Проектирование технологической оснастки по курсу обработка конструкционных материалов

Контур детали начинает приобретать формы, близкие к готовым. Ряд поверхностей на этом этапе обрабатываются окончательно и дальнейшей обработке не подлежат. На получистовом этапе происходит формирование таких элементов как: канавки для выхода резьбовых резцов и шлифовального круга (4 и 12); резьба (поверхность № 8).На получистовом этапе достигаемая точность соответствует 9−10 квалитетам, а шероховатость поверхности достигает Ra 5 мкм.

4. Чистовой этап. Наиболее характерны для этого этапа чистовые токарные и шлифовальные операции. Режимы резания на этом этапе характеризуются достаточно большими скоростями, при небольших величинах подач. Также сравнительно маленькую толщину имеют снимаемые припуски. Данный этап направлен на обработку особо точной поверхности 7. И после использования поверхности 14 в качестве технологической базы на ней будет нарезана резьба. На чистовом этапе используется тот же комплект установочных баз, что и на предыдущих этапах — упорные поверхности № 1 и № 9. Центровочные и установочные поверхности соответственно № 14 и № 7.На чистовом этапе достигается точность до 6 квалитета и шероховатость Rа 0,8 мкм. После чистового этапа следуют промывка детали.

Возможно использование слесарных операций, чаще всего выполняемых вручную, непосредственно рабочим, с низким уровнем механизации (полирование, отчистка от заусенцев, притупление острых кромок).После ряда доводочных операций обычно следует окончательный контроль детали всеми указанными методами и способами. Для контроля поверхностных дефектов может применяться люминесцентный контроль, для контроля подповерхностных дефектов — магнитопорошковый контроль, а дефектов сравнительно глубокого залегания без выхода на поверхность (раковин, например) — рентгеновский контроль или просвечивание гамма-лучами.Технологический процесс изготовления детали «Вал головки» представлен в приложении А. Рассчитаем припуски на обработку поверхностей выбранной заготовки. Величина припуска влияет на себестоимость изготовления детали. При увеличенном припуске повышаются затраты труда, расход материалов и другие производственные расходы, а при уменьшенном приходится повышать точность заготовки, что также увеличивает себестоимость изготовления детали. Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки. Величина промежуточного припуска для плоских поверхностей заготовки: z=Rz+T+р9+еу;(50)где Rz— высота микронеровностей поверхностей, мкм, Т— глубина дефектного поверхностного слоя, мкм, р0— суммарные отклонения расположения, мкм, еу— величина погрешностей установки заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм. Определим промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно технологическому процессу:

на токарную операцию 020: Dp=Da+z= 40+1,5=41,5 мм;

— расчетный размер заготовки DpJ=Dp+z= 41,5+1,5=43 мм.

3.4. Выбор металлорежущих станков, приспособлений и измерительного инструмента.

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономное использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия. Остановим свой выбор на наиболее подходящих для данного технологического процесса обработки детали станках. Для операции 020, 025 и 040 выбираем универсальный токарно-винторезный станок 16К20(см. рис. 11) или аналогичный.Рис. 11. Токарный станок 16К20Для операции 030 — токарный станок с ЧПУ мод. M.

etalMasterL40 (см. рис. 12) или аналогичный.Рис. 12. Токарный станок с ЧПУ мод. MetalMasterL40Для операции 035 — шлифовальный станок мод. ЗБ16 (см. рис.

13) или аналогичный.Рис. 13. Шлифовальный станок 3Б16Технические характеристики станков представлены в приложении Б. Помимо станков необходимо выбрать металлорежущие инструменты. Учитывая все перечисленные обстоятельства и, имея перед собой чертёж детали, предположим, что для изготовления вала нам потребуются следующие инструменты:

резец токарный проходной отогнутый с углом в плане 45° с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6 по ГОСТ 18 868– — 73;

— резец токарный проходной упорный прямой с пластиной из твёрдого сплава Т15К6 с углом в плане 90° по ГОСТ 18 879– — 73;

— резец токарный прорезной, оснащен пластиной из твёрдого сплава.

Т15К6 по ГОСТ 19 005– — 71;

— резец токарный резьбовой с пластиной из твёрдого сплава Т15К6 по.

