Изготовление корпуса шарикоподшипника

Содержание

1. Назначение детали в узле

2. Определение годового объема выпуска и типа производства

3. Анализ технологичности конструкции детали

4. Выбор и обоснование способа получения заготовки и ее расчет

5. Выбор технологических баз

6. Разработка маршрута обработки заготовки

7. Расчет операционных припусков

8. Расчет режимов резания

9. Расчет контрольно-измерительного инструмента

10. Проектирование станочного приспособления

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

1. Назначение детали в узле

Корпус шарикоподшипника представляет собой стальной штамповочный стакан с опорным фланцем и внутренней расточкой под шарикоподшипник. Корпус шарикоподшипника является одной из основных корпусных деталей вертикального привода сепаратора СЛ-5.

Сепаратор СЛ-5 предназначен для центробежной очистки от механических примесей и воды топлива и минеральных масел дизельных и турбинных установок для судов и других энергетических установок.

Вертикальный привод передает вращение от эл. двигателя мощностью 15 кВт к барабану сепаратора( скорость вращения около 5000 об/мин). Вал привода установлен в двух шарикоподшипниках: верхнем - радиальном и нижнем - радиально-сферическом.

Рассматриваемый корпус шарикоподшипника является местом установки верхнего радиального шарикоподшипника, который воспринимает радиальные нагрузки, возникающие в барабане сепаратора при его вращении.

2. Определение годового объема выпуска и типа производства

N=mM (1+γδ/100) = 3Ч12000(1+6Ч3/100)=57600,

Где: m – количество одноименных деталей в машине;

М=12000 – годовой объем выпуска машин;

γ – 5…10 количество запасных частей в процентах;

δ – 2…6 процент брака и технологических потерь, включая детали используемые для настройки станка, в процентах.

N=57600 – производство крупносерийное серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально–сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

3. Анализ технологичности конструкции детали

Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса, и его оснащение, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства.

При оценке технологичности учитываются следующие характеристики:

конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

детали должны изготовляться из стандартных унифицированных заготовок или заготовок полученных рациональным способом;

размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;

физико-химические и механические свойства и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления;

показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.

Технологичность детали характеризуется коэффициентом использования материала.

4. Выбор и обоснование способа получения заготовки

В подъемно-транспортном машиностроении для изготовления деталей машин и механизмов используются разнообразные заготовки. Основные виды черновых заготовок следующие: прокат, литье, полученные давлением, полученные формообразованием.

Необходимость соблюдения требований чертежей, заданных припусков поверхностей, твердости и обрабатываемости определяет следующие основные требования к заготовкам:

поверхности, используемые как базовые в процессе дальнейшей обработки, должны быть гладкими, без прибылей, литейных или штамповочных уклонов, без заусенцев и линий разъема форм;

для устранения внутренних напряжений заготовки должны подвергаться термической обработке: отжигу и нормализации;

для улучшения условий обрабатываемости отливки должны быть очищены от литников, прибылей, заливов и других неровностей;

при наличии искривления заготовок из сортового проката, они подвергаются правке (на прессах, ударным способом, на правильно-калибровочных вальцах и т.п.);

при изготовлении заготовок любого вида всегда должно обеспечиваться получение заготовки минимальной массы, то есть заготовки с минимальными припусками.

Рассматривая наиболее распространенные варианты получения заготовок, я пришел к выводу, что для моего задания наиболее подходит заготовка, полученная штамповкой. Т.к. снижается расход металла при механической обработке, что ведет к понижению себестоимости.

Также я рассматривал и другой вариант получения заготовки – прокатом. Но в этом методе получения заготовок есть недостатки: большое количество металла уходит в стружку, материал расходуется нерационально

Рациональность выбора заготовки с точки зрения экономии материала определяется коэффициентом использования материала:

, [ист.2, с.23]

где Q₁ – масса детали;

Q₂ – масса заготовки.

Т.к. Кm=0,73, то можно сделать вывод, что материал расходуется рационально.

5. Выбор технологических баз

Базой называется поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей (ось, точка...) принадлежащее заготовке и используемое для базирования. Различают базы конструкторские, технологические, измерительные и т.д.

Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия при его изготовлении или сборке.

Выбор технологических баз является одной из сложных задач проектирования технологического процесса. От правильного выбора технологических баз в значительной мере зависят:

- Точность получения заданных размеров;

- Правильность взаимного расположения поверхностей;

- Степень сложности технологической оснастки, режущего и измерительного инструментов.

1. Для обработки торцов технологической базой является поверхность Ж145 и Ж185 закрепленной в трехкулачковом патроне.

