125898 (690748), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таблица №1
Размеры, мм | Допуски, мм | Припуски, мм | Расчет размеров заготовки, мм | Окончательн. размеры, мм |
Ø55 | ±2,4 | 3,8 | Ø55+(2.3,8)±2,4= Ø62,6±2,4 | Ø63±2,4 |
Ø65 | ±2,8 | 4,2 | Ø65+(2.4,2)±2,8= Ø73,4±2,8 | Ø73±2,8 |
Ø75 | ±2,8 | 4,2 | Ø75+(2.4,2)±2,8= Ø83,4±2,8 | Ø83±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: γ – плотность материала, кг/м3. Для стали: γ=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 |
Ø55 | +2,4 -1,2 | 3,1 | Ø55+(2.3,1)= Ø61,2 | Ø 61 |
Ø60 | +2,4 -1,2 | 3,1 | Ø60+(2.3,1)= Ø66,2 | Ø 66 |
Ø65 | +2,4 -1,2 | 2,8 | Ø65+(2.2,8)= Ø70,6 | Ø 71 |
Ø75 | +2,4 -1,2 | 2,8 | Ø75+(2.2,8)= Ø80,6 | Ø 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=ξ.FМ.(Рп + ξ. π. l),
где ξ – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; ξ=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,
Bп.ср – средняя ширина поковки в плане,
σв - предел прочности штампуемого материала, σв=598 МПа [2]
Dпр=1,13 , Fп=
, Bп.ср=
.
Dпр = мм
Fп=18861 мм2;
Bп.ср=18861/281=67 мм
, МН
По расчетному усилию штамповки выбираем пресс с усилием 25 МН и примерной производительностью 180 шт./ч.
-
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.
Сзаг. = 0,29. 1,03. 0,7. 0,93. 1,21. 0,77 =0,181 руб./кг
Определяем стоимость механической обработки по формуле:
Смех. = Сс + Ем. Ск, руб./кг;
где Сс = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];
Ск = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];
Ем = 0,1 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].
Смех. = 0,495 + 0,1. 1,085 = 0,6035 руб./кг
Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной Сотх. = 0,0144 руб./кг.
Определим общую стоимость заготовки, получаемую по методу литья:
Ст = 0,181. 9,47 + 0,6035. (9,47–6,29) – 0,0144. (9,47–6,29) = 3,587 руб.
Для заготовки, получаемой методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:
Сзаг=Сшт. hT. hC. hB. hM. hП, руб./кг,
где
hT =1 – 2-ой класс точности;
hC =0,75 – 1-ая группа сложности получения заготовки;
hB =0,87 – так как масса заготовки находится в пределах 4…10 кг;
hM =1 – так как сталь углеродистая;
hП =1;
Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет Сшт = 0,315 руб./кг
Сзаг. = 0,315. 1. 0,75. 0,87. 1. 1 = 0,21 руб./кг
Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:
Ст = 0,21. 8,44 + 0,6035. (8,44–6,29) –0,0144. (8,44–6,29) = 3,039 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).
Составим уравнения замыкающих операционных припусков:
5.2 Расчёт припусков
Определим минимальные значения операционных припусков по формуле:
Zimin=(Rz + h)i-1 +СФ – черновая операция (5.3)
Zimin=(Rz + h+Δ)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]);
Δ 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 |
ω [Z105] min = 3,2 + 1,2 = 4,4 мм;
ω [Z705] min = 5 + 3,2 + 1,2+0,3 = 9,7 мм;
ω [Z410] min = = 5,68 мм;
ω [Z510] min = = 6,86 мм;
ω [Z610] min = = 6,86 мм;
ω [Z210] min = 0,3 + 0,25 + 1,2 = 1,75 мм;
ω [Z310] min = = 4,7 мм;
ω [Z615] min = 0,3 + 0,27 = 0,57 мм;
ω [Z515] min = 0,3 + 0,28 = 0,58 мм;
ω [Z215] min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;
ω [Z315] min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;
ω [Z530] min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм;
ω [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
5.3 Расчёт 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.
