Организация работы участка 1 страница

Обоснование технических решений

Библиографический список

1. Макаренко А.А., Калайда В.Т. Методика локализации изображения лица для систем видеоконтроля на основе нейронной сети // Известия Томского политехнического университета. 2006. – Т. 309. – № 8. – С. 113–118.

2. Елизаров А.И., Афонасенко А.В. Методика построения систем распознавания автомобильного номера // Известия Томского политехнического университета. – 2006. – Т. 309. – № 8. –С. 118–121.

3. Le Cun Y., Bengio Y. Convolutional networks for images, speech and time series // The handbook of brain theory and neural networks. – 1998. – V. 7. – № 1. – P. 255–258.

4. Болотова, Ю.А., Спицын В.Г. Сравнение способов обучения модели HTM для задачи распознавания цифр // Томск: Изд_во СПБ Графикс, 2011. – Т. 1. – С. 252–253.

5. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с.

6. Болотова, Ю.А., Спицын В.Г., Кермани А.К. Распознавание символов на цветном фоне на основе иерархической временной модели с предобработкой фильтрами Габора // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2012. – Т. 16. – № 1. –С. 14–19.

7. Bundzel M., Hashimoto S. Object identification in dynamic images based on the memory_prediction theory of brain function //Journal of Intelligent Learning Systems and Applications. –2010. – V. 2. – № 4. – P. 212–220.

8. Буй Тхи Тху Чанг, Фан Нгок Хоанг, Спицын В.Г. Алгоритмическое и программное обеспечение для классификации цифровых изображений с помощью вейвлет преобразования Хаара и нейронных сетей // Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 319. – № 5. – С. 103–106.

1.1 Описание условий работы и анализ технологичности детали

1.1.1 Описание условий труда и анализ конструкции детали

Данная обрабатываемая деталь – вал шестерня относится к типу деталей – зубчатое колесо. Назначение детали заключается в передаче вращения Вращение детали передается через зубчатый венец, которая, в свою очередь, передает вращение сопрягаемой детали посредством шлицев.

Отличительной чертой конструкции зубьев, является наличие закругления на торце. Закругление необходимо для колес работающих в коробках скоростей и других механизмов, где требуется переключение скорости за счет перемещения колеса вдоль оси и включение его с торцевой стороны в другое колесо.

Отверстия Æ28Н14 являются технологическими, т.е. в процессе эксплуатации не участвуют, а необходимы для осуществления процесса фрезерования торцов зубьев в специальном приспособлении.

В качестве материала используется углеродистая конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-88, σв = 740 МПа.

1.1.2 Определение коэффициента точности

Для определения коэффициента точности составляют таблицу, в которой отражают наименование размера с указанием величины его допуска.

Таблица 1.1 Определение коэффициента точности

№	Размер	№	Размер	№	Размер
	2js14(±0,12)		193h12(-0,46)		M90×2-8g
	2^+0.25		211h14(-1,15)		R0,5maxH14 (2)

Окончание таблицы 1.1

	3js14(±0,12)		Æ28H14^(+0,52)		R0,6H14 (2)
	6js14(±0,15)		Æ40h9(-0,062)		R1,5H14 (2)
	6,5H14^(+0,36)		Æ50h14(-0,62)		R2h14 (2)
	10H14^(+0,36)		Æ87h14 (-0,87)		R5maxH14
	12H14^(+0,43)		Æ99,9min		R30h14
	15js14(±0,22)		Æ102-0,54		0,5^+0,25×45° (2)
	16d10(-0,05;-0,12)		Æ103h9(-0,087)		1js14×45°
	50 js14(±0,31)		Æ108h9(-0,087)		2js14×45°(2)
	60±1		Æ112h9(-0,087)		30°
	88h14(-0,87)		Æ140h14(-1)		45° (2)
	138js14(±0,5)		Æ180h14(-1)		120°±10°
	173js14(±0,5)		Æ230js14(±0,58)
	175-0,4		Æ308h12(-0,52)

Таблица 1.2 – Квалитеты поверхностей детали

Квалитет	№ размеров	Количество размеров
	1-8, 10, 12-14, 17, 18, 20, 21, 27-29, 32×2, 33×2, 34×2, 35×2, 36, 37, 38×2, 39, 40×2
	15, 16, 30
	19, 24-26
	Итого:

Определяют коэффициент точности по формуле:

, (1.1)

где Аср – средний квалитет точности,

, (1.2)

где К – номер квалитета,

n_i – количество размеров данного квалитета,

n – количество размеров детали.

Деталь не относится к особоточным т.к. Кт > 0,8.

1.1.2 Расчёт коэффициента унификации конструктивных элементов

Для определения коэффициента унификациисоставляют таблицу, в которой отражают наименование элемента с определением его унификации.

Таблица 1.3 Определение унификации конструктивных элементов

Унифицированные элементы	Неунифицированные элементы
Зубья m5	Канавка 6,5H14
Шлицы D – 10×102×108h9×16	Канавка Æ87h14 (-0,87)
Резьба M90×2-8g	Цилиндрическая поверх. Æ308h12
Отверстия Æ28H14 (2)	Фаска 30°
Фаска 0,5^+0,25×45° (2)	Цилиндрическая поверх. Æ40h9
Фаска 1×45°	Цилиндрическая поверх. Æ112h9
Фаска 2×45°	Цилиндрическая поверх. Æ108h9
Фаска 2×45°	Переход Æ140h14(-1)
	Переход Æ180h14(-1)
	Переход Æ50h14
	Паз 10^+0,36 (3)

Коэффициент унификацииопределяют по формуле:

, (1.3)

где nуэ – число унифицированных элементов.

Деталь не относится к технологичным т.к. Куэ > 0,5.

1.1.3 Определение коэффициента шероховатости

Для определения коэффициента шероховатостисоставляют таблицу, в которой отражают наименование поверхности с указанием величины её шероховатости.

Таблица 1.4 Определение коэффициента шероховатости

№	Наименование поверхности	Величина шероховатости, мкм.
	Цилиндрическая Æ308h12	12,5
	Цилиндрическая Æ50h14	12,5
	Цилиндрическая Æ40h9	1.6
	Цилиндрическая отв. Æ28H14	12,5
	Цилиндрическая Æ112h9	1,6
	Цилиндрическая Æ103h9	3,2
	Цилиндрическая Æ108h9	1,6
	Цилиндрическая Æ87h14	12,5

Продолжение таблицы 1.4

	Цилиндр. под резьбу М90×2	3,2
	Коническая фаски 1×45°	12,5
	Коническая фаски 2×45°	12,5
	Коническая фаски 2,6×45°	12,5
	Коническая фаски 30°	12,5
	Коническая 45°(2)	12,5
	Коническая фаски 0,5^+0,25×45° (2)	12,5
	Радиус R0,5max (2)	12,5
	Радиус R0,6 (2)	12,5
	Радиус R1,5 (2)	12,5
	Радиус R2 (2)	12,5
	Радиус R5max	1,6
	Радиус R30	12,5
	Спинка зуба m5 (2)	3,2
	Впадина зуба	3,2
	Спинка шлица 16d10 (2)	3,2
	Впадина шлица	3,2
	Поверхности паза 10^+0,36 (4)	12,5
	Торец резьбы М90×2	12,5
	Торец перехода Æ108h9	12,5
	Торец канавки Æ103h9 (2)	3,2
	Торец перехода Æ180h14	1,6
	Торец Æ308h12 (2)	12,5
	Торец перехода Æ140h14	12,5
	Торец перехода Æ50h14	3,2
	Торец Æ40h9	12,5

Таблица 1.5 Параметры шероховатости поверхности

Величина шероховатости, мкм.	№ поверхностей	Количество поверхностей
12,5	1, 2, 4, 8, 10-13, 14-19×2, 21, 26×4, 27, 28, 31, 32, 34
3,2	6, 9, 22,24×2, 25, 29×2, 33
1,6	3, 5, 7, 20, 23, 30
Итого:	-

Коэффициент шероховатости определяют по формуле:

, (1.4)

где Бср – средняя высота микронеровностей, мкм;

, (1.5)

где Ra – величина микронеровностей поверхности, мкм.

Деталь не относится к труднообрабатываемым т.к Кш < 0,4.

1.2 Определение типа производства, его характеристика

Исходным условием для проектирования технологического процесса обработки детали «Вал-шестерня» является то, что тип производства –серийное.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. 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 преимущественно дифференцирован, то есть, расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

При серийном производстве обычно применяется универсальное, специализированное и агрегатное оборудование, а так же станки с ЧПУ.

Серийное производство имеет свои особенности:

– кроме нормализованной и универсальной оснастки применяют быстродействующие рабочие приспособления и специальный инструмент;

– оборудование располагается не только по групповому признаку, но и по потоку;

– рабочие специализируются на выполнение нескольких операции.

1.3 Анализ заводского технологического процесса и проектирование прогрессивного технологического маршрута обработки детали

Для наглядного представления о перечне внесенных изменений в технологический процесс составляем таблицу сравнения технологических маршрутов:

Таблица 1.6 – Сравнение технологических маршрутов

№ опер.	Заводской вариант (наименование операции)	Оборудование	№ опер.	Проектный вариант (наименование операции)	Оборудование
	Заготовительная	Молот		Заготовительная	ГКМ
	Токарная	РТ755Ф3		Термическая
	Токарная	РТ755Ф3		Фрезерно-центровальная	МР-77
	Термическая			Токарная	16К30Ф305
	Контрольная	Контрольный стол		Токарная	16К30Ф305
	Токарно-винторезная	РТ2114Ф1		Токарная	16К30Ф305
	Токарно-винторезная	РТ2114Ф1		Токарная	16К30Ф305
	Токарно-винторезная	РТ2114Ф1		Круглошлифовальная	3М174Е
	Круглошлифовальная	3Б151П		Слесарная	Верстак
	Разметочная	Верстак		Вертикально-сверлильная	2Р135Ф2-1
	Радиально-сверлильная	VR-4А		Слесарная	Верстак
	Слесарная	Верстак		Зубофрезерная	53А30П
	Зубофрезерная	53А30П		Слесарная	Верстак
	Зубозакругляющая			Зубозакругляющая
	Слесарная	Верстак		Слесарная	Верстак
	Шлицефрезерная	5350А		Шлицефрезерная	5350А
	Слесарная	Верстак		Слесарная	Верстак
	Протирка			Токарная	16К30Ф305
	Токарно-винторезная	РТ2114Ф1		Вертикально-фрезерная	6Р12
	Шпоночно-фрезерная	“Hurth”		Слесарная	Верстак
	Слесарная	Верстак		Контрольная	Стол
	Протирка			Маркировочная
	Контрольная	Контрольный стол		Консервация и упаковка
	Транспортировочная			Транспортировочная

В заводском технологическом процессе в связи со спецификой производства и сравнительно небольшими партиями производства деталей применяется в основном универсальное оборудование, некоторые модели которого морально устарели. Также завод не располагает широким выбором методов производства заготовок (в основном это поковки, получаемые на молоте).

В проектируемом варианте технологического процессе для получения исходной заготовки применяется ГКМ (горизонтально-ковочная машина). Данный вариант позволяет уменьшить расход металла, точность заготовки позволяет убрать из технологического процесса операции грубой обдирки металла.

В технологический процесс также включена операция одновременной обработки торцов детали и сверление центровых отверстий, что уменьшает время на установку детали на последующих операциях.

На операциях токарной обработки применяются токарные станки с ЧПУ, применение которых значительно уменьшит вспомогательное время на обработку.

Круглошлифовальный станок 3Б151 имеет минимальные пределы габаритных размеров для установки детали, что не соответствует требованиям техники безопасности, поэтому применен станок модели 3М174Е.

Операция сверления отверстий производится на универсальном оборудовании без специального приспособления, что требует внесения в процесс разметочной операции. Данное оборудование заменено вертикально-сверлильным станком с ЧПУ 2Р135Ф2-1 (Обоснование экономической эффективности данного изменения – пункт 1.12).

В приспособлении на зубообрабатывающей операции ужесточен допуск на установочное отверстие, что позволяет получить точность вала Æ108h9 по чертежу (в заводском варианте вал технологического процесса Æ108h9 шлифуется с допуском h8 - технологически).

На операции фрезерования пазов применяется устаревшее оборудование немецкий шпоночно-фрезерный станок “Hurth” (получен по репарации после Второй Мировой войны). Станок заменен моделью 6Р12.

Вышеперечисленные изменения уменьшат трудоемкость изготовления детали, расход металла, а, следовательно, её себестоимость.

1.4 Выбор метода изготовления заготовки. Определение оптимального расхода металла

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объёме выпуска деталей. При выборе формы, размеров и способа получения заготовки особое внимание уделяют конструкции и материалу детали. Вид заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса, трудоёмкость и экономичность её обработки.

Для данной детали вал-шестерня Ø308×211 (сталь 45 ГОСТ 1050-88) в качестве исходной заготовки выбрана штамповка на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Альтернативой для выбранного варианта может послужить штамповка на молоте. Этот вариант не требует изготовления специального штампа, но многократно увеличивается расход металла, появляется необходимость внедрения дополнительной операции – грубого обтачивания, а, следовательно, увеличивается себестоимость и трудоемкость изготовления детали.

Данный вид исходной заготовки характеризуется приближенной формой к конструкции готовой детали, обезуглероженным слоем, сравнительно небольшим отклонением номинальных размеров, низким качеством поверхности.

По справочным нормативам определяют ряд характеристик заготовки:

Штамповка на ГКМ (вал-шестерня) с высоким буртом.

Степень сложности – С2 [3, приложение 2].

Группа стали – М1 [3, стр. 3, таблица 1].

Точность изготовления – 2 класс.

Масса заготовки:

mзаг =V × ρ [кг], (1.9)

где V – объем заготовки, мм³;

V= ∑ V_i, (1.10)

V_i = πR_i² × h_i [мм³], (1.11)

V1 = 47,15² × 3,14 × 50,2 = 344841,87 мм³,

V2 = 47,15² × 3,14 × 120,3 = 1303800,12 мм³,

V3 = 21,8² × 3,14 × 16,5 = 24622,18 мм³,

V4 = 156,25² × 3,14 × 24,9 = 1908837,89 мм³,

V5 = 91,95² × 3,14 × 2,9 = 76989,43 мм³.

V = 344841,87×1303800,12×24622,18×1908837,89×76989,43=3659091,49 мм³.

ρ – плотность материала, кг/мм³;

ρ = 7139 × 10^-9 кг/мм³ – сталь 45 ГОСТ 1050-88.

mзаг = 3659091,49 × 7139 × 10^-9 = 26,12 кг.

Радиусы закруглений – 3, 4, 5 [3, стр. 15, таблица 11].

Допуски на размеры – [3, стр. 7, таблица 3].

24,9 (+2,4; –1,2);

50,2 (+2,4; –1,2);

2,9 (+2,4; –1,2);

172,6 (+3,0; –1,5);

215,6 (+3,5; –1,5);

Ø312,5 (+3,5; –2,0);

Ø43,6 (+2,4; –1,2);

Ø94,3 (+2,5; –1,5);

Ø117 (+2,5; –1,5);

Ø183,9 (+3,0; –1,5).

Допуски на радиусы – [3, стр. 12, таблица 9].

Смещение по плоскости разъема матриц – 1,7 [3, стр. 7, таблица 3].

Торцевой заусенец по Ø312,5 – 7,0 [3, стр. 9, таблица 4].

Остальные технические требования – по ГОСТ 8479-70.

Определяют коэффициент использования заготовки (КИЗ):

, (1.12)

где mдет – масса детали, кг [чертеж детали].

.

По результатам расчетов разрабатывают чертеж заготовки [графическая часть ДП.Х159.05.01.00.01].

1.5 Выбор баз

Очень важен при составлении технологического маршрута правильный выбор баз. От них зависит точность, качество изготовления детали, а также экономичность заготовки. При выборе установочных баз руководствуются следующими соображениями: в качестве установочных баз выбирают поверхность достаточных размеров и наиболее точно обработанную поверхность; за установочные базы принимают поверхности простые по форме, так как их точнее и проще обработать. Кроме того, при выборе баз руководствуются принципами постоянства и совмещения баз. Принцип совмещения баз заключается в совмещении технологических, конструкторских и измерительных баз, принцип постоянства баз – в использовании одной и той же базы для всех операций в процессе обработки изделия.

В разработанном технологическом процессе основной технологической базой являются центровые технологические отверстия (Форма А). Погрешность зацентровки при использовании центровых отверстий очень мала, поэтому ей можно пренебречь.

На операции № 10 – фрезерно-центровальная применяется специальное приспособление. Деталь устанавливается на призму необработанной цилиндрической поверхностью Æ117(+2,5; –1,5) и зажимается посредством двух прихватов. Данное приспособление также применяется на операции 90 – вертикально-фрезерная (фрезерование пазов 10H14^(+0,36)) – установка на обработанную поверхность Æ112h9_(-0,087).

На операции №45 – вертикально-сверлильная в качестве установочной базы применяется поверхность торца Æ308h12_(-0,52) центрирование осуществляется по наружной цилиндрической поверхности Æ108h9_(-0,087).

На операции № 55 – зубофрезерная применяется специальное приспособление для фрезерования зубьев m=5, Z=60, w=99_-0,15 [ДП.Х159.05.02.00.00.СБ]. В качестве базы используется наружная цилиндрическая поверхность Æ108h9_(-0,087) и торец Æ308h12_(-0,52).

На операции № 65 – зубозакругляющая применяется специальное приспособление для закругления зубьев. Деталь в данном приспособлении центрируется по Æ40h9_(-0,062) с упором в торец Æ308h12_(-0,52). Закрепление осуществляется двумя болтами по отверстиям Æ28H14^(+0,52).

1.6 Определение операционных припусков, допусков межоперационных размеров и размеров заготовки

Определение операционных припусков, допусков межоперационных размеров и размеров заготовки осуществляется на основе опытно-статистического метода по укрупненным справочным нормативам [4]:

Операционный размер на данную операцию определяют по формуле:

Для валов: di = d _i+05 – Z _i+05 ×К; (1.13)

Для длинновых размеров: Li = L _i+05 +Z_i+05. (1.14)

где Z _i+05 – припуск на последующую операцию, мм.

К – коэффициент, учитывающий качество исходной заготовки.

К = 1,5 [4, стр. 37, приложение А].

Таблица 1.7 – Ведомость расчета операционных размеров

А	Рассчитываемый размер
Б	№ оп.	Наименование операции	Операционный припуск	Операционный размер
Обоз-наче-ние	Величина	Обоз-наче-ние	Формула расчета	Принятый размер
А	Æ308h12(-0,52)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d15+ Z15	312,5
	Токарная	Z15	3×1,5	d15	чертеж	308h12(-0,52)
А	Æ180h14(-1)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d20+ Z20	183,9
	Токарная	Z20	2,6×1,5	d20	чертеж	180h14(-1)
А	Æ140h14(-1)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d15+ Z15	143,9
	Токарная	Z15	2,6×1,5	d15	чертеж	140h14(-1)
А	Æ112h9(-0,087)

Продолжение таблицы 1.7

Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d20+ Z20
	Токарная	Z20	2,5×1,5	d20	d20= d30+ Z30	113,2-035
	Токарная	Z30	0,7	d30	d30= d35+ Z35	112,5-0,22
	Шлифовальная	Z35	0,5	d35	чертеж	112h9(-0,087)
А	Æ108h9(-0,087)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d20+ Z20
	Токарная	Z20	2,5×1,5	d20	d20= d30+ Z30	109,2-035
	Токарная	Z30	0,7	d30	d30= d35+ Z35	108,5-0,22
	Шлифовальная	Z35	0,5	d35	чертеж	108h9(-0,087)
А	Æ89,8-0,35
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d20+ Z20	94,3
	Токарная	Z20	2,5×1,5	d20	d20= d30+ Z30	90,5-0,54
	Токарная	Z30	0,7	d30	чертеж	89,8-0,35
А	Æ50h14(-0,62)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d15+ Z15	53,3
	Токарная	Z15	2,2×1,5	d15	чертеж	50h14(-0,62)
А	Æ40h9(-0,062)
Б		Заготовительная	-	-	dзаг	dзаг= d15+ Z15	43,6
	Токарная	Z15	2×1,5	d15	d15= d25+ Z25	40,6-0,25
	Токарная	Z25	0,6	d25	чертеж	40h9(-0,062)
А	211h14(-1,15)
Б		Заготовительная	-	-	Lзаг	Lзаг= L15+ Z15	215,6
	Фрезерно-центровальная	Z10	2× (2×1,5)	L10	чертеж	211h14(-1,15)
А	193h12(-0,46)
Б		Заготовительная	-	-	Lзаг	Lзаг= L15+ Z15
	Токарная	Z15		L15	чертеж	193h12(-0,46)
А	175-0,4
Б		Заготовительная	-	-	Lзаг	Lзаг= L20 – Z20	171,1
	Токарная	Z20	3,9	L20	чертеж	175-0,4
А	173js14(±0,5)

Окончание таблицы 1.7

Дата добавления: 2015-06-28