.5
Штамповка 150 250 752  - 370,59 3500 370,59 374,09 - -
Фрезерование черновое 50 50 45 0 1152 368,29 2000 368,29 370,29 2,30 3,80
Точение  - - - 0 145 368 1500 368 369,5 0,29 0,79

5. Предельные значения припусков Zпрmax определяем как разность наибольших предельных размеров. Zпрmin определяем как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:
Черновое фрезерование:
Z прmax = 412,09 – 407,79 = 4,3 мм;
Z прmin = 408,59 – 406,29 = 2,3 мм.
Чистовое точение:
Z прmax = 407,79 – 407 = 0,79 мм;
Z прmin = 406,29 – 406 = 0,29 мм.
6.Общие припуски Z0min и Z0max рассчитываем, суммируя промежуточные припуски : Z0min = 2590 мкм; 2Z0max= 5090 мкм.
7.Номинальный припуск в данном случае определяем с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки:
Z0ном = Z0min + Нз - Нд,
где Нз – нижнее отклонение размера заготовки;
Нд – нижнее отклонение размера детали.
Нз = 2000 мкм ; Нд = 1000 мкм.
Z0ном = 2590 + 2000 – 1000 = 3590 мкм,
l заг.ном = l д.ном. + Z0ном = 407 + 3.59= 410.59мм
8.Произведём проверку правильности выполненных расчётов:
Черновое фрезерование:
Z прmax - Z прmin = 4,3 – 2,3 = 2,0 мм; δi-1 - δi = 3,5 – 1,5 = 2,0 мм; 2,0 = 2,0.
Чистовое точение:
Z прmax - Z прmin = 0,79 – 0,29 = 0.5 мм; δi-1 - δi = 1,5 – 1,0 = 0,5 мм; 0,5 = 0,5.
На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке торцов Ø 100-0.034-0.012 и Ø 26-0.02-0.07 ( рисунок 7.3 и 7.4 ).


Рисунок 7.3 Схема графического расположения припусков и допусков на размер 407-1.

Рисунок 7.4 Схема графического расположения припусков и допусков на размер 369-1.0+0.5

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем по ГОСТ 7505-89 и сводим в таблицу 7.1.3

Таблица 7.1.3 Припуски и допуски на обработку поверхности
Размер детали, мм. Шероховатость поверхности,мкм. Значение припуска на обработку, мм. Значение допуска на размер, мм
   табличные расчетные 
Ø 26-0,020-0.007  Ra 0,63 3,3  +2,1
-1,1
Ø59,3-0,174-0,100  Ra 3,2 2,9  +2,4
-1,2
Ø 60  Ra 6,3 2,4  +2,4
-1,2
Ø 70+0.002+0.021  Ra 0,63 3,4 3,53 +2,4
-1,2
Ø 86  Ra 6,3 2,5  +2,4
-1,2
Ø 100-0,034-0,012  Ra 0,63 3,4  +2,4
-1,2
Ø 20  Ra 6,3 2,4  +2,1
-1,1
407-1.0  Ra 5,0 3,5 3,59 +3,5
-2,0
369-1.0+0.5  Ra 5,0 3,5 3,59 +3,5
-2,0
30  Ra 5,0 2,9  +2,1
-1,1
52  Ra 5,0 3,0  +2,4
-1,2
45  Ra 5,0 2,9  +2,1
-1,1
16  Ra 5,0 2,9  +2,1
-1,1

7.3 Расчеты режимов резания на операции механической обработки.
Расчеты режимов резания производятся двумя основными методами: расчетно-аналитическим или по нормативным данным.
Произведем расчеты режимов резания на операциях 005, 015, 025 и 035, на которых требуется замена инструментов обработки. Расчеты произведем расчетно-аналитическим методом.
Произведем расчет режимов резания на операции 005 – фрезерно- центровальной.
Переход первый:
В качестве инструментов используем фрезу торцовую диаметром 125мм оснащенную пластинами твердого сплава Т5К10 по ГОСТ 24359-80.Количество зубьев-8 шт.
1. Глубина фрезерования t = 4,3 мм;
2. Ширина фрезерования В = 107,4 мм;
3. Подача на один зуб фрезы sz = 0.15 мм;
подача на один оборот фрезы s = szz, s = 0.15 х 8 = 1,2 мм;
подача минутная sм = sn,
4. Скорость резания – окружная скорость фрезы, м/мин.:
стр. 282 [ ]

