1 ВВЕДЕНИЕ
Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при производстве основной продук-ции. В общих случаях эти потребности могут быть удовлетворены только с помо-щью новых технологических процессов и новых машин, необходимых для их вы-полнения. Следовательно, стимулом к созданию новой машины всегда является новый технологический процесс, возможность которого зависит от уровня научно-го и технического развития человеческого общества.
Путь создания машины сложен. Замысел к созданию, выражается в виде фор-мулировки служебного назначения машины, являющегося исходным документом в проектировании машины. Для изготовления спроектированной машины разраба-тывают технологический процесс и на его основе создают производственный про-цесс, в результате которого получается машина, нужная для выполнения техноло-гического процесса изготовления продукции и удовлетворения возникшей потреб-ности.
Машина полезна лишь в том случае, если она обладает надлежащим качест-вом, т.е. способностью удовлетворить потребности необходимые для ее создания.
Создавая машину, человек решает две задачи:
1. Сделать машину качественной и обеспечить экономию труда в получе-нии производимой с ее помощью продукцией;
2. Затратить меньшее количество труда в процессе создания и обеспече-ния качества самой машины.
Производственный процесс изготовления машин является системой связи свойств материалов, размерных, информационных, временных и экономических. Технология машиностроения исследует эти связи с целью решения задач обеспе-чения в процессе производства, требуемого качества машины, наименьшей себе-стоимости и повышения производительности труда.
На машиностроительных заводах успешное внедрение новой техники зависит от степени его оснащения современной технологической оснасткой. Для всех ви-дов технологической оснастки характерно наличие значительного числа деталей, разнообразной и сложной формы. Большинство деталей в процессе изготовления подвергается различным видам обработки, механической, термической, электро-химической и т.д.
Обработка металлов режущим инструментом в современном машинострои-тельном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий.
Получение новых поверхностей путем деформирования поверхностных слоев материала с образованием стружки называется обработка резанием.
При обработке резанием в среднем 20% материала превращается в стружку, но широкое развитие получают детали с малыми отходами (точное литье, обработ-ка давлением). Однако обработка металлорежущими инструментами при изготов-лении высокоточных деталей остается одним из главных средств в машинострое-нии.
Производительность процесса обработки зависит от режимов резания (скоро-сти, глубины, подачи) а, следовательно, от материала режущей части инструмента, его конструкции, геометрических параметров, лезвий инструмента и т.д. В ди-пломном проекте для расчета режимов резания применяется аналитический метод.
Современное производство предъявляет повышенные требования к техноло-гической оснастке: точность базирования изделий, жесткость, обеспечивающая полное использование мощности оборудования на черновых операциях и высокую точность обработки на чистовых операциях, высокая гибкость, сокращающая вре-мя на наладку и замену оснастки, универсальность, позволяющая обрабатывать из-делия определенного типа размеров с минимальным временем на переналадку, на-дежность и взаимозаменяемость.
Дипломный проект является большой самостоятельной работой будущего технолога, направленной на решение конкретных задач в области совершенствова-ния технологии, организации производства и улучшение технико-экономических показателей работы участка. Наряду с этим дипломное проектирование закрепляет умение студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, но-мограммами, нормами и расценками умело, сочетая справочные данные с теорети-ческими знаниями, полученными в процессе изучения курса. Проект закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических знаний.
Дипломный проект представляет собой расчетно-графическую работу, в ко-торой обобщаются все технологические познания и навыки, приобретенные за время обучения. В дипломном проекте содержатся моменты, определяющие пони-мание дипломантом значения для народного хозяйства той отрасли промышленно-сти, в которой разрабатывается дипломный проект. Максимальное приближение дипломного проекта к реальным условиям производства повышает заинтересован-ность дипломанта в более глубокой разработке проекта.

