б) выполнения заданного закона перемещения

при конкретном диаметре кабеля d = 5 см. А заштрихованная область есть зона выбора возможных значений r и b.

Аналогично можно провести выбор  и для других значений d – диаметра кабеля.

Задаваясь максимальным диаметром кабеля dMAX, который будет изготавливаться на машине, можно получить минимальное и макисмальное значения  для выполнения обоих условий. Выбирать конкретное значение b из предполагаемого диапазона следует из максимальных значений, т.к. выполнение заданного закона будет обеспечено, а нагрузочная способность будет иметь коэффициент запаса сцепления на случай возможных перегрузок и механизм будет гарантирован от пробуксовок.

Таким образом, получено совместное решение двух поставленных задач о выборе относительной величины b, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение.

III. Технологическая часть

3.1. Описание конструкции и назначения детали. Техконтроль технологичности конструкции.

Деталь – шарикоподшипник № 111 изготовляется из стали ШХ 15 и используется в механизме раскладки.

Механизм раскладки предназначен для равномерной рядовой укладки кабеля или его элементов вдоль приемного барабана.

В последнее время для раскладки используют валикокольцевые механизмы. Ведущая каретка валикокольцевого механизма может иметь вертикальное или горизонтальное расположение, внутри ее проходит гладкий вал. На этом валу и находится разрабатываемая деталь – шарикоподшипник № 111 со специально обработанным внутренним кольцом. Подшипник в процессе работы прижимается к гладкому валу с усилием Р и может поворачиваться на некоторый угол b.

Деталь изготовлена из дорогой, дефицитной стали ШХ 15, твердость которой HRC 61…65. Сталь ШХ 15 – материал труднообрабатываемый.

Для обработки используют следующие инструменты: резцы с пластинками из керамики на основе нитрида кремния с покрытием.

 Деталь имеет сложную геометрическую форму (наличие фасонной поверхности, в дальнейшем «оливаж»). Деталь может быть обработана при использовании одного специального приспособления. В целом конструкция детали технологична. Базирование детали производим по наружному кольцу и по торцу. Основное значение для служебного назначения детали имеет поверхность оливажа.

3.2. Определение типа производства. Расчет количества деталей в партии.

Исходные данные:

Годовая программа изделий N = 11 000 шт.

Режим работы предприятия – 2 смены

Действительный годовой фонд времени работы оборудования Fд=4029 ч. [    ]

Такт выпуска деталей:

 мин./шт                                             (30)

Коэффициент серийности:

                                                                                    (31)

                                                                        (32)

Длительность операций определяем на основе прикидочных расчетов [    ]

Токарная:

То=2*0,18*593,9*6,5*10-3 = 0,14 мин.

Тш-к=2,14*0,14 = 0,3 мин.

Шлифовальная:

То=1,8*57*6*10-3 = 0,615 мин.

Тш-к=2,1*0,615=1,293 мин.

Выглаживающая:

То=0,18*57*5,9*10-3 = 0,061 мин.

Тш-к=2,14*0,061 = 0,131 мин.

=0,575 мин.

По формуле (31):

Производство – мелкосерийное.

Количество деталей в партии:

 шт.                                       (33)

где а – периодичность запуска-выпуска изделий

Скорректируем количество деталей в партии:

= 1 смена

 шт.

Принимаем n = 662 шт.

3.3. Технико-экономический расчет маршрута обработки.

Маршрут обработки:

Выбор баз: наружная поверхность и торец.

Операция 005. Токарная. За один установ обрабатывается конус под углом 200 с одной стороны. За второй установ обрабатывается конус под углом 200 с другой стороны. Для того, чтобы обработка проходила за 1 проход применяем широкие резцы.

Операция 010. Шлифовальная. Сфера обрабатывается фасонным шлифовальным кругом методом врезания на внутришлифовальном станке. Использование фасонного круга позволяет получить требуемую точность обработки и шероховатость.

Операция 015. Выглаживающая. Выглаживание уменьшает шероховатость поверхности, точность остается прежней. Используем приспособление для внутреннего выглаживания.

Операция 020. Слесарная. Обрабатываем острые кромки, получившиеся на токарной операции.

Операция 025. Промывочная. Деталь моем в моечном растворе в моечной машине конвейерного типа.

Операция 030. Контрольная. Используется специальное контрольное приспособление.

Рассмотрим у какого варианта сумма текущих и приведенных затрат на единицу продукции будет меньше.

                                                     (34)

1)   Токарная операция:

Ст.ф. =– рабочий V разряда

Сз. = руб./час

=

2)   Шлифовальная

3)   Выглаживающая

Технологическая себестоимость обработки:

Поэтому разрабатываемый техпроцесс экономически более выгоден.

Экономический эффект на программу выпуска:

3.4. Специальная часть. Выглаживание.

Заданные геометрические и физические параметры качества поверхности детали могут обеспечиваться с помощью разных методов упрочняюще – отделочной и упрочняющей обработки:

§      механические (алмазное выглаживание, обкатывание, шариками или роликами, дробеструйная обработка, виброгалтовка и др.),

§      термические (закалка ТВЧ, газопламенная закалка и др.),

§      термохимические (цементация, азотирование и др.),

§      электрохимические (хромирование, борирование и др.).

Упрочняюще-отделочная обработка наряду упрочнением металла поверхностного слоя обеспечивает благоприятный для эксплуатации рельеф поверхности детали.

Методы упрочняюще-отделочной обработки основаны на поверхностном пластическом деформировании, в результате которого изменяются микроструктура и физико-механические свойства металла поверхностного слоя. Это сопровождается повышением его твердости, прочности, а также формированием в поверхностном слое металла остаточных напряжений сжатия. Кроме того, изменяются геометрические характеристики рельефа поверхности, обуславливающие увеличение площади опорной поверхности, обуславливающие увеличение площади опорной поверхности. В итоге повышаются эксплуатационные свойства деталей: износостойкость, усталостная прочность и др.

Наиболее простым и эффективным методом упрочняюще-отделочной обработки является алмазное выглаживание. Особенностью этого метода является применение алмаза (природного или синтетического) и реже-твердого сплава в качестве формирующего элемента. Благодаря ряду преимуществ алмаза  перед другими инструментальными материалами (высокие твердость и теплопроводность, низкий коэффициент трения по металлу и др.) алмазное выглаживание применимо для обработки большинства металлов и сплавов, в том числе и закаленных до твердости HRC 61…65.

Алмазное выглаживание можно рассматривать как процесс возникновения и развития физических явлений, происходящих в контактной зоне, и как технологический метод. Соответственно различают параметры процесса и технологические параметры.

Основным параметром процесса выглаживания, влияющим на качество поверхности детали, стойкости инструмента и  производительности обработки являются:

-       давление в контакте инструмента с заготовкой;

-       площадь контакта;

-       кратность нагружения каждого участка поверхности заготовки в процессе выглаживания;

-       скорость деформирования;

-       трение между инструментом и заготовкой;

-       температура в контакте.

При правильно заданных и обеспеченных параметрах деталь приобретает высокие эксплуатационные свойства.

Параметры процесса взаимосвязаны, а также зависят от физико-механических свойств материала заготовки и инструмента и технологических параметров метода:

-       формы и размера рабочей части инструмента;

-       силы выглаживания;

-       подачи;

-       скорости выглаживания;

-       смазочных и охлаждающих средств, применяемых при выглаживании.

Выберем технологические параметры:

1)               Форма и размеры рабочей части алмаза влияют почти на все параметры процесса выглаживания (за исключением скорости деформирования). Инструменты при алмазном выглаживании применяются с различной формой рабочей части алмаза (сферической, торовой, конической). Сферическая форма наиболее универсальна, так как позволяет обрабатывать наружные и внутренние поверхности вращения, а также плоские поверхности. Недостаток сферической формы рабочей части выглаживателя – необходимость точной установки выглаживателя на станке и меньшая стойкость по сравнению с выглаживателями других типов. Наиболее распространена и нормализована сферическая форма с размерами радиуса R = 0,5…4,0 мм. При увеличении радиуса исходные поверхности сглаживаются в меньшей степени из-за уменьшения глубины внедрения выглаживателя.

В зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и заданных параметров качества поверхности детали выбираем сферическую форму рабочей части алмазного выглаживателя с размером радиуса R = 0,5…1,5 мм.

2)               Те же параметры процесса зависят от другого технологического параметра – силы выглаживания Р. величина назначаемой силы связана с обеспечением заданного качества поверхности детали при допустимой стойкости инструмента и обусловлена физико-механическими свойствами металла, формой и радиусом рабочей части инструмента. Наиболее приемлемый диапазон Р = 5…25 кгс. Слишком малая величина силы не обеспечивает достаточного деформирования обрабатываемого материала заготовки из-за малой величины контактного давления. Превышение верхнего предела приводит к  возникновению в контактной зоне высокого давления, что вызывает падение стойкости инструмента и ухудшение качества обрабатываемой поверхности. Шероховатость поверхности в наибольшей степени зависти от силы выглаживания. Вначале увеличение силы уменьшает высоту исходных неровностей вплоть до их полного сглаживания и образования нового рельефа с минимальной величиной неровностей. Дальнейшее увеличение силы приводит к возрастанию высоты неровностей в связи с ростом пластических искажений рельефа и частичным разрушением обрабатываемой поверхности (микротрещины, отслоение металла и др.)

С этой точки зрения и учитывая физико-механические свойства обрабатываемого материала выбираем силу выглаживания Р = 15 кгс.

3)               Подача при выглаживании – технологический параметр, влияющий на кратность приложения нагрузки, а также на производительность обработки. Для алмазного выглаживания характерны  малые величины подачи: S = 0,02…0,10 мм/об. При подачах свыше верхнего предела на поверхности остаются необработанные участки, при чрезмерно малых подачах происходит усталостное разрушение металла заготовки.

Для стали ШХ 15 выбираем подачу S = 0,08 мм/об для обеспечения выглаживания.

4)               Скорость выглаживания определяет такие параметры процесса как скорость деформирования, температура выглаживания, трение и давление в контакте. С увеличением скорости температура выглаживания растет и при значениях > 200 м/мин может подниматься выше 6000С, что сопровождается повышенным износом алмаза.

5)               Применение смазочно-охлаждающих средств при алмазном выглаживании сравнительно малоэффективно вследствие выдавливания их из контакта инструмента с заготовкой. Наилучшим образом зарекомендовали себя индустриальные масла и консистентные смазки (ЦИАТИМ, солидол).

Рекомендации на выглаживание сферы радиусом R300,02 из материала – сталь ШХ 15.

1)   Сферическая форма рабочей части алмазного выглаживателя с радиусом R = 1,5 мм.

2)   Сила выглаживания Р = 15 кгс

3)   Подача S = 0,08 мм/об

4)   Скорость выглаживания n = 100 об/мин., V = 172,7 м/мин.

5)   Смазочно-охлаждающие средства – солидол или ЦИАТИМ.

3.5. Расчет припусков.

Расчет припусков на механическую обработку выполняем расчетно-аналитическим методом.

Подшипник отнесем к классу дисков и колец.

()

Таблица 20.

К расчету припусков.