стр. 261 [ ]
Кг – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;
Кмv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;
Кпv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;
Киv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента;
Кг = 1; nv = 1,75; Сv = 332;Т = 180 мин.; Кпv = 0,8; Киv = 1,0; q = 0.2; x = 0,1; y = 0.4;
U = 0.2; p = 0; m = 0.2.



8. Определим частоту вращения шпинделя:


По паспорту станка принимаем значения n = 255 об/мин.
Пересчитаем скорость резания:


9. Сила резания:

где, - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости;


10. Мощность резания (эффективная), кВт:


9. Основное время:
, мин;
где Lр.х — длина рабочего хода, мм;
  , мм;
где — длина резания, мм;
— соответственно величина подвода, врезания и перебега режущего инструмента, мм.
Lр.х = 107,4 + 2 + 6 = 114,4 мм.
   мин.
Переход второй:
. В качестве инструмента используем сверло специальное центровочное из быстрорежущей стали Р6М5.
1. Глубина резания t=0,5D=0,5•5=2,5 мм
2. Определяем подачу [4,с.277]:
S0=0,05 мм/об
3. Скорость резания, м/мин.:
V = [4, с.276]
где Cv =9,8; q =0,40; y=0,55;
m=0,20- поправочные коэффициенты[4, с.276,табл.28]
D -диаметр инструмента
T= 15мин- стойкость инструмента [4, с.280,табл.30]
S0 - подача, мм/об.
Kv - общий поправочный коэффициент на скорость резания
Kv = Kmv•Knv•Klv
где Кмv - коэффициент на обрабатываемый материал
Kmv =1
Knv - коэффициент на обрабатываемый материал.
Knv =1
Klv - коэф.,учитьвающий глубину сверления
Klv = 1
Kv =1•1•1 =1
V= • 1,0 =56,2 м/мин
5. Частота вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n = 1254 мин.
Корректируем скорость резания
V = =19.625 м/мин
6. Крутящий момент:
Мкр =10См•Dq •Sy •Kp
где, См;q; y – поправочные коэффициенты
См =0,0345;q=2; y=0,8 [4, с.281,табл.32]
Кр - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки. Кр=Кмр
Кмр =1
Мкр =10•0,0345•52•0,050,8 •1 =0,79 Н•м,
7. Эффективная мощность резания:
Nе = [4,с.280]
Nе = =0,04 кВт
8. Основное время:
, мин;
где Lр.х — длина рабочего хода, мм;
  , мм;
где — длина резания, мм;
— соответственно величина подвода, врезания и перебега режущего инструмента, мм.
Lр.х = 11,2 + 2 = 13,2 мм.
   мин.
В качестве примера назначения режимов обработки на основании нормативных данных рассмотрим переход зенкования конусного отверстия ( Ø20 х 45 мм ), операция 010, специальным зенкером с рабочей частью из твердого сплава Т15К6.
1. Определяем глубину резания:
t = (D-d) / 2
t = (52-20)/ 2= 16 мм.
2. Определяем длину рабочего хода:
Lрх= Lрез+ y
Lрх = 16 + 5 = 21 мм.
3. Определяем подачу на оборот:
Sтабл.=0.6 мм/об, [23], с.23
Sп = 0.58 мм/об по паспорту станка
4. Определяем стойкость инструмента:
Tр = Tм [23], с.26
Tм = 120 мин
= 0.71, при > 0.7 Tр ≈ Tм
Tр = Tм = 120 мин; [23], с.26
5. Определяем скорость резанья:
V = Vтабл. К1 К2 К3, [23], с.29
где Vтабл. – скорость резания определяемая по таблице;
К1 = 0.85 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала
К2 = 1.0 – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента и марки твёрдого сплава.
К3 = 1.0 – коэффициент, зависящий от вида обработки
Vтабл. = 110 м/мин. ( при t > 2.5 мм; Sо < 0.6 мм/об ) ;
V = 110 • 0.85•1,0 • 1.0 = 93.5 м/мин,
6. Определяем частоту вращения шпинделя:
n=1000V/(D)
n=1000 93.5/(3.1452)=572.6 мин-1
Принимаем по паспорту nп=520 мин-1
7. Определяем действительную скорость резания:
Vд=Dnп/1000
Vд = 3.1452520/1000 = 84.9м/мин
8.Определяем силу резания:
Рz= Рz таб*К1*К2 [23], c.35
где: К1= 0.8 - коэффициент зависящий, от обрабатываемого материала
К2 = 1.0 - от скорости резания
Рz = 270 0.8 1.0 = 216 кг.
9. Определяем эффективную мощность резания:
Nрез=PzV/6120
Nрез=216 84.9 / 6120 = 3.0 кВт
10. Определяем основное время:
То=Lрх/Sоn
To=21 / ( 0.58 520 ) = 0.12 мин.