2. При обработке поверхностей Ж185, Ж110, Ж91 и Ж77 базой является поверхность Ж145, закрепленной в трехкулачковом патроне, а при обработке поверхностей Ж145, Ж120, Ж119, Ж135 и Ж175 базой является поверхность Ж185, закрепленной в трехкулачковом патроне.

3. При обработке пазов на торце заготовку устанавливаем на призматические губки, базой является, поверхность Ж185, прижимаем двойным зажимом.

4. При прорезании пазов на поверхности Ж145 базой является поверхность Ж185 зажимаемая двойным зажимом и устанавливается на призматические губки.

5. При сверлении отверстий базовой поверхностью является Ж185 зажимаемая двойным зажимом и устанавливается на призматические губки.

6. Разработка маршрута обработки заготовки

Маршрутное описание технологического процесса это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и режимов обработки.

Операция 001 Заготовительная:

Заготовку получаем штамповкой

Операция 005 Токарная (черновая):

Подрезать торец в размер 102 мм .

Точить торец Ж185 в размер 18мм.

Точить поверхности Ж93 мм, Ж185мм на длину 18 мм и 18мм соответственно.

Расточить поверхность Ж76мм на длину 33мм.

Операция 010 Токарная (черновая):

Подрезать торец в размер 100мм.

Точить торец Ж185 в размер 69мм.

Точить поверхность Ж147 мм на длину 69мм.

Расточить поверхность Ж119,5 на длину 67мм.

Операция 015 Токарная (чистовая):

Точить торец Ж185 в размер 20мм.

Точить поверхность Ж91 мм на длину 18 мм.

Расточить поверхность Ж77 на длину 33мм.

Снять две фаски 1Ч45⁰ на Ж91 и Ж185.

Операция 020 Токарная (чистовая):

Расточить Ж175 на длину 5мм до Ж145.

Точить паз Ж144 на длину 19мм.

Операция 025 Токарная (чистовая):

Точить поверхность Ж145 мм на длину 69 мм.

Расточить поверхность Ж119,75 на длину 67мм.

Операция 030 Токарная:

Канавочным резцом точить канавку Ж121.

Операция 035 Токарная (тонкое растачивание):

Расточить поверхность Ж120 на длину 67мм.

Операция 040 Фрезерная:

Фрезеровать пазы 6 шт. на поверхности Ж145.

Операция 045 Фрезерная (чистовая):

Фрезеровать пазы 6 шт. на поверхности Ж145.

Операция 050 Сверлильная:

Сверлить 6 отв. Ж12мм.

Операция 055 Промывка.

Операция 060 Контрольная.

7. Расчет операционных припусков

В подъемно – транспортном машиностроении используют два метода определения припусков на обработку: опытно – статистический и расчетно – аналитический.

При расчетно-аналитическом методе промежуточный припуск на каждом технологическом переходе должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих переходах, а также исключались погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

Расчетно-аналитический метод.

Рассчитать поверхность Ж 120^+0,035.

Элементарная пов. детали и технологич. маршрут ее обработки.	Элементы припуска (мкм)				Допуск на изготовление δ (мкм)
	Rz	Т	ρ	e
Исходные данные: штамповка	240	250	46	-	1400
Растачивание черновое чистовое	50	50	1	200	540
	25	25	-	15	220
Тонкое растачивание	5	15	-	5	35

R_z – параметр шероховатости [ ист.2, стр.66 (табл.)]

Т– параметр изменения физико – механических свойств поверхностного слоя от температуры резания [ист.2, стр.66 (табл.)]

ρ - погрешность формы заготовки. [ ист.1, стр.186 (табл.16), ист.2, стр.61]

e - погрешность закрепления [ист.2 стр.30(табл.12-14), стр.134]

ρ_з = Δ_к ּℓ = 0,75 ּ61= 46 мкм , [ист. 1, стр.177]

где D_к – кривизна профиля сортового проката (мкм на 1 мм);

ℓ - длина заготовки ρ₌ ρ_зЧк_у,

где: к_у – коэффициент уточнения

для черновой к_у=0,06

для чистовой к_у=0,04

для шлифовальной к_у=0,04

Определение максимальных и минимальных припусков:

Тонкое растачивание:

1. 2Z_3min = ּ(R_Z2 + h₂ +ρ₂²+ε₃²) = 2ּ(25 + 25 + 5) = 110 мкм

принимаем 2Z_3min = 110 мкм

2Z_3max = 2Z_3min + δ₂ – δ₃ = 110 + 220 – 35 = 295 мкм [ист. 2, стр.64]