-
[Л30] = – П30 - Э 05 + [М05]; П30= – [Л30] – Э05 +[М05];
П30= 275 – 6,41 – 110 = 158,59 мм;
-
[Н] = [М05] – О10; О10 = [М05] - [Н];
[О10] = 275 – 145 = 130 мм;
-
[Ж30] = – Т30 – Я05 + [М05]; Т30 = [М05] – Я05 – [Ж30];
Т30= 275 – 6,41 – 45 = 223,59 мм;
-
[З15] = – С15 + [М05]; С15 = [М05] - [З15];
С15= 275 – 115 = 160 мм;
-
[К15] = – Р15 + [М05]; Р15 = [М05] – [К15];
Р15= 275 – 60 = 215 мм;
-
[Z230] = – Т30 – Я05 + Т15; Т15 = [Z230] + Т30 + Я05;
Т15 = 223,59 + 6,41 + 0,36 = 230,36 мм;
-
[Z530] = П15 – Э05 – П30; П15 = [Z530] + Э05 + П30;
П15 = 0,36 + 6,41 + 158,59 = 165,36 мм;
-
[Z215] = – Т15 + Т10; Т10 = [Z215] + Т15;
Т10 = 0,495 + 230,36 = 230,855 мм;
-
[Z315] = – С15 + С10; С10 = [Z315] + С15;
С10 = 0,495 + 160 = 160,495 мм;
-
[Z615] = Р10 - Р15; Р10 = [Z615] + Р15;
Р10 = 0,495 + 215 = 215,495 мм;
-
[Z515] = П10 – П15; П10= [Z515] + П15;
П10 = 0,5 + 165,36 = 165,86 мм;
-
[Z210] = – Т10 + [М05] – Ж05; Ж05 = [М05] – Т10 – [Z210];
Ж05 = 275 – 230,855 – 2,23 = 41,915 мм;
-
[Z105] = – Ж05+ Ж00; Ж00 = [Z105] + Ж05;
Ж00 = 3,5 + 41,915 = 45,415 мм;
-
[Z705] = М00 – Ж00+ Ж05 – [М05]; М00 = [Z705] + Ж00 – Ж05 + [М05];
М00 = 6,15 + 45,415 – 41,915 + 275 = 284,65 мм;
-
[Z310] = – С10 + [М05] – Ж05 + Ж00+З00; З00 = [М05] - [Z310] – С10 – Ж05 + Ж00;
З00 = 275 – 3,7 – 160,495 – 41,915 + 45,415 = 114,305 мм;
-
[Z610] = – К00 + М00 - Ж00 +Ж05-Р10; К00 = М00 - Ж00 +Ж05-Р10 – [Z610];
К00 = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 215,495 – 4,78 = 60,875 мм;
-
[Z510] = – Л00 + М00 – Ж00+Ж05-П10; Л00= М00 – Ж00+Ж05-П10 – [Z510];
Л00 = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 165,86 – 4,78 = 110,51 мм;
-
[Z410] = И00 + З00 – Ж00+Ж05-О10; И00 = Ж00 - Ж05 + О10 – З00 + [Z410];
И00 = 45,415 – 41,915 + 130 + 4,19 -114,305 = 23,385 мм;
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
6.1 Размерные 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).
Составим уравнения замыкающих операционных припусков:
[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;
– на остальных операциях:
Zimin=(Rz + h)i-1 (6.4)
[Z1310] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z1210] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z1110] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z1010] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z810] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z910] min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;
[Z1315] min = 0,08 + 0,1 + 0,02 = 0,2 мм;
[Z1215] min = 0,08 + 0,1 + 0,03 = 0,21 мм;
[Z815] min = 0,08 + 0,1 + 0,02 = 0,2 мм;
[Z915] min = 0,08 + 0,1 + 0,03 = 0,21 мм;
[Z1230] min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;
[Z1330] min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;
[Z830] min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм.
[Z930] min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;
[Z1235] min = 0,02 + 0,03 + 0,006 = 0,056 мм;
[Z835] min = 0,02 + 0,03 + 0,006 = 0,056 мм.
Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя формулы:
при n 4; (6.5)
при n 4; (6.6)
где: i – коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;
n – число звеньев в уравнении припуска;
– коэффициент соотношения между законом распределения величины Аi и законом нормального распределения.