Режимы резания для остальных операции механической обработки будем назначать, руководствуясь нормативами [ ], результаты расчётов сведены в табл. 8.3.1.
Таблица 7.3.1 Сводные данные по режимам резания
Наименование операции t,
мм lрез/lр.х
мм Т,
мин Sp/Sпр,
мм/об nр/nпр,об/мин Vp/Vпр,
м/мин Sм, мм/мин То,
мин Nе, кВт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
005 Фрезерно-центровальная          
Переход 1 4,3 107,4/114,4 180 sz = 0,15 310,05/249 121,69/100,09 38,25 0,37 2,8
Переход 2 2,5 11,2 /13,2 15 0,05 3759,6/1254 56,2/ 19.625 90 0,53 0,4
010 Токарная с ЧПУ 3,5 433/ 440 45 0,6 414/ 400 91,02/ 87,92 240 4,33 3,03
015 Токарная с ЧПУ         
Переход 1 0,39 383/ 385 45 0,2 675,08/520 169,58/130,62 104 3,73 3,6
Переход 2 0,5 27 45 0,2 520,86/520 163,55/130,62 104 0,26 4,9
Переход 3 - 1,89 30 0,08 912,06/520 191,82/109,01 41,6 0,12 1,5
020 Радиально-сверлильная         
Переход 1 10 16/20 45 0,27 344,05/315 21,60/ 19,78 85,05 0,24 1,03
Переход 2 16 16/20 120 0,6/0,58 572,6/520 110/84,9 301,6 0,12 1,42
Продолжение таблица 7.3.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Переход 3 2,5 11,2/ 13,2 15 0,05 1800 28,26 90 0,53 0,4
Переход 4 5.25 30/33 25 0.2 535.2/520 17.64/ 10.76 104 2,56 1.03
025 Резьбонарезная 0.75 25 90 1.5 49.7/ 45 1.87/1.7 67,5 2,96 0,14
030 Радиально-сверлильная         
Переход 1 4.5 33/38 25 0.2 582.27/520 16.46/ 14.69 104 0,37 0.48
Переход 2 0.5 25 90 1.0 66.75/45 2.09/1.7 45 0,37 0,06
035 Круглошлифовальная      
   
Переход 1 - 30 240 -/0.05 359,2 35/30 - 0,19 0,92
Переход 2 0,05 70 240 0,021/ 0,00016 132,9 35/25 0,021 0,45 1,5
Переход 3 0,05 45 240 0,021/ 0,00018 112,9 35/25 0,020 0,29 2,2
Переход 4 0,05 33 240 0,021/ 0,00026 79,2 35/25 0,020 0,21 4,0
040 Шлицефрезерная         
черновая 4,0 70/75 120 2,5/0,25 91,4/ 90 14,58/ 14,36 225 3,33 3,0
чистовая 0,5 70/75 120 0,6/0,06 191,8/180 30,3/ 28,71 108,6 6,94 0,4
045 Круглошлифовальная         
Переход 1 - 30 240 -/0.005 244,9 35/20 - 0,31 4,4
Переход 2 0,015 70 240 0,012/
0,0001 80,55 35/15 0,008 0,72 1,0
Переход 3 0,015 45 240 0.012/
0,0001 68,2 35/15 0,007 0,47 1,2
Переход 4 0,015 33 240 0,012/
0,0001 47,78 35/15 0,005 0,34 2,2