принимаем 2Z_3max = 300 мкм

чистовая обработка:

2. 2Z_2min = 2ּ(R_Z1 + h₁ + ) = 2ּ(50 +50 + ) = 230 мкм

принимаем 2Z_3min=230 мкм

2Z_2max = 2Z_2min + δ₁ - δ₂ = 230 + 540 – 220 = 550 мкм

черновая обработка:

2Z_1min = 2ּ(R_Z0 + h₀ + ) = 2ּ(240 + 250 + ) = 1390 мкм

принимаем 2Z_1min = 1390 мкм

2Z_1max = 2Z_1min + δ₀ – δ₁ =1390 + 1400 – 540 = 2250 мкм.

Минимальные и максимальные размеры:

Тонкое растачивание:

d_3min = 120 (мм)

d_3max = 120,035 (мм)

чистовая обработка:

d_2min = d_3min - 2Z_3min = 120 - 0,11 = 119,89 (мм) [ист. 2, стр.64]

d_2max = d_3max - 2Z_3max = 120,035- 0,295 = 119,74 (мм) [ист. 2, стр.64]

черновая обработка:

d_1min = d_2min -2Z_2min = 119,89 - 0,23 = 119,66 (мм)

d_1max = d_2max - 2Z_2max =119,74 - 0,55 = 119,19 (мм)

заготовка:

d_0min = 119,66 - 1,39 = 118,27 (мм)

d_0max = 119,19- 2,25 = 116,94 (мм).

Расчетный минимальный припуск 2Zmin (мкм)	Предельные значения припусков (мкм)		Предельные значения (мм)
	2Zmin	2Zmax	dmin	dmax
Исходные данные:штамповка	-	-	118,27	116,94
Растачивание черновое чистовое	1390	2250	119,66	119,19
	230	550	119,89	119,74
Тонкое растачивание	110	295	120	120,035

На все остальные поверхности получаем припуски опытно – статистическим методом.

8. Расчет режимов резания

Режим резания является одним из главных факторов технологического процесса механической обработки, определяющий нормы времени на операцию. В связи с этим необходимо в полной мере использовать режущие свойства инструмента и производственные возможности оборудования.

При назначении и расчете элементов режимов резания следует учитывать следующие факторы: материал и состояние заготовки; тип и размеры инструмента, материал его режущей части, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания, как правило, устанавливаются в следующем порядке:

назначается глубина резания t;

назначается подача режущего инструмента s;

рассчитывается скорость резания v;

рассчитывается сила резания Pz или крутящий момент на шпинделе станка М_кр;

определяется мощность, расходуемая на резание N;

выбирается металлорежущее оборудование.

Глубина резания t при черновой обработке назначается такой, чтобы был снят весь припуск за один проход или большая его часть.

Подача s при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, прочности твердосплавной режущей пластины и других ограничивающих факторов. При чистовом точении подача назначается в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Скорость резания v рассчитывается по эмпирическим формулам установленным для каждого вида обработки.

Сила резания раскладывается на составляющую тангенциальную P_z, радиальную Р_y и осевую Р_x силы резания. Главной составляющей силой, определяющей расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка, является сила Р_z которая рассчитывается по эмпирической зависимости.

Операция 005 Токарная(черновая):

Используем подрезной резец из твердосплавных пластин Т15К6.

(Ш95): t = 2 мм

s = 0,6 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,6^0,45

t^x = 2^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента.

K_v – общий поправочный коэффициент. [ист.3, стр.282]

к_v = k_μvּk_nvּk_uv = 1,19

k_μv = k_г= 1ּ

k_nv = 1, k_uv = 1

м/мин=3,38 м/с

об/мин

принимаем n_ф=630 об/мин, тогда

м/мин=3,2 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = k_μрּk_црּ k_ypּk_λрּk_гр = 0,89ּ1,1ּ1= 0,97

k_φр = 0,89 ; k_γp = 1,1; k_λр = 1, k_rp=1

= 10ּ300ּ2¹ּ0,6^0,75ּ194^{- 0,15}ּ0,97= 1328 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Используем подрезной резец из твердосплавных пластин Т15К6.

(Ш185): t = 2 мм

s = 0,8 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,8^0,45

t^x = 2^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента.

