Конструирование средств технологического оснащения

ВВЕДЕНИЕ

В условиях современной рыночной экономики предприятию необходимо постоянно совершенствовать технологию производства продукции, чтобы выиграть преимущество в конкурентной борьбе. Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от внедрения нового оборудования, машин, станков и аппаратов, а также новых технологий. Поэтому необходимо совершенствовать технологию механической обработки и внедрять новое высокопроизводительное оборудование. Это связано с расширением производства точных приборов, повышением быстроходности и мощности машин, долговечность и надежность, которые во многом зависят от точности изготовления деталей и узлов машины.

Одной из важнейших задач в области станкостроения является дальнейшее совершенствование конструкции выпускаемых металлорежущих станков, в частности станков с ЧПУ, станков полуавтоматов и автоматов.

Все большую роль занимают вопросы повышения точности станков. Это связано с расширением производства точных приборов, повышением быстроходности и мощности машин, долговечность и надежность, которые во многом зависят от точности изготовления деталей и узлов машины.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1.1 Служебное назначение детали

Шпиндель относится к классу «Валы» и изготавливается из стали 40Х13 ГОСТ 5949–75.

Шпиндель длиной 2994±3 с наибольшим наружным диаметром o50h9 (мм) и шероховатостью Ra1.6 мкм.

На участке шпинделя с диаметром o50e8 и шероховатостью поверхности Ra = 0,8 мкм, отфрезерованы два шпоночных паза длиной 98+0.87 мм, шириной 16N9 мм. На этой же поверхности проточена канавка шириной 10Н12мм и диаметром O44Н11мм. В шпоночных пазах просверлены 4 отверстия с резьбой М6−7Н/1×45?. С одного торца шпинделя просверлено отверстие с резьбой М16−7Н и фаской для зацентровки детали у=60?. С этого же торца отфрезерован квадрат размером ?30d11мм. На другом торце посверлено отверстие с резьбой М22×1,5−7Н. Имеется расточка под угол у=30?±20'. На наружней поверхности конца шпинделя нарезана резьба М42×1,5−6g.

Данная деталь изготавливается из высоколегированной стали 40Х13 ГОСТ 5949–75, применяемой для изготовления режущего, мерительного инструмента, деталей компрессоров и др. изделий, работающих до температур 400−450С? и слабоагрессивных средах. Сталь 40Х13 не сваривается. Химический состав и механические свойства материала детали представлены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Таблица 1 — Химический состав стали 40Х13 ГОСТ 5949–75, (%)

Таблица 2 — Механические свойства стали 40Х13 ГОСТ 5949–75.

1.2 Анализ технологичности конструкции Под технологичностью конструкции понимают соответствие конструкции детали требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости. Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность. Существуют два вида оценки технологичности конструкции изделия: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности детали.

Данная деталь относится к классу «Валов», так как образована поверхностями вращения, у которых длина больше диаметра. Деталь состоит из поверхностей вращения и торцевых поверхностей, не требующих сложной формы заготовки. Для обработки детали не требуется специальных приспособлений, специального режущего инструмента за исключением канавок, которые требуют специальной заточки инструмента. Все поверхности для обработки доступны. Самый высокий квалитет точности 8. Изготовление детали не требует доводочных операций. Поверхность на входе инструмента при обработке отверстия перпендикулярна оси отверстия.

Вывод: по качественной оценке деталь можно считать технологичной.

Количественный анализ технологичности конструкции.

Производим конструктивный анализ детали по поверхностям.

Таблица 3 — Анализ детали по поверхностям.

а) Определяем коэффициент унификации конструктивных элементов:

Куэ= Qуэ/Qэ где Qу. э — число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов;

Qэ — число типоразмеров конструктивных элементов в изделии;

Куэ= 20/21 = 0,95

Ку.э>0,6

Вывод: 0,95>0,6, следовательно, по коэффициенту унификации деталь технологична.