3.4 Расчет межоперационных размеров и припусков на обработку
3.4.1 Аналитический расчет припусков на наружную цилиндрическую поверхность вал-шестерни

Заготовка – поковка штампованная;
материал - сталь 45;
масса заготовки- 8,25 кг;
масса детали - 5,89 кг;
поверхность ?
способ крепления – в центрах.
Обеспечение минимальных припусков и максимально возможных допусков на обработку при заданном уровне качества изделия является одной из важнейших задач машиностроения. Для эффективного решения этой задачи используется размерный анализ конструкций и технологических процессов.
Размерная схема технологического процесса обработки вала-шестерни диаметра ? рисунок 3.4.

а б

Рисунок 3.4 Размерная схема (а) и совмещенный граф (б) для определения диаметральных операционных размеров вала-шестерни
Маршрут обработки:
- точение черновое;
- точение чистовое;
- шлифование.

Формула для обработки наружных поверхностей [24]:
2zi min=2[(Rz+Т)i-1+ ]; (3.10)
Точение черновое:
Значение Rz и Т берем из заготовки [24, стр.185]
Rz пок=200, Тпок=250 (16 квалитет);
Погрешность базирования - ?i=0.
Определяем кривизну заготовки [24, стр.186]
?к = ?к•l = 1,8•408 =734 мкм = 0,734 мм. (3.11)
где l = 408 мм – длина детали.
Определяем погрешность центрирования [48, стр.178]
?ц = 0,25•Тdпок =0,25•1,6 =0,4 мм, (3.12)
где Тпок=1,6 мм – допуск заготовки.
Суммарное значение
??пок= = =0,84 мм. (3.13)
Припуск на черновую обработку min
2zт. черн min=2[(200+250)+ ]=2580 мкм = 2,58 мм.
Точение чистовое:
Rzт. черн.=125, Тт. черн=120.
Остаточное отклонение расположения заготовки после обработки
?ост = Ку•?к = 0,05•840 = 42 мкм (3.14)
где Ку – коэффициент уточнения [48, стр.190];
?к =734 мкм - кривизна заготовки.
Припуск на чистовую обработку
2zт. чист min=2[(125+120)+ ]=574 мкм = 0,574 мм.

Шлифование:
Rzш.=5, Тш.=5.
Остаточное отклонение расположения заготовки после обработки
?ост = Ку•?к = 0,02•840 = 16,8 мкм (3.15)
Припуск на шлифование
2zш. т. min=2[(5+5)+ ]=53,6 мкм = 0,053 мм.
Определение допусков на деталь:
размер детали dmax=40,025 мм, dmin=40,009 мм.
Определение размеров под шлифование:
dmin ш.= dmin д +2zш. min= 40,009+0,053 =40,062 мм = 40,06 мм; (3.16)
dmax ш.=dmin ш.+Tdш.= 40,062+0,025=40,087 мм = 40,085 мм. (3.17)
Определение размеров под чистовое точение:
dmin т. чист.= dmin ш.+2zт. чист. min= 40, 062+0,574 =40,636 мм = 40,64 мм; (3.18)
dmax т. чист.=dmin т. чист.+Tdш. ч.= 40,636+0,39 =41,026 мм = 41,03 мм. (3.19)
Определение размеров под черновое точение:
dmin т. черн.= dmin т. чист.+2zт. черн. min= 40, 636+0,84 =41,476 мм = 41,48 мм; (3.20)
dmax т. черн.=dmin т. черн.+Td т. черн.= 41,476+1,6 =43,076 мм = 43,08 мм. (3.21)
Припуск на черновую обработку max
Точение черновое:
2zт. черн max=2zт. черн min+Tdпок- Td т. черн=2580+1600-390 = 3790 мкм (3.22)
Точение чистовое:
2zт. чист max=2zт. чист min+Td т. черн - Td т. чист=574+390-100 = 864 мкм (3.23)
Шлифование:
2zш max=2zш. min+Td т. чист - Td ш.=53,6+100-16 = 137,6 мкм (3.24)
Все значения заносим в таблицу 3.11.

Таблица 3.11 Результаты расчетов припусков
Элемент. поверхн.
детали и
маршрут
обработ. IT Элементы припуска 2zmin Расчетный
Размер, мм Td мкм Принимаемые
размеры Предельн.
припуски
Rz h ? ?i dmax dmin 2zmax 2zmin
Заготовка 16 200 250 840 - - 41,476 1600 43,08 41,48 - -
Черновое
точение 13 125 120 42 0 2580 40,636 390 41,03 40,64 3790 2580
Чистовое
точение 10 40 40 16,8 0 574 40,062 100 40,085 40,06 864 574
Шлифование 6 2,5 5 - 0 53,6 40,009 16 40,025 40,009 137,6 53,6

Расчет общего припуска
2z0 min= ?2z min =2580+574+53,6 = 3207,6 мкм (3.25)
2z0 max= ?2z max=3790+864+137,6 = 4791,6 мкм (3.26)
Проверка:
Tdпок-Tdд=2zmax-2zmin = 1600-16 = 4791,6-3207,6 = 1584 мкм = 1,6 мм (3.27)
По результатам расчетов строим схему допусков и припусков рисунок 3.5.

10 ВЫВОДЫ

В настоящем дипломном проекте, после анализа базового технологического процесса изготовления деталей вал-шестерня и вал ступенчатый выполнены следующие мероприятия по его усовершенствованию:
1. Разработан и обоснован рациональный метод получения исходной заготовки. Здесь же рассчитаны технически обоснованные припуски на обработку;
2. Для выполнения токарных операций (которые занимают значительную часть времени при изготовлении деталей) предложена замена универсального станка с ручным приводом (16К20), который использовался при базовом техпроцессе – на станок с ЧПУ (16К20Ф3), что позволит в 2 - 4 раза повысит производительность и в 1,5 - 2 раза сократить сроки подготовки производства, а также улучшить качество деталей;
3. Так же для фрезерной операции (фрезерование шпоночного паза) и зубофасочной операций предложено произвести замену станков на более производительные и более эффективные.
4. Для разработанного технологического процесса назначен оптимальный маршрут обработки, рассчитаны оптимальные режимы резанья, технически обоснованные нормы времени. Разработан комплект технологических карт, отдельно разработана наладка на фрезерную операцию.
5. На фрезерную операцию разработано специальное быстродействующее зажимное устройство с гидроприводом, обеспечивающее эффективность ее выполнения.
В спецчасти дипломного проекта произведен анализ показателей технологической подготовки производства, выполнено сравнение типовых численных значений со значениями для РМЦ ОАО «Криворожстали», полученных на основании сбора статистических данных.
Экономическим результатом введения новых станков марки 16К20 Ф-3 составит – 332438,4 грн. Срок окупаемости капиталовложений по предложенному проекту составляет – 0,21 года.