ГОСТ 18 885–73;

— круг шлифовальный ПП 100×10×50,25А24П7К6 кл1 ГОСТ 2424– — 83. Данный инструмент выбран всправочной литературе в зависимости от методов обработки детали. Предпочтение отдано резцам из стали Т15К6 (оснащенным пластинками), потому что, согласно справочнику, ими можно производить как черновую, так и чистовую обработку поверхностей, добиваясь достаточной шероховатости, указанной на чертеже. После выбора инструментов выбираем приспособления. В данном случае технологически обоснованно применение таких приспособлений, как тиски с призматическими губками для шлифовального станка, а для токарно-винторезного — трёхкулачковыйсамоцентрирующийся патрон. Патрон трёхкулачковыйсамоцентрирующийся по ГОСТ 2675–80. Он состоит из корпуса, большого зубчатого колеса со спирально-реечным механизмом и с цельными и сборочными кулачками. Иными словами, требуется стандартный набор приспособлений для необходимых при данном технологическом процессе металлорежущих станков. Кроме обрабатывающего инструмента необходимо выбрать инструмент измерительный. При проектировании технологического процесса механической обработки заготовки для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда целесообразно, следует применять специально контрольно-измерительный инструмент или контрольно-измерительное приспособление. Метод контроля способствует повышению производительности труда контролёра и станочника, создаёт условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижения её себестоимости. Поскольку все поверхности детали являются наружными, то для операций контроля подойдут штангенциркуль ШЦ225−0,05 ГОСТ 166–89 и скобы ГОСТ 17 678–80, а также шаблоны для резьбы ГОСТ 519–77 и фасок. Для измерения биения посадочной поверхности 7 относительно оси вала используем специальное приспособление (см. рис. 14).Рис. 14. Контроль биения вала головки:

1-деталь, 2-центры, 3-индикаторы частоты биения, предел измерения 0,001 мм.

Для контроля размеров при обработке данной детали, нужно выбрать такие измерительные инструменты, которые обеспечили бы соблюдение предельных отклонений, то есть их верное измерение.

3.5. Расчеты режимов резания3.

5.1. Расчет для токарной операции.

Операция 020, установ А, переход 2 (см. приложение А).Поверхность № 7: внутренняя цилиндрическая, Ø27h12(+0,21); Rz20. Назначение глубины резания. Глубину резания принимаем равной припуску на механическую обработку t = 1,5 мм. Определение величины подачи инструмента. Значение величины подачи принимаем [6, с. 266, т.11]: .Поперечные подачи выбираем в 2 раза меньше продольных. При обработке торца Sпоп = 0,35 мм/об.Выберем период стойкости инструмента, учитывая, что ведется черновая обработка Т = 60 мин. Определим общий поправочный коэффициент,(51)где − коэффициент обрабатываемости стали 35 [2, с. 262, т.3]; − коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [2, с. 263, т.6],; − коэффициент, учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания [2, с. 263, т.5], = 0,800;− коэффициенты, учитывающие влияние параметров резца на скорость резания [1, с. 271, т.18], .Определим скорость резания по формуле [2, с.265]: ,(52)где Сv= 340; m = 0,200; x = 0,150; y = 0,450 [6, с. 269, т.17]Вычислим расчётную частоту вращения шпинделя станка по формуле:(53)Фактическаяскоростьрезания:

Расчёт силы резания осуществим по формуле [6, с.271]: ,(54)где — общий поправочный коэффициент;

Ср= 204; x = 1; y = 0,750; n = 0 [6, с. 273, т.22],(55)где − коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости [6, с. 264, т.9],−коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силы резания [6, с. 275, т.23]: ,. Расчёт мощности привода станка производим по формуле,(56)где − механический КПД станка;

мощность станка[6, с.271]: (57), Расчёт основного времени точения производим по формуле:(58)3.

5.2. Расчет для шлифовальной операции.

Операция 035, переход 1 (см. приложение А).Выбор цикла шлифования.

Поскольку проводиться окончательное шлифование на 6 квалитет после термообработки, обработка производиться полным циклом шлифования. Расчёт технологических режимов резания.