7.4 Расчёт технических норм времени

Под технически обоснованной нормой времени понимается время, необходимое для выполнения заданного объёма работы (операции) при определённых организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства.
Рассчитаем норму штучного времени на операцию 005 фрезерно-центровальная . Расчёт ведём по [ 1 ].
В серийном производстве определяется норма штучно – калькуляционного времени:
Тшт = То+Тв+Тоб+Тот;



Где: Тп-з – подготовительно – заключительное время, мин. ;
То – основное машинное время, мин. ;
Тв – вспомогательное время, мин.;
Тоб – время на обслуживание рабочего места, мин. ;
Тот – время на отдых и личные надобности, мин.
Поскольку на данной операции обработка торцов вала производится одновременно с двух сторон, то основное время составляет:
Т0 =То1+То2= 0.9 мин;
Определяем вспомогательное время.
Тв=Ту.с.+Тз.о+Туп+Тиз
где: Ту.с. – время на установку и снятие детали;
Тз.о – время на открепление и закрепление детали;
Туп – время на приёмы и управления станком;
Тиз – время на измерение детали, мин.
Нормативное вспомогательное время определяем по [ 1 ] , приложение 5, с учётом коэффициента серийности, равного для мелкосерийного производства
k = 2,15.
Ту.с.+Тз.о = 0,14 мин – установка детали массой 12 кг в тисках с пневмозажимом, прил. 5.5
Время на приёмы управления станком состоит из времени на включение цикла станка кнопкой ( 2 раза ) – 0,02 мин.; времени на ускоренный подвод и отвод , принимаем – 0,05 мин.;
Туп= 0,02 + 0,05 =0.07 мин;
Работа на станке производится настроенными на размер инструментами, поэтому контроль размеров производится выборочно и во время обработки последующей детали. В цикле станка мы его не учитываем.
Тиз=0мин.
Вспомогательное время с учётом коэффициента серийности:
Тв = ( 0,14 + 0,07 + 0 ) • 2,15 = 0,45 мин.
Оперативное время:
Топ = То + Тв; Топ = 0,9 + 0,45 = 1,35 мин.
Определяем время на организационное обслуживание:
Тоб = Торг + Ттех,
Торг =
где: Порг - затраты на организационное обслуживание рабочего места в % от оперативного времени, Порг = 1,4 %
Торг =
Ттех. = ;

где: tсм- время на смену инструмента.
Т- период стойкости инструмента.
Время на смену инструмента: фрезы торцовой (2 шт.) – 4,15 мин., центровочного сверла – 0,5 мин.
Ттех. = = 0,02 мин.
Тоб = 0,02 + 0,02 = 0,04 мин.

Определяем время на отдых и личные надобности:
Тот = ;
где: Пот = 6 % - процент времени от опер. на отдых и личные надобности ;
Тот= мин.

Тшт = 0,9 + 0,45 + 0,04 + 0,08 = 1,47 мин.
В состав подготовительно – заключительного времени входит:
- время на наладку станка, инструмента и приспособлений ( при установке детали в тисках) – 16 мин;
- время на установку упора– 2 мин;
- время на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу после окончания обработки – 7 мин.
Тп.з = 25 мин.
n = 21 шт.