11 ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК


l. Aнурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. - М.: Машиностроение. 1982г.
2. ГОС'ТЗ.1107-81 Базирование и базы в машиностроении.
3. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. –Минск: Высшая школа 1983г. - 256с.
4. ГОСТ 7829-70 Поковки из углеродистой и легированной стали, изготавли-ваемые свободной копкой на молотах.
5. ГОСТ 2590-88 (СТ СЭП 3398-82) Прокат стальной горячекатаный круг-лый.
6. ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные
7. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология ма-шиностроения» -М: Машиностроение 1985г. - 184с.
8. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х т. / Мягков В.Д. и др. Л.: Маши-ностроение 1983г. т.1 -450 с., т.2 -448с.
9. Егоров M.Е. и др. Технология машиностроения - М. Машиностроение 1976г.-326с.
10. ЕСТПП ГОСТ 14.305-73.
11. Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промыш-ленных роботов. - М.: Машиностроение. 1987г.- 111с.
12. Koлкеp Я.Д., Руднев O.И. Базирование и базы в машиностроении: Учеб-ное пособие - К.: Вища шк. 1991г. -100с.
13. Классификатор ЕСКД. Иллюстрированный определитель деталей. Клас-сы 71. 72. 73. 74. 75, 76 •М.: Издательство стандартов, 1986. 6 книг.
14. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Вибір та техніко-єкономіче обгрунтування методу одержання заготовок" / Марутов В.О., Скляр Ю.М., Цивінда Н.І. Кривий Ріг KTУ 1995р.
15. Методичні вказівки до виконання практичних робіт по курсу "Техноло-гія обробки типових деталей" ”Відпрацювання деталі на технологічність" / Цивінда H.I, кафедра ТМ. Кривий Piг, КТУ, 2003р.
16. Методичні вказівки до виконання практичних робіт по курсу "Технологія обробки типових деталей" "Вибір типу виробництва та методу роботи" /Цивінда Н.І, Кафедра ТМ, Кривий Ріг, КТУ, - 2003р.
17. Марочник сталей и сплавов /В. Г. Сорокин. А.В. Волосникова. С.А. Вяткин, - М.: Машиностроение, 1989. -640 с.
18. Обработка металлов резанием: Справочник технолога. / Под общ. ред. Панова Л.Л. - М.: Машиностроение, 1988г. - 736с.
19. Обшемашиностроительные нормативы норм времени и режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках с ЧПУ и мно-гоцелевых станках. В 2 ч.- М.: Машиностроения, 1976г.
20. Режимы резания металлов: Справочник / под ред. Ю.В. Барановского - М.: Машиностроение, 1972г. -107 с.
21. Руденко П.А. Проектирование и производство заготовок в машинострое-нии: Учебное пособие - К.: Вища шк. 1991 г. -247с
22. Рыков И.И. Типовой ценник на специальный инструмент и технологиче-скую оснастку в условно-эквивалентном измерении - М. Машиностроение, 1968г.
23. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1 / под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К - М.: Машиностроение 1986г. - 656с.
24. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 / под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение 1986г. - 687с
25. Справочник по обработке металлов резанием / под ред. Ф.Н. Абрамова. - К.; Техника. 1983г.
26. Справочник металлиста / Под ред. Малова А.П. М.: Машиностроение том 1-3, 1977г. - 720с
27. Станочные приспособления, в 2-х томах/ под ред. Вардашкина Б.А. и др.М.: Машиностроение. 1986г.
28. Технология машиностроения, 2 кн./ под. ред. Г.Н. Мельникова М.: МВТУ, 2002г
29. Технология машиностроения (специальная часть)/ Гусев А.А. и др.: Учебник. - М.: Маши¬ностроение 1986г. - 486с.
30. Худобин Л.В. и др. Курсовое проектирование по технологии машино-строения Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1989г.
31. Шатии В.И., Денисов И.С. Режущий и вспомогательный инструмент; Справочник. - М.: Машиностроение, 1968г.
32. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение па. станках с ЧПУ. -М.: Ма-шиноетроение.1986г.-250с.
33. Соломин И.С., Соломин С.М. Расчет сборочных и технологических раз-мерных цепей. - М.: Машиностроение 1982г. -142с.
34. Шеремет В.О. та ін. Охорона праці на гірничо-металургійному підприєм-стві. Навчальній посібник ч. 1. Дн-к., Січ, 2002г. -376 с.
35. Долин П.А Справочник по технике безопасности. 6-е издание. -М.: Энер-гоатомиздат, 1984г. -824 с.
36. Обработка металлов резанием под ред. Монахова Г.А. М.: Маши¬ностроение 1974г.
37. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности 7.090202. И.С. Цехмистро, А.Е. Проволоцкий, - Днепропетровск.: ГМетАУ, 1998. – 55 с.
38. Методические указания по оформлению дипломных и курсовых проектов для студентов инженерных специальностей НМетАУ и ГИПОмет/ А.Е. Проволоц-кий, В.Е. Кузнецов, В.М. Ласкин. – Днепропетровск.: НМетАУ-ГИПОмет, 2003. – 53 с.