Определяется по табл. 2.1, для эксцентриситетов = 0,127;
t – коэффициент риска, (t=3.0).
[Z1310] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z1210] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z1110] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z1010] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z810] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z910] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;
[Z1315] = 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1 = 0,22 мм;
[Z1215] = 0,06 + 0,03 + 0,04 + 0,1 = 0,23 мм;
[Z815] = 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1= 0,22 мм;
[Z915] = 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1= 0,23 мм;
[Z1330] = 0,075 + 0,02 + 0,02 + 0,06 = 0,175 мм;
[Z1230] = 0,075 + 0,02 + 0,03 + 0,06 = 0,185 мм;
[Z830] = 0,075 + 0,02 + 0,02 + 0,06 = 0,175 мм.
[Z930] = 0,075 + 0,02 + 0,03 + 0,06 = 0,185 мм;
[Z1235] = 0,04 + 0,006 + 0,02 + 0,075 = 0,141 мм;
[Z835] = 0,04 + 0,006 + 0,02 + 0,075 = 0,141 мм.
Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:
(6.7)
[Z1310] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z1210] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z1110] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z1010] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z810] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z910] max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;
[Z1315] max = 0,2 + 0,22 = 0,42 мм;
[Z1215] max = 0,21 + 0,23 = 0,44 мм;
[Z815] max = 0,2 + 0,22 = 0,42 мм;
[Z915] max = 0,21 + 0,23 = 0,44 мм;
[Z1230] max = 0,09 + 0,185 = 0,275 мм;
[Z1330] max = 0,09 + 0,175 = 0,265 мм;
[Z830] max = 0,09 + 0,175 = 0,265 мм.
[Z930] max = 0,09 + 0,185 = 0,275 мм;
[Z1235] max = 0,056 + 0,141 = 0,197 мм;
[Z835] max = 0,056 + 0,141 = 0,197 мм.
Определим средние значения операционных припусков по формуле:
(6.8)
[Z1310] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z1210] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z1110] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z1010] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z810] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z910] ср = 0,5(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;
[Z1315] ср = 0,5(0,2 + 0,42) = 0,31 мм;
[Z1215] ср = 0,5(0,21 + 0,44) = 0,325 мм
[Z815] ср = 0,5(0,2 + 0,42) = 0,31 мм;
[Z915] ср = 0,5(0,21 + 0,44) = 0,325 мм;
[Z1230] ср = 0,5(0,09 + 0,275) = 0,1825 мм;
[Z1330] ср = 0,5(0,09 + 0,265) = 0,1775 мм;
[Z830] ср = 0,5(0,09 + 0,265) = 0,1775 мм.
[Z930] ср = 0,5(0,09 + 0,275) = 0,1825 мм;
[Z1235] ср = 0,5(0,056 + 0,197) = 0,1265 мм;
[Z835] ср = 0,5(0,056 + 0,197) = 0,1265 мм
6.3 Расчёт операционных размеров
Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений.
Найдем средние значения размеров, известных заранее:
[А35] = 55 мм; [А35]ср = 55,0115 мм;
[Б30] = 65 мм; [Б30]ср = 60,035 мм;
[В10] = 75 ± 0,37 мм; [В10] ср = 75 мм;
[Г10]= 65 ± 0,37 мм; [Г10]ср = 65 мм;
[Д35]= 60 мм; [Д35]ср = 60,0115 мм;
[Е30] = 55 мм; [Е30] ср = 55,035 мм;
Ч20 = 46 ±0,31 мм; Ч20ср = 46 мм;
Щ20 = 55 ± 0,37 мм; Щ20ср = 55 мм;
Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размеров, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.