Аналогично нормируем оставшиеся технологические операции и полученные результаты сводим в таблицу 7.4.1.
Таблица 7.4.1Сводная таблица технических норм времени по операциям
No оп. То, мин ТВ, мин Топ, мин Тоб, мин Тот, мин Тшт
мин Тп-з
мин n,
шт Тшт-к
мин
  Тус+Тзо Туп Тиз  Ттех Торг     
005 0,9 0,06 0,07 0 1,03 0,04 0,014 0,48 1,56 15 21 2,27
010 4,33 0,06 0,08 0 4,47 0,08 0,08  4,93 21,7 21 5,96
015 4,11 0,06 0,08 0 4,25 0,08 0,08  5,17 21,7 21 6,2
020 3,45 0,42 0,15 0 4,02 0,10 0,06 0,18 4,36 16 21 5,12
025 2,96 0,18 0,1 0 3,56 0,06 0,04 0,20 3,86 14 21 4,53
030 1,14 0,20 0,06 0 1,4 0,01 0,01 0,04 1,46 9 21 1,89
035 1,14 0,32 0,225 0 5,20 0,02 0,09 0,21 5,52 8 21 5,90
040 10,27 0,56 0,645 0 13,29 0,26 0,28 0,66 14,49 24 21 15,63
045 1,84 0,32 0,225 0 5,90 0,04 0,10 0,30 6,34 8 21 6,72


7.5 Расчёт необходимого количества станков и их загрузки

Необходимое количество оборудования можно определить по общей зависимости вида:
mр = Тш-кNг / (60Fэ)kв , [ 1 ] , с. 187
где Fэ – эффективный годовой фонд времени работы единицы оборудования, Fэ = 4055 часов;
kв - коэффициент выполнения норм времени, kв = 1,2.
Если полученное число единиц оборудования для данной операции окажется дробным, оно округляется до целого в сторону увеличения.
Коэффициент загрузки станка ηз определяется, как отношение расчётного количества станков mp, занятых на данной операции процесса, к принятому (фактическому) mпр.
ηз = mр / mпр. [ 1 ] , с. 187
Если на операции обработки принятого количества станков недостаточно для обеспечения их работы с загрузкой, не превышающей планируемой (0,75...0,8), то необходимо с помощью технологических мероприятий увеличить их производительность или увеличить количество станков на операции. Коэффициенты загрузки станков не должны значительно превышать планируемый нормативный коэффициент загрузки оборудования, т.е. на каждом рабочем месте должен быть необходимый резерв свободного времени.
Уровень механизации технологической операции характеризует коэффициент использования оборудования по основному времени. Он определяется, как отношение основного времени к штучному. Низкое его значение указывает на большую долю ручного труда:
ηо = То / Тш-к . [ 1 ] , с. 188
Коэффициент использования оборудования по мощности представляет собой отношение мощности необходимой для осуществления процесса обработки к фактической мощности установленного на станке привода главного движения:
ηм = Рн / Рст . [ 1 ] , с. 188
При этом необходимая мощность для осуществления процесса резания определяется по зависимости вида:
Рн = Ре / η , [ 1 ] , с. 188
где Ре – эффективная мощность, используемая только на резание;
η – коэффициент, учитывающий потери в приводе станка, (0,8...0,85).
Последний коэффициент показывает, насколько удачно подобрано оборудование. Необходимо стремиться к его более полной загрузке.
Результаты расчётов представленных выше коэффициентов приведены в табл. 7.5.1.Для наглядности оценки технико-экономической эффективности разработанного технологического процесса построим соответствующие диаграммы 7.5.1, 7.5.2, 7.5.3.
Таблица 7.5.1Расчёт коэффициентов использования оборудования
No оп. Тоi, мин Тшт-кi, мин mрi mпрi ηзi ηоi Рст, кВт Рн, кВт ηмi
005 0,9 2,66 0,008 1 0,008 0,338 7,5 3,50 0,47
010 4,33 5,96 0,025 1 0,025 0,727 11 3,03 0,28
015 4,11 6,2 0,019 1 0,019 0,663 11 6,13 0,56
020 3,45 5,12 0,021 1 0,021 0,674 1,5 1,42 0,95
025 2,96 4,53 0,014 1 0,014 0,653 3,0 1,29 0,43
030 1,14 1,89 0,008 1 0,008 0,603 1,5 0,48 0,32
035 1,14 5,90 0,018 1 0,018 0,193 5,5 5,0 0,91
040 10,27 15,63 0,047 1 0,047 0,657 11 2,4 0,22
045 1,84 6,72 0,023 1 0,023 0,274 5,5 5,5 1,00
Ср.зн. 3,35 6,07&e