K_v – общий поправочный коэффициент. [ист.3, стр.282]

к_v = k_μvּk_nvּk_uv = 1,19

k_μv = k_г= 1ּ

k_nv = 1, k_uv = 1

м/мин=3,38 м/с

об/мин

принимаем n_ф=315 об/мин, тогда

м/мин=3,05 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = k_μрּk_црּ k_ypּk_λрּk_гр = 0,89ּ1,1ּ1= 0,97

k_φр = 0,89 ; k_γp = 1,1; k_λр = 1, k_rp=1

= 10ּ300ּ2¹ּ0,8^0,75ּ183^{- 0,15}ּ0,97= 1340 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Резец проходной упорный, твердосплавные пластины Т15К6

(Ш93): t =1 мм

s = 0,6 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,6^0,45

t^x = 1^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента

K_v =1,19

м/мин=3,37 м/с

об/мин

принимаем n_ф=630 об/мин, тогда

м/мин=3,07 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = 0,97

= 10ּ300ּ1¹ּ0,6^0,75ּ184^{- 0,15}ּ0,97= 907,5 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Резец расточной для обработки сквозных отверстий, твердосплавные пластины Т15К6

(Ш77): t =1 мм

s = 0,2 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,2^0,45

t^x = 5^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента

K_v =1,19

м/мин=3,75 м/с

об/мин

принимаем n_ф=930 об/мин, тогда

м/мин=3,75 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = 0,97

= 10ּ300ּ1¹ּ0,2^0,75ּ225^{- 0,15}ּ0,97= 880 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Операция 010 токарная (черновая):

Используем подрезной резец из твердосплавных пластин Т15К6.

(Ш150): t = 2 мм

s = 0,8 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,8^0,45

t^x = 2^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента.

K_v – общий поправочный коэффициент. [ист.3, стр.282]

к_v = k_μvּk_nvּk_uv = 1,19

k_μv = k_г= 1ּ

k_nv = 1, k_uv = 1

м/мин=3,38 м/с

об/мин

принимаем n_ф=400 об/мин, тогда

м/мин=3,14 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = k_μрּk_црּ k_ypּk_λрּk_гр = 0,89ּ1,1ּ1= 0,97

k_φр = 0,89 ; k_γp = 1,1; k_λр = 1, k_rp=1

= 10ּ300ּ2¹ּ0,8^0,75ּ188,4^{- 0,15}ּ0,97= 1334 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Используем подрезной резец из твердосплавных пластин Т15К6.

(Ш95): t = 2 мм

s = 0,6 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,6^0,45

t^x = 2^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента.

K_v – общий поправочный коэффициент. [ист.3, стр.282]

к_v = k_μvּk_nvּk_uv = 1,19

k_μv = k_г= 1ּ

k_nv = 1, k_uv = 1

м/мин=3,38 м/с

об/мин

принимаем n_ф=630 об/мин, тогда

м/мин=3,2 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = k_μрּk_црּ k_ypּk_λрּk_гр = 0,89ּ1,1ּ1= 0,97

k_φр = 0,89 ; k_γp = 1,1; k_λр = 1, k_rp=1

= 10ּ300ּ2¹ּ0,6^0,75ּ194^{- 0,15}ּ0,97= 1328 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Используем подрезной резец из твердосплавных пластин Т15К6.

(Ш185): t = 2 мм

s = 0,8 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,8^0,45

t^x = 2^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента.

K_v – общий поправочный коэффициент. [ист.3, стр.282]

к_v = k_μvּk_nvּk_uv = 1,19

k_μv = k_г= 1ּ

k_nv = 1, k_uv = 1

м/мин=3,38 м/с

об/мин

принимаем n_ф=315 об/мин, тогда

м/мин=3,05 м/с

силовые параметры:

, [ист.3, с.271]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.273]

С_p = 300

x = 1,0

y = 0,75

n = - 0,15

k_p = k_μрּk_црּ k_ypּk_λрּk_гр = 0,89ּ1,1ּ1= 0,97

k_φр = 0,89 ; k_γp = 1,1; k_λр = 1, k_rp=1

= 10ּ300ּ2¹ּ0,8^0,75ּ183^{- 0,15}ּ0,97= 1340 (н)

мощность:

N = (кВт) [ист.3, с.271]

Выбираем токарно-винторезный станок 16Л20П.

Резец проходной упорный, твердосплавные пластины Т15К6

(Ш147): t =1,5 мм

s = 0,8 мм/об

i = 1

V = [ист.3, с.265]

Где эмпирические коэффициенты: [ист.3, с.269]

= 340

S^у = 0,8^0,45

t^x = 1,5^0,15

T^m = 60^0,2 - стойкость инструмента

K_v =1,19

м/мин=3,5 м/с

об/мин

принимаем n_ф=400 об/мин, тогда

м/мин=3,08 м/с

силовые параметры: