124495 (Технологический процесс изготовления шпинделя 4-хшпиндельной комбинированной головки), страница 7

Сопоставляя совокупности признаков групп а), б), в), д) представленные в таблице 3.4 аналогов и ИТР, видим, что ИТР не использованы совокупности признаков в патентах: РФ (СССР) №3720113/25-08, РФ (СССР) А.с. №1238907 , РФ (СССР) А.с. №1692676, РФ №1194600. Перечисленные патенты исключаем из дальнейшего рассмотрения.

Вывод

Таким образом, в результате сопоставительного анализа выявляем, что ИТР «Конструкция» по патенту Япония, заявка №60-13763 не попадает под действие патентов РФ, США и Японии.

Следовательно, усовершенствованная фреза шлицевая обладает патентной чистотой в отношении РФ, США и Японии.

Для организации производства усовершенствованной фрезы шлицевой в РФ нужно приобрести лицензию у владельцев патента Япония, заявка №60-13763. Продавать такой инструмент – фрезу шлицевую в США и Японии можно беспрепятственно.

4. Выбор и проектирование заготовки

4.1 Выбор вида и методов получения заготовки [3]

4.1.1 Заготовку в базовом варианте техпроцесса получали из пруткового проката 40 мм.

Размеры заготовки d x L : 40 х 530

Масса заготовки из пруткового проката

M ₃ = V (4.1)

где - плотность материала;

V – объем прутка;

(4.2)

где R – радиус прутка;

L – длина заготовки;

m_з = 7.85 10^-6 3.14 20² 530= 5.18 кг

коэффициент полезного использования материала:

(4.3)

где - масса детали;

- масса заготовки;

4.1.2 Заготовку в проектном варианте техпроцесса предложено изготовить методом пластического деформирования – штамповка на прессе с выталкивателем.

Для обоснования проведем ряд расчетов.

а) параметры облойной канавки:

• толщина полека для облоя:

(4.4)

где - коэффициент равный 0,016;

- площадь поковки в плане.

= 36210+24320=15120 мм

• другие значения облойной канавки

б) припуски на обработку , действительные размеры на заготовку с назначенными допусками по ГОСТ 75.05-89

в) Определение размеров исходной заготовки.

Объем исходной заготовки

(4.5)

где - объем поковки, рассчитываемый по номинальным, горизонтальным и вертикальным размерам чертежа поковки плюс половина положительного допуска;

- объем удара равный 0,5% ;

- объем облоя при штамповке;

= 3,14 (36² 210 + 24² 320)/4=356076мм³

= 0,005 356076 = 1780,38мм³

(4.6)

где - коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика ;

- площадь сечения мостика;

- периметр поковки.

= 1,2 1,6 5 (210 2+36+2 320+24) =10771,2 мм³

V_заг = 356076+1780,38+10771,2 = 368627,58 мм³

Диаметр заготовки:

(4.7)

где - отношение высоты заготовки к диаметру , принятое равным 2.

;

принимаем 32

Длина заготовки

(4.8)

где - длина поковки

;

д) Масса исходной заготовки и коэффициент использования материала.

m_з = 7.85 10^-6 368627,58 = 2,88 кг

4.2 Экономическое обоснование выбора заготовки

Годовая программа выпуска деталей – 2500 шт.

Отрасль – машиностроение.

4.2.1 Затраты на 1 кг стружки:

• текущие

• капитальные

4.2.2 Затраты на механическую обработку, отнесенные на 1 кг стружки.

(4.9)

где - нормативный коэффициент капитальных вложений, равный 0,1.

2.2.3. технологическая себестоимость изготовления заготовки.

а) полученной из проката:

(4.10)

где - масса заготовки, кг;

- цена 1 кг материала (3 руб.);

- масса готовой детали, кг;

- цена 1 кг отходов, руб.;

С_Т1 = 5,18 3 – (5,18–2,5) 0,3 = 14,73руб.