Вал отбора мощности входит в силовую установку комбайна «Лида -1300», где в качестве двигателя применяются последние разработки Минского моторного завода, а именно двигатель типа 262 2с2. Вал отбора мощности предназначен для передачи крутящего момента от двигателя на объемный гидропривод, молотильный барабан и механизм очистки зерна посредством ременной передачи.
В качестве изменения существующего метода получения заготовки мной предложена замена резки заготовок из круга диаметром 105 на лентопильных станках на получение заготовки методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах в открытых штампах. Что позволило сократить расход материала марки 40Х ГОСТ 4543-71 на 16 кг, расходы на получения заготовки на 3 тыс.412 рублей и получить меньшие припуски на механическую обработку тем самым сократить время обработки.
Механическая обработка заготовки производится в следующем порядке:
Операция 005 Фрезерно-центровальная на станке модели МР71-М. Введение данного оборудование потребовало изменение вида заготовки, в базовом варианте был использован центровальный станок МН2911.
Операция 010 Токарная (черновая) на станке с ЧПУ модели 1П426ДФ3. В базовом варианте использовался универсальный токарно-винторезный станок ГС 526.
Операция 015 Токарная (чистовая) на станке с ЧПУ модели 1П426ДФ3
Операция 020 Радиально-сверлильная на станке модели 2К52-1 состоящая из 4-х переходов
Операция 025 Резьбонарезная на станке модели 2054М
Операция 030 Радиально-сверлильная на станке модели 2К52-1 состоящая из 2-х переходов
Операция 035 Круглошлифовальная (черновая) на станке модели ВШ-1524ВИ - 4-х переходов
Операция 040 Шлицефрезерная 5Б352ПФ2 последовательно черновая и чистовая обработка
Операция045 Круглошлифовальная (чистовая) на станке модели ВШ-1524ВИ из 3-х переходов.
Приспособление кондуктор сверлильный на операцию 030. Кондуктор сверлильный состоит из основания, которое крепится на станину станка, кондукторной плиты и кондукторной втулки для направления сверла, призм для установки заготовки под углом 45 градусов, упора, механизма зажима заготовки, основанного на пневматическом приводе. Откидная кондукторная плита позволяет производить последующий переход, нарезание резьбы, не снимая заготовки с приспособления.
Средство автоматизации на чертеже представлено в виде манипулятора КМ25Ц4203. Он состоит: из механизма подъема, механизма поворота, длинноходовых цилиндров для выдвижения лап, клещевидных сменных захватов, блока управления с ЧПУ. Внедрение данного манипулятора в линию обработки вала отбора мощности и объединение станков токарной группы в робототизированный модуль позволило сократить количество рабочих занятых в обработке на 3 человека и сократить время на установку и снятие заготовок. Однако требуется введение более квалифицированных рабочих и программиста.
Режущий инструмент. В качестве режущего инструмента мной спроектирована червячная фреза для чистовой обработки шлицевого эвольвентного соединения.
На данном чертеже представлен план расположения оборудования участка механической обработки деталей комбайна «Лида -1300». При проектировании участка использована поточногруппорвая форма организации производства, где станки расположены группами по типам станков. Передача заготовок по линии производится посредством тележек.






МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛАРУСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра ‘’ Технология машиностроения ‘’





ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту

на тему: Участок механического цеха по обработке детали комбайна «Лида – 1300» с разработкой технологического процесса вала отбора мощности ММ.00.002.



Разработал: Биль С.Э.
гр. 303121

Консультанты:

по технологической части: Шелег В.К.
по экономической части: Костюкевич Е.Н.
по охране труда: Данилко Б.М.
по САПР: Бохан С.Г.
нормоконтроль: Бохан С.Г.


Руководитель проекта: Бохан С.Г.
Заведующий кафедрой: Шелег В.К.