Окружная скорость заготовки для закалённой стали[9, с. 500]: (59)Частота вращения заготовки и действительная скорость вращения:(60)Принимаем по паспорту станка Используем шлифовальный станок 3Б16Определяем частоту вращения абразивного круга (при этом принимаем максимальную окружную скорость круга)(61)Расчёт минутной радиальной подачи на каждом этапе:

участок 0−1: (62)участок 1−2:среднее значение:

Расчётосновноговремениобработки:

гдеприпуск обработке на этапе 0−1; - припуск обработки на этапе 1−2; - припуск обработки на сторону.

коэффициент выхаживания. Расчёт эффективной мощности шлифования[9, с. 513]: (64)гдеполезная мощность станка;

шлифование возможно. Проверка на условие бесприжоговости[9, с. 514]: удельная мощность:.(65)Допустимаяудельнаямощность:

гдекоэффициент для твердости материала круга С1, условие выполняется. Определяем силу Pz по формуле[9, с. 508]: (66)гдекоэффициент, учитывающий свойства шлифуемой заготовки (для закалённой стали); - скорость вращения заготовки;

резания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы:

Былипроанализированы особенности круглого шлифования, устройство шлифовальных станков, а также циклы их работы. Произведены необходимые расчеты для ключевых элементов: расчёт плоскоременной передачи, выбор подшипников и проверка подшипников на долговечность, уточненный расчёт инструментального вала, расчёт технологии изготовления вала головки шлифовальной приставки. Оформлены все необходимые чертежи согласно задания. Разработан оптимальный технологический процесс изготовления детали шлифовальной приставки типа «Вал головки».В ходе разработки приспособления учитывался ряд требований: эксплуатационные удобства приспособления, оказывающие большое влияние на производительность труда; простота и удобство установки и снятия заготовки; лёгкость очистки приспособления от стружки; простота установки его на станке; обеспечение безопасности приспособления в работе. Таким образом, осуществлено проектирование шлифовальный приставки, адаптированной к внедрению на производство для универсальных токарных станков. Разработанная шлифовальная приставка позволяет производить операции круглого шлифования на токарном станке с частотой вращения круга 2200 об/мин и с оптимальной мощностью до 1,38 кВт. Данное внедрение будет иметь высокую экономическую эффективность при единичном и мелкосерийном производстве, а также там, где отсутствуют специализированные круглошлифовальные станки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя.

Том 2. Издание / В. И. Анурьев. — 9-е, — М.: Машиностроение, 2006.

2. Арзамасцев, Б. Н. Справочник по конструкционным материалам / Б. Н. Арзамасцев и др. — М.: Издательство МГТУ им. Баумана, 2005. — 640 с.

3.Гранин В. Ю., А. И. Долматов, Э. А Лимберг Определение припусков на механическую обработку и технологические размерные расчеты. — Учеб.

Пособие. — Харьков: Харьк. авиац. институт, 1993, — 119 с.

4. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособ. для вузов. — Изд. 11 / П.

Ф. Дунаев, О. П. Леликов, М.: Академия, 2008.

5. Ерохин, М. Н. Детали машин и основы конструирования / М. Н. Ерохин. — М.: Колос.

С, 2005 — 462 с.

6.Косилова А. Г., Мещеряков Р. К. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 — М., Машиностроение, 1985 г. — 496 с.

7. Федин, Е.И., Кузнецов, В.П., Ямников, А. С. Проектирование схем технологических наладок на операции механической обработки резанием: Учеб. пособие / Е. И. Федин, В. П. Кузнецов, А. С. Ямников.

Тула: Изд-во Тул.

ГУ, 2003.-116с.

8. Чернов, Н. Н. Технологическое оборудование (Металлорежущие станки) / Н. Н. Чернов. — М.: Изд-во «Феникс», 2009.

9. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин / А. Е. Шейнблит. Калининград: Янтарный сказ, 2004, — 455 с.

10. Ящерицин П. И., Еременко М. Л., Жигалко Н. И. Основы резания материалов и режущий инструмент. Минск. «Высшая школа», 1975 — 528 с, с ил. ПРИЛОЖЕНИЯПриложение 1Технологический процесс изготовления детали «Вал головки"Этап обработки.

Название операции.

Описание перехода.

Эскиз операции.

Заготовительный005 Термообработка.

Отжиг прутка 700°См. п.

3.2010.

Отрезка.

Отрезка заготовки длинной 132 мм015 Контрольная.

Контроль поверхностного слоя Черновой020 Токарная.

Шероховатость — Ra 5Установ А:1 Подрезать торец 92 Точить поверхность 7 с подрезкой торца 13Установ Б:1 Подрезать торец 12 Точить поверхность 15 с подрезкой торца 3; поверхность 14 и торец 5; поверхность 16; фаски 6, выдерживая размеры согласно эскиза* - размер для справок.

Получистовой025 Токарная.

Шероховатость — Ra 5Установ А:1 Подрезать торец 9; точить фаску 22 Точить поверхность 8 до ∅19,5h10 с подрезкой торца 10; поверхность 7 и торец 133 Точить канавку4 Нарезать резьбу, выдерживая размеры согласно эскиза** - размер обеспечивается инструментом.

Установ Б:1 Подрезать торец 1; точить фаску 22 Точить поверхность 15 с подрезкой торца 33 Точить поверзность 14 с подрезкой торца 54 Точить канавку 4, выдерживая размеры согласно эскиза** - размер обеспечивается инструментом.

Чистовой030 Токарная с ЧПУШероховатость — Ra 2.51 Точить поверхность 7 с подрезкой торца 132 Точить фаску 113 Точить канавку 12** - размер обеспечивается инструментом035 Круглошлифовальная.

Шероховатость — Ra 0.81 Шлифовать поверхность 7, выдерживая размер согласно эскиза* - размер для справок040 Токарная1 Точить фаску2 Точить резьбу 14, выдерживая размеры согласно эскиза* - размер для справок.

Доводочный045 Слесарная1 Острые кромки притупить-050 Промывочная1 Промыть и обезжирить деталь-Контроль.

Окончательный контроль.

Произвести окончательный контроль-Приложение 2Токарно-винторезный станок 16К20, основные размеры в мм.

Модель станка16К20Расстояние между центрами1000.

Высота центров255Ширина выемки (от патрона) НетНаибольший диаметр обрабатываемой заготовкинад станиной400над поперечным суппортом-над продольным суппортом230Расстояние от опорной поверхности резца до оси центров-Наибольшее расстояние от центров до резцедержателя150Суппортнаибольшийход.

Продольный1000.

Поперечный200наибольший ход верхних салазок-Наибольший угол поворота верхних салазок в 0360.

Задняя бабканаибольшее поперечное смещение£15,наибольший ход пиноли200№ конуса Морзе5Токарный центр MetalMasterL 40 с ЧПУСистема ЧПУSiemens 802SКонструкцияс горизонтальнойстаниной.

СтаночныеданныеØ обработки над станиной, мм400Ø обработки над суппортом, мм240Межцентровоерасстояние max., мм1000.

Длинаобточки850Шпиндель.

Число оборотов шпинделя, об/мин50−2500.

Крутящий момент max, Н*м92ФланецшпинделяISO 702Проходноеотверстиешпинделя, мм52Гидравлическийтокарныйпатрон, мм200Сменщикинструмента.

Количествоинструментов6Размер державки резца max., мм20×20Диаметринструмента max., мм30Точность.

Повторяемость, мм0,005Позиционирование, мм0,001Ось ХПеремещение, мм200Скоростьподачи, м/мин6Ось ZПеремещение, мм760Скоростьподачи, мм/мин8Задняябабка.

КонуспинолизаднейбабкиMK 4Диаметрпиноли, мм60Ходпиноли, мм100Габаритныеразмеры.

Длина х Ширина х Высота, мм2650×1550×1800.

Массастанка, кг2100.

Электропитание.

Общаяпотребляемаямощность11 кВт 380 В 50 ГцПриводшпинделя, кВт7,5Привод осей X и Y, кВт1,5Круглошлифовальный станок ЗБ16, основные размеры в мм.

Модель станка.

ЗБ16Тип1Высота центров145,6Расстояние между центрами750Расстояние от оси шлифовального круга до оси изделия.

Наибольшее500Наименьшее295Изделие.

ДиаметрНаибольшее250Наименьшее20Наибольшая длина шлифования750Стол.

Наибольшее перемещение (от руки и гидравлическое).

800Наибольший угол поворота в 0±5№ конуса Морзе передней и зад ней бабки5Ход пиноли задней бабки30.