-
[Z1235] = – Д35 + Е 1235 – 1805+ Е 1230-1805 + Д30;
Д30 = Д35 + [Z1235] – Е 1235 – 1805 - Е 1230-1805;
Д30 = 0,1265 + 60,0115 – 0,006 – 0,02 = 60,112 мм;
-
[Z835] = – А35+ Е 835 – 1805+ Е 830-1805 + А30;
А30 = А35 + [Z835] – Е 835 – 1805 - Е 830-1805;
А30 = 55,0115 + 0,1265 – 0,006 – 0,02 = 55,112 мм;
-
[Z930] = – Б30 + Е 930 – 1805 + Е 915-1805 + Б15;
Б15 = Б30 + [Z930] – Е 930 – 1805 – Е 915-1805;
Б15 = 65,035 + 0,1825 – 0,02 – 0,03 = 65,1675 мм;
-
[Z830] = – А30 + Е 830 – 1805 + Е 815-1805 + А15;
А15 = А30 + [Z830] – Е 830 – 1805 – Е 815-1805;
А15 = 55,112 + 0,1825 – 0,02 – 0,02 = 55,2545 мм;
-
[Z1330] = – Е30 + Е 1330 – 1805 + Е 1315-1805 + Е15;
Е15 = Е30 + [Z1330] – Е 1330 – 1805 – Е 1315-1805;
Е15 = 55,035 + 0,1825 – 0,02 – 0,02 = 55,1775 мм;
-
[Z1230] = – Д30 + Е 1230 – 1805 + Е 1215-1805 + Д15;
Д15 = Д30 + [Z1230] – Е 1230 – 1805 – Е 1215-1805;
Д15 = 60,112 + 0,1825 – 0,02 – 0,03 = 60,2445 мм;
-
[Z915] = – Б15 + Е 915 – 1805 + Е 910-1805 + Б10;
Б10 = Б15 + [Z915] – Е 915 – 1805 – Е 910-1805;
Б10 = 60,1675 + 0,325 – 0,03 – 0,04 = 60,4225 мм;
-
[Z815] = – А15 + Е 815 – 1805 + Е 810-1805 + А10;
А10 = А15 + [Z815] – Е 815 – 1805 – Е 810-1805;
А10 = 55,2545 + 0,31 – 0,02 – 0,04 = 55,5045 мм;
-
[Z1215] = – Д15 + Е 1215 – 1805 + Е 1210-1805 + Д10;
Д10 = Д15 + [Z1215] – Е 1215 – 1805 – Е 1210-1805;
Д10 = 60,2445 + 0,325 – 0,03 – 0,04 = 60,4995 мм;
-
[Z1315] = – Е15 + Е 1315 – 1805 + Е 1310-1805 + Е10;
Е10 = Е15 + [Z1315] – Е 1315 – 1805 – Е 1310-1805;
Е10 = 55,1775 + 0,31 – 0,02 – 0,04 = 55,4275 мм;
-
[Z910] = – Б10+ Е 910 – 1805+ Е 900-1805 + Б00;
Б00 = Б10+ [Z910] – Е 910 – 1805- Е 900-1805;
Б00 = 60,4225 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 62,6425;
-
[Z810] = – А10+ Е 810 – 1805+ Е 800-1805 + А00;
А00 = А10+ [Z810] – Е 810 – 1805- Е 800-1805;
А00 = 55,5045 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 57,7245;
-
[Z1010] = – В10+ Е 1010 – 1805+ Е 1000-1805 + В00;
В00 = В10+ [Z1010] – Е 1010 – 1805- Е 1000-1805;
В00 = 75 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 77,22;
-
[Z1110] = – Г10+ Е 1110 – 1805+ Е 1100-1805 + Г00;
Г00 = Г10+ [Z1110] – Е 1110 – 1805- Е 1100-1805;
Г00 = 65 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 67,22;
-
[Z1210] = – Д10+ Е 1210 – 1805+ Е 1200-1805 + Д00;
Д00 = Д10+ [Z1210] – Е 1210 – 1805- Е 1200-1805;
Д00 = 60,4995 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 62,7195;
-
[Z1310] = – Е10+ Е 1310 – 1805+ Е 1300-1805 + Е00;
Е00 = Е10+ [Z1310] – Е 1310 – 1805- Е 1300-1805;
Е00 = 55,4275 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 57,6475.
Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в радиальном направлении:
Таблица 6.1. Значения операционных размеров в радиальном 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 |
2А00 | 57,3545 | 58,0945 | 57,7245 | 57,7245 ± 0,37 |
2Б00 | 62,2725 | 63,0125 | 62,6425 | 62,6425 ± 0,37 |
2В00 | 76,85 | 77,59 | 77,22 | 77,22 ± 0,37 |
2Г00 | 66,85 | 67,59 | 67,22 | 67,22 ± 0,37 |
2Д00 | 62,3495 | 63,0895 | 62,7195 | 62,7195 ± 0,37 |
2Е00 | 57,2775 | 58,0175 | 57,6475 | 57,6475 ± 0,37 |
2А10 | 55,3545 | 55,6545 | 55,5045 | 55,5045 ± 0,15 |
2Б10 | 59,9725 | 60,2725 | 60,4225 | 60,4225 ± 0,15 |
2В10 | 74,85 | 75,15 | 75 | 75 ± 0,15 |
2Г10 | 64,85 | 65,15 | 65 | 65 ± 0,15 |
2Д10 | 60,3495 | 60,6495 | 60,4995 | 60,4995 ± 0,15 |
2Е10 | 55,2775 | 55,5775 | 55,4275 | 55,4275 ± 0,15 |
2А15 | 55,2175 | 55,2915 | 55,2545 | 55,2545±0,037 |
2Б15 | 65,1305 | 65,2045 | 65,1675 | 65,1675±0,037 |
2Д15 | 60,2075 | 60,2815 | 60,2445 | 60,2445±0,037 |
2Е15 | 55,1405 | 55,2145 | 55,1775 | 55,1775±0,037 |
2А30 | 55,089 | 55,135 | 55,112 | 55,112±0,023 |
2Б30 | 65,012 | 65,058 | 65,035 | 65,035±0,023 |
2Д30 | 60,089 | 60,135 | 60,112 | 60,112±0,023 |
2Е30 | 55,012 | 55,058 | 55,035 | 55,035±0,023 |
2А35 | 55,002 | 55,021 | 55,0115 | 55,0115±0,0095 |
2Д35 | 60,002 | 60,021 | 60,0115 | 60,0115±0,0095 |
Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в радиальном направлении.
7. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных диаметральных размеров
7.1 Определение операционных диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом
Расчётно-аналитическим методом определим припуски на поверхность 8 55k6 ( ), являющуюся наиболее точной.
Качество поверхности после штамповки по прил. 4 [3]:
Rz = 100 мкм, h = 200 мкм.
Качество поверхности после механической обработки по данным прил. 4 [3] следующие:
-
Растачивание черновое Rz = 80 мкм, h = 100 мкм;
-
Растачивание чистовое Rz = 30 мкм, h = 40 мкм;
-
Шлифование черновое Rz = 20 мкм, h = 30 мкм;
-
Шлифование чистовое Rz = 5 мкм, h = 15 мкм
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 мм
Определим 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)
2А35 min = 55,002 мм;
2А35 max = 55,021 мм;
2А30min = 2А35min + = 55,002 + 0,148= 55,15 мм;
2А15min = 2А30 min + = 55,15 + 0,204 = 55,354 мм;
2А10min = 2А15 min + = 55,354 + 0,456 = 55,81 мм;
2А30 max = 2А30min + T2А30 = 55,15 + 0,046 = 55,196 мм;
2А15max = 2А15min + T2А15 = 55,354 + 0,074 = 55,428 мм;
2А10 max = 2А10min + T2А10 = 55,81 + 0,3 = 55,11 мм;
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. 8 55k(+2+0,21))
Технологические переходы | Элементы припуска, мкм | Расчет- ный припуск 2Zmin, мм | Допуск TD, мм | Предельные размеры заготовки | Предельные припуски, 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 |
7.2 Сравнение 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
-
Справочник технолога машиностроителя/ Под редакцией А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1,2.
-
Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: – 4‑е изд., перераб. и доп. – Выш. школа, 1983, ил.
-
Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник – М.: Машиностроение, Ленинград, 1983 год.
-
Михайлов А.В. Методическое указание «Определение операционных размеров механической обработки в условиях серийного производства»
Тольятти, 1992 год.
-
Методические указания Боровкова.