б) полученной штамповкой:

(4.11)

где - масса готовой детали;

- стоимость 1 кг заготовки;

- стоимость 1 кг отходов;

(4.12)

где - базовая стоимость 1 кг штампованных заготовок, = 4,15 руб.;

- коэффициент точности =1;

- коэффициент сложности = 0,88;

- коэффициент массы = 1;

- коэффициент материала = 1,27;

- коэффициент серийности, = 1;

Технологическая себестоимость изготовления детали методом штамповки оказалась ниже.

4.2.4 Экономический эффект при сопоставлении двух способов получения заготовки.

(4.13)

где - программа выпуска деталей

Э_э = (14,73-13,43) 2500 = 3233 руб.

Вывод: Принимаем метод получения заготовки из штамповки на прессе с выталкивателем, при этом эффект составляет 3233 руб.

5. Разработка схем базирования. Технологический маршрут и план изготовления коленчатого вала

1. Анализ влияния точности установки на повышение точности формы путем распределения припуска

Известно, что погрешность исходной заготовки копируется на обработанной поверхности в виде одноименной погрешности меньшей величины. Во всей технологической цепи операций действует закон затухающего копирования макроотклонений. Причиной копирования является наличие упругих деформаций технологической системы (ТС), которые порождаются нестабильностью сил резания и являются одной из причин погрешностей формы обработанной детали.

Тот же эффект нестабильности сил резания проявляется при неправильной установке заготовки перед обработкой. Если даже заготовка имеет цилиндрическую поверхность идеальной формы, то при смещении оси вращения цилиндра при обработке возникает определенная нестабильность сил резания и соответствующие отклонения формы поверхности детали. Особенно сложна установка заготовки перед первой операцией. Часто одной из важнейших задач, решаемых при выполнении первой операции, является обеспечение равномерного распределения припуска, так как считается, что это уменьшает рассеяние размеров, связанное с колебаниями упругих деформаций ТС.

Таким образом, одним из факторов, определяющих форму поверхности детали, являются упругие деформации ТС, порождаемые нестабильностью сил резания, которые определяются режимами резания. Например, составляющие силы резания при продольном и поперечном точении пропорциональны глубине t, подаче s и скорости v резания и могут быть оценены следующей эмпирической зависимостью:

P_{z, y, x} = C_pt^bs^mvⁿK_P, (5.1)

где Р_г — тангенциальная, Р_у — радиальная, Р_х — осевая составляющие силы резания Р. Значения постоянного коэффициента С_P и показателей степени b, т и п для конкретных условий обработки и для каждой из составляющих силы резания табулированы в справочниках. С учетом фактических условий резания составлены также таблицы и для коэффициентов, произведением которых определяется поправочный коэффициент Кр.

Приняв, что в рабочем диапазоне сил резания отношение упругого смещения у(Р) элементов ТС станка по нормали к обработанной поверхности к силе Ру постоянно, можно утверждать, что соответствующие упругие деформации пропорциональны значению Р_y, а следовательно, и произведению C_pt^bs^mvⁿK_p из формулы (5.1). При фиксированных значениях s и v смещение у(Р) в рабочем диапазоне сил резания пропорционально глубине резания, взятой в степени b, а именно:

y(P)=Ct^b, (5.2)

где С — коэффициент пропорциональности.

Колебания припуска на обработку детали, связанные с погрешностью заготовки и распределением припуска при наладке станка, изменяют глубину резания. Отметим также, что при черновой обработке глубину резания, как правило, назначают максимальной. С другой стороны, припуск не может быть постоянным даже в пределах одной заготовки, так как толщина слоя металла, удаляемого с поверхности, непостоянна.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что распределение припуска по обрабатываемой поверхности при фиксированных значениях подачи и скорости резания определяет смещение у(Р). В свою очередь, на распределение припуска в значительной степени влияет положение заготовки на рабочей позиции, зависящее от выбора технологических баз, процессов базирования и закрепления заготовки. Учитывая это, поставим задачу путем выбора технологических баз и последующего базирования уменьшить упругие деформации элементов ТС станка и тем самым повысить точность формы обработанной детали.

1. Выбор технологических баз

Теоретическая схема базирования представлена на плане обработки и представляет собой схему расположения на технологических базах заготовки "идеальных" точек, символизирующих позиционные связи заготовки с принятой схемой координат станочного приспособления.