б) Определяем коэффициент шероховатости поверхности:

где Бср — средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях параметра Ra;

где п1, п2,…п14 — количество поверхностей имеющих шероховатость соответствующую данному числовому значению параметра Ra;

Кш<0,32

Вывод: 0,19<0,32, следовательно, по коэффициенту шероховатости деталь технологична.

Вывод: Данная конструкция детали является технологичной, т.к. удовлетворяет большинству технологических требований.

При выборе методов обработки поверхностей следует учитывать, что они должны обеспечивать:

— Заданную точность обработки.

— Заданную высоту микронеровностей обрабатываемых поверхностей.

— Необходимую производительность обработки.

С учетом вышесказанного, конструкцию шпинделя можно считать достаточно технологичной.

1.3 Определение типа производства Тип производства определяется укрупнено по таблице 4 в зависимости от массы детали и объема выпуска. Так как масса детали составляет 45,33 кг, а объем выпуска — 5000 шт/год, то принимается среднесерийное производство.

Таблица 4 — Типы производства

Определяем тип производства по коэффициенту закрепления операций:

Где — общее количество однотипных операций;

— общее количество рабочих мест.

Если, то производство массовое.

Если, то производство крупносерийное.

Если, то производство среднесерийное.

Если, то производство мелкосерийное.

Если, то производство единичное.

В соответствии с найденным по таблице 4 типом производства выбирается нормативный коэффициент загрузки рабочего места .

Согласно ГОСТ рекомендуется для серийного производства

Таблица 5. Предварительный маршрут обработки.

Определение основного и штучно-калькуляционного времени

005 Заготовительная.

То=0,19*D2=0,19*522*10−3=0,5мин.

?k=3;

Тшк=?к*Т0=0,5*3=1,5мин.

010 Токарная.

Установ А.

1) То=0,037d2=0,037*522*10−3=0,1мин.

2) То=0,52dl=0.52*6*12*10−3=0.04мин.

3) То=0.17dl*50*2800*10−3=23.8мин.

4) То=0.17dl*50*2800*10−3=23.8мин.

Установ Б.

1) То=0,037d2=0,037*522*10−3=0,1мин.

2) То=0,52dl=0.52*14*30*10−3=0.22мин.

3) То=0,31dl=0.31*16*2*10−3=0.009мин.

4) То=0.17dl=0.17*50*200*10−3=1.7мин.

5) То=0.17dl=0.17*50*200*10−3=1.7мин.

6) То=0.17dl=0.17*40*30*10−3=0.2мин. х (3прохода)=0,6мин.

8) То=0,4dl=0,4*16*25*10−3=0,16мин.

? То (010)=0,1+0,04+(23,8*2)+0,1+0,22+0,009+1,7+1,7+0,6+0,16=52,3мин.

?k=2,14;

Тшт-к.=52,3*2,14=111,9мин.

015 Токарная.

1) То=0,17dl=0.17*42*20*10−3=0.14мин. х (3прохода)= 0,42мин.

2) То=0,17dl=0,17*50*100*10−3=0,85мин.

3) То=0,17dl=0.17*44*20*10−3=0.14мин.

5) То=0,4dl=0.4*42*20*10−3=0.34мин.

6) Т0=0,52dl=0.52*19.4*85*10−3=0.85мин.

8) То=0,4*22*70*10−3=0,6мин.

? То (015)=0,42+0,85+0,14+0,34+0,85+0,6=3,2мин.

?k=2,14;

Тшт-к.=3,2*2,14=6,84мин.

020 Фрезерная.

То=7L=98*7*10−3=0.7мин. х (2паза)=1,4мин.

Тшт-к.=1,4*1,84=2,6мин.

030 Сверлильная.

1) То=0,52dl=0.52*5.5*12*10−3=0.1мин. х (4отверстия)= 0,4мин.

3) То=0,4dl=0,4*6*12*10−3=0,05мин х (4отверстия)=0,2мин.

? То (030)=0,2+0,4=0,6мин.

?k=1,72;

Тшт-к.=0,6*1,72=1,3мин.

035 Фрезерная.

То=7L=7*160=1.1мин. х (2прохода)=2,2мин.

?k=1,84;

Тшт-к.=2,2*1,84=4мин.

Определяем расчетное количество станков:

Где — трудоемкость выполнения соответствующей технологической операции, мин;

— годовой объем выпуска детали, шт.:

— действительный годовой фонд работы технологического оборудования, ч. (при двухсменной работе =4029 часов).

Принимаем количество станков:

Определяем фактический коэффициент загрузки рабочего места:

Где — расчетное количество станков, шт;

— принятое количество станков, шт.

Определяем количество однотипных операций выполняемых на одном рабочем месте:

Где — нормативный коэффициент загрузки рабочего места;

— фактический коэффициент загрузки рабочего места.

Определяем общее количество однотипных операций на участке:

?Оi=O005+ O010+ O015+ O020+ O030+ O035=25+0,9+5+12,5+25+7,5=75,9

Определяем общее количество рабочих мест:

?Pi=P005+ P010 +P015+ P020+ P030+ P035=1+3+1+1+1+1=8

Расчитанные данные заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

Определяем тип производства:

=

Исходя из найденного коэффициента закрепления операций, производство определяем крупносерийным.

1.4 Выбор и обоснование метода получения заготовки В данном курсовом проекте, заготовку детали возможно получить только из круглого проката. Все остальные методы получения заготовок не применимы.

Расчет себестоимости заготовки из проката.

Sзаг.= М + ?Со.з.;

где М — затраты на материал заготовки;

?Со.з — технологическая себестоимость операций;

;

где Сп.з. — приведенные затраты на рабочее место, (резка на отрезных станках, работающих ленточными пилами = 250 р/час.).

где Q — масса заготовки, кг.;

S — цена за один килограмм заготовки (по данным источника принимаем равным 60 руб.);

q — масса готовой детали, кг.;

Sотх. — цена 1 т. отходов (по данным источника принимаем равным 4300 руб.).

Себестоимость заготовки из проката равна:

Sзаг.= 2907 + 6,25 = 2913 руб.

Расчет коэффициента использования материала:

Вывод: рассчитанный КИМ соответствует крупносерийному производству, следовательно, данный метод получения заготовки является приемлемым для данной детали.

1.5 Разработка маршрутной технологии Таблица 7. Маршрут механической обработки детали «Шпиндель»

1.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом

Расчетно-аналитический метод был разработан профессором Кован В. М. Согласно этому методу величина минимального промежуточного припуска должна быть такой, чтобы при его удалении устранялись погрешности и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также погрешность установки, возникающая на выполняемом переходе.

Таблица 8. Припуски и допуски на обработку диаметра вала мм

1) Записываем параметры в таблицу 7.

? — погрешность установки заготовки, возникающая на выполняемом технологическом переходе;

T — глубина дефектного слоя, получаемая на сложном предшествующем технологическом переходе;

Rz — средняя высота неровностей, получаемая на смежном предшествующем технологическом переходе;

— отклонения формы и расположения обрабатываемой поверхности, относительно базовых поверхностях заготовки, получаемые на смежном предшествующем технологическом переходе.

Технологический маршрут обработки данной поверхности состоит из чернового и чистового, и тонкого точения.

Записываем в таблицу 7, соотвествующие заготовке и каждому технологическому переходу, значения элементов припуска.

Определяем погрешность установки .

;

где — погрешность базирования, (в данном случае равна нулю, т.к. установочная и технологическая базы совпадают);

— погрешность закрепления, (по таблице 4.10 принимаем равным 370 мкм для чернового точения, и 35 мкм для тонкого точения. Погрешность установки при чистовом точении равна нулю, т.к. переустанова после чернового точения не производится).

Технология обработки рассматриваемой поверхности следующая:

1. Обтачивание черновое в трехкулачковом патроне с поджатием заднего центра, после которого поверхность будет иметь точность 11 квалитета и шероховатость поверхности Rz = 50 (мкм).

2. Обтачивание чистовое в трехкулачковом патроне с поджатием заднего центра, после которого поверхность будет иметь точность 9 квалитета и шероховатость поверхности Rz = 30 (мкм).

3. Тонкое точение в трехкулачковом патроне с поджатием заднего центра, после которого обрабатываемая поверхность будет иметь точность 8 квалитета и шероховатость поверхности Rz = 3 (мкм).

Для заполнения таблицы используем методику RZi-1 и hi-1.

Для заготовки по данным таблицы 4.3 принимаем:

RZ = 150 (мкм); Т = 250 (мкм).

Для чернового, чистового и тонкого точения по данным таблицы 4.5 принимаем:

RZ = 50 мкм; Т = 50 мкм (черновое точение)

RZ = 25 мкм; Т = 50 мкм (чистовое точение)

RZ = 5 мкм; Т = 15 мкм (тонкое точение).

Суммарное отклонение расположения поверхности, мкм

;

где — корабление детали на длине l, мкм;

— погрешность зацентровки, принимаем равным 0,25 мм.

;

где — удельная кривизна заготовки, по таблице 4.8 принимаем равным 1,3 мкм.

l — принимаем равным 75 мм.

;

Суммарное отклонение расположения поверхности уменьшается с каждым переходом, мкм.

Определяем минимальный припуск на диаметр, мкм

2Zi min =2(RZi-1 + Тi-1+)

где RZ — высота микронеровностей, мкм;

T — глубина дефектного поверхностного слоя, мкм;

i-1 — индекс предшествующей операции

2Z1min = 2(150 + 250+) = 1713 мкм = 1,713 мм.

2Z2min = 2(50 + 50+) = 232 мкм = 0,232 мм.

2Z3min = 2(30 + 30+) = 190 мкм = 0,19 мм.

Записываем для конечного перехода в графу таблицы расчетный размер, предельный размер по чертежу.

= 50 — 0,089 = 49,91 (мм) Таким образом, имея расчетный размер после последнего перехода (в данном случае тонкого точения), для остальных переходов получаем расчетный размер путем сложения расчётного размера с расчётным припуском последней операции.

dp3 = 49,91+0,19=50,1 мкм

dp2 = 50,1+0,232=50,332 мкм

dp1 = 50,332+1,713=52,045 мкм.

Полученные данные заносим в таблицу.

Значения допусков каждого перехода принимается по таблицам в соответствии с квалитетом точности, того или иного вида обработки.

Для тонкого точения Тd = 0,04 мм Для чистового точения Тd = 0,084 мм Для чернового точения Тd = 0,21 мм Для заготовки Тd=1,4 мм.

В таблицу записываем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчетных размеров, округления производится до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер, для каждого перехода:

d4min = 49,91 мм (тонкое точение)

d3min = 50,1 мм (чистовое точение)

d2min = 50,33 мм (черновое точение)

d1min = 52,1 мм (для заготовки) Наибольшие предельные размеры получаем путем суммы допуска с округленным наименьшим предельным размером:

d4max = 49,91+0,04=49,95 мм (тонкое точение)

d3max = 50,1+0,084=50,184 мм (чистовое точение)

d2max = 50,3+0,21=50,54 мм (черновое точение)

d1max = 52,1+1,4=53,5 мм (для заготовки) Минимальное предельное значение припусков равно разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого перехода.

Максимальное предельное значение припусков равно разности наибольших предельных размеров. Предшествующего и выполняемого перехода. 2Zmin3 = 50,1 — 49,91 = 0,19 мм

2Zmin2 = 50,33 — 50,1 = 0,23 мм

2Zmin1 = 52,1 — 50,33 = 1,77 мм

2Zmax3 = 50,184 — 49,95 = 0,234 мм

2Zmax2 = 50,54 — 50,184 = 0,356 мм

2Zmax1 = 53,5 — 50,54 = 2,96 мм Полученные данные заносим в таблицу.

Производим проверку правильности выполненных расчетов.

Тонкое точение:

2Zimax3 — 2Zimin3 = Тd2 — Td3

0,234 — 0,19 = 0,084 — 0,04

0,044 = 0,044

Чистовое точение:

2Zimax2 — 2Zimin2 = Тd1 — Td2

0,356 — 0,23 = 0,21 — 0,084

0,126 = 0,126

Черновое точение:

2Zimax1 — 2Zimin1 = Тd0 — Td1

2,96 — 1,77 = 1,4 — 0,21

1,19 = 1,19

Расчеты выполнены правильно.

Рисунок 1. Схема расположения межоперационных припусков и допусков при обработке наружной поверхности o50е8 (мм)

1.7 Проектирование операционной технологии

1.7.1 Расчет режимов резания на основные или наиболее ответственные операции Расчёт режимов резания производится для наиболее ответственных операций. В данной работе проводится расчет для токарно — винторезных, фрезерных и сверлильной операций.

010 Токарно-винторезная Установ А.

1) Установить заготовку в патрон, выставить, закрепить, закрепить люнет.

2) Подрезать торец (1).

а) По справочнику [2], выбираем проходной отогнутый резец (20×12×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.; ?=45°.

б) Назначаем режим резания по справочнику :

— глубина резания t = 1,5 мм.;

— подача S= 0.4 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца г) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 920 об/мин мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определение необходимой мощности резания:

Nр = PzV/1020· 60;

где Pz — тангенциальная сила резания;

Рz = 10СрtхsуvnКр=10 · 300 · 1,51 · 0,40,75 · 144−0,15 · 0,87=1067,5 Н;

Nр = (1067,5 · 144)/(1020 · 60)=2,5 кВт.

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д. · ?ст.=7,5 · 0,75=5,6 кВт.

Nп >Nр ;

5,6кВт >2,5кВт Следовательно, выбранный станок подходить по мощности привода.

е) Определяем основное время:

3) Центровать.

а) Выбираем центровочное сверло диаметром 4 мм, материал режущей части Р6М5.

б) Назначаем режимы резания:

t = D/2 = 4/2 = 2 мм;

S0 = 0,1мм/об;

в) Назначаем период стойкости сверла:

Т = 15мин;

г) Определяем скорость главного движения резания д) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:

nд = 1500 мин-1.

е) Определяем действительную скорость главного движения резания:

ж) Определяем основное время:

4) Точить поверхность (2) O50h9 мм, L=2800 мм. (черновой проход).

а) По справочнику [2], выбираем проходной прямой резец (20×20×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.;

б) Назначаем режим резания по справочнику [2]:

— глубина резания t = 1,5 мм.;

— подача S= 0.4 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца

.

г) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 920 мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определяем основное время:

4) Точить поверхность (2) O50h9 мм, L=2800 мм. (чистовой проход).

а) По справочнику [2], выбираем проходной прямой резец (20×20×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 1,2 мм.;

б) Назначаем режим резания по справочнику [2]:

— глубина резания t = 0,1 мм.;

— подача S= 0.42 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца:

г) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 1200 мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определяем основное время:

Определяем суммарное основное время при установе А:

?То=То2+То3+То4+То5=0,07+0,06+7,6+5,5= 13,23 мин.

Установ Б.

1) Подрезать торец (3).

а) Резец проходной отогнутый 20×12×120 Т15К6; r=1мм, ?=45°.

б) Режимы резания

— глубина резания t = 1,5 мм.;

— подача S= 0.4 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

— скорость резания V=150 м/мин;

в) Частота вращения шпинделя n=950 мин-1.

г) Основное время Т=0,07 мин.

2) Сверлить отверстие (4) O14мм, L=30мм.

а) Выбираем сверло диаметром 14 мм., материал режущей части Р6М5.

б) Назначаем режимы резания:

t = D/2=14/2=7 мм;

S0 = 0,28 мм/об;

в) Назначаем период стойкости сверла:

Т = 25мин;

г) Определяем скорость главного движения резания д) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:

nд = 800 мин-1.

е) Определяем действительную скорость главного движения резания:

ж) Определяем основное время

3) Зенковать фаску (5).

а) Выбираем зенковку 2353−0083 ГОСТ 14 953–80, у=60?.

б) Принимаем подачу S=0,2 мм/об.

в) Принимаем частоту вращения шпинделя n=800 мин-1.

г) Определяем основное время

4) Точить поверхность (2) O50h9 мм, L=200мм. (черновой проход).

а) Резец проходной прямой (20×20×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.

б) Режимы резания:

— глубина резания t = 1,5 мм.;

— подача S= 0.4 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

— скорость резания V=144 м/мин;

в) Частота вращения шпинделя n=920 мин-1.

г) Основное время

5) Точить поверхность (2) O50h9 мм, L=200мм. (чистовой проход).

а) Резец проходной прямой (20×20×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 1,2 мм.

б) Режимы резания:

— глубина резания t = 0,1 мм.;

— подача S= 0.42 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

— скорость резания V=190 м /мин;

в) Частота вращения щпинделя n=1200 мин-1.

г) Основное время

6) Точить с подрезкой торца поверхность (6) O40мм, L=30мм.

а) По справочнику [2], выбираем резец сборный проходной (20×20×120) с механическим креплением трехгранной пластины Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.;

б) Назначаем режим резания по справочнику [2]:

— глубина резания t = 2 мм.;

— подача S= 0.3 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца г) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 1200 мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определяем основное время:

где i — кол-во проходов (i=3).

7) Точить фаску (7) 5×45?.

а) Резец проходной отогнутый (20×12×120) с пластиной из твердого сплава Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.; ?=45°.

б) Режимы резания:

— глубина резания t=5мм;

— подача S=0,1мм/об;

— скорость резания V=100м/мин;

в) Частота вращения шпинделя:

г) Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 650 мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определяем основное время:

8) Нарезать резьбу М16−7Н., на длину 25 мм.

а) Выбираем машинный метчик М16; материал режущей части метчика — быстрорежущая сталь Р6М5.

б) Режимы резания:

— скорость резания V=8м/мин;

— подача = шаг резьбы = 2мм/об;

в) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:

nд = 155 мин-1.

г) Определяем действительную скорость главного движения резания:

д) Определяем основное время:

Определяем суммарное основное время при установе Б:

?То=То1+То2+То3+То4+То5+То6+То7+То8=

=0,07+0,13+0,012+0,54+0,4+0,3+0,03+0,02=1,5 мин.

Определяем общее основное операционное время:

?То=ТоА+ТоБ=13,23+1,5=14,73 мин.

015 Токарно-винторезная Установ А.

1) Установить заготовку в патрон, выставить, закрепить, закрепить люнет.

2) Точить с подрезкой торца поверхность (9) O42 мм, L=20 мм.

а) Резец сборный проходной (20×20×120) с механическим креплением трехгранной пластины Т15К6. Радиус при вершине 0,8 мм.

б) Режимы резания:

— глубина резания t = 2 мм.;

— подача S= 0.3 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

— скорость резания V=125,6 м/мин;

в) Частота вращения шпинделя n=1200 об/мин.

г) Основное время:

где i — кол-во проходов.

3) Точить поверхность (10) O50е8 мм, L=90 мм (тонкое точение).

а) по справочнику [2], выбираем резец сборный проходной (20×20×120) с механическим креплением трехгранной пластины Т30К4. Радиус при вершине 1,2 мм.;

б) Назначаем режимы резания по справочнику [2]:

— глубина резания t = 0,1 мм.;

— подача S= 0.08 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Скорость резания принимаем по таблице 19 [2], V=200 м/мин.

г) Частота вращения шпинделя, соответствующая данной скорости главного движения резания:

д) Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 1200 мин-1.

д) Действительная скорость главного движения резания:

е) Определяем основное время:

4) Точить канавку (11) O44Н11 мм, L=10 мм.

а) По справочнику [2], выбираем резец отрезной (25×16×140) из быстрорежущей стали ГОСТ 18 874–73. Ширина режущей кромки а=5 мм.

б) Назначаем режимы резания по справочнику [2]:

— подача S= 0.13 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Скорость резания равна г) Частота вращения шпинделя, соответствующая данной скорости главного движения резания:

д) Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 150 мин-1.

е) Действительная скорость главного движения резания:

ж) Определяем основное время:

5) Точить канавку (12) O39,8 мм, L=2,5 мм, у=45?.

а) По справочнику выбираем резец отрезной (25×16×140) из быстрорежущей стали ГОСТ 18 874–73 (специальная заточка).

б) Назначаем режимы резания по справочнику [2]:

— подача S= 0.13 мм/об.;

— период стойкости T= 60 мин.;

в) Скорость резания принимает равной 23,55 м/мин.

г) Число оборотов шпинделя n=150 об/мин.

д) Определяем основное время:

6) Нарезать М42×1,5−7Н, L=20 мм.

а) По справочнику выбираем резец резьбовой (25×16×140) с пластиной из твердого сплава Т15К6.

б) Назначаем режимы резания по справочнику [2]:

— подача S= 1,5мм/об.;

— период стойкости T= 70 мин.;

— глубина резания t=0,7 мм;

— кол-во проходов i=3;

в) Скорость резания при резьбонарезании г) Определяем расчетное число оборотов шпинделя:

д) Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка QUANTUM D560×3000 DPA и устанавливаем действительную частоту вращения:

n = 800 мин-1.

е) Действительная скорость главного движения резания:

ж) Определяем основное время

7) Сверлить отверстие (13) O20,35 мм, L=85мм;

а) Выбираем сверло 2301−0202 ГОСТ 10 903–77 (O20,35мм), материал режущей части — быстрорежущая сталь Р6М5.

б) Режимы резания:

— глубина резания t = 0,5D = 10,175 мм;

— подача S=0,25мм/об;

— стойкость Т=45 мин;

в) Скорость резания г) Расчетная частота вращения шпинделя:

д) Корректируем частоту вращения по паспорту станка:

n = 495 мин-1

е) Действительная скорость резания:

ж) Основное время з) Мощность резания где Мкр — крутящий момент;

Мкр = 10CМDqsyKp= 10*0,0345*20,352*0,250,8*0,87 = 41 Н*м Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка: Nп=Nэл.д. · ?ст.=7,5 · 0,75=5,6 кВт.

Nп >Nр ;

5,6кВт >2кВт Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

Определяем общее основное операционное время:

?То=То2+ То3+ То4+ То5+ То6+ То7=0,1+0,094+0,51+0,015+0,05+0,7=1,5мин.

025 Фрезерная

1) Установить заготовку в приспособление, закрепить.

2) Фрезеровать паз (15) 16N9, L=98мм.

а) Выбираем концевую фрезу с нормальным зубом из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком. Диаметр фрезы принимаем равным ширине паза, т. е. D = b = 16 (мм); число зубьев фрезы Z = 4.

Фреза 2223−0003 ГОСТ 17 026–71.

б) Режимы резания:

— глубина резания t=0.4 мм;

— подача S=0,2 мм/зуб;

— период стойкости Т=80 мин.

в) Скорость резания:

.

г) Расчетная частота вращения шпинделя:

д) Корректируем частоту вращения по паспорту станка:

n = 1000 мин-1

е) Действительная скорость резания:

ж) Основное время з) Мощность резания Тангенциальная сила резания Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка: Nп=Nэл.д. · ?ст.=5,5 · 0,8=4,4 кВт.

Nп >Nр ;

4,4кВт >0,65кВт Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

1.7.2 Расчет точности обработки (суммарной погрешности) на чистовой и тонкой операции При расчете суммарной погрешности обработки для деталей типа тел вращения воспользуемся следующей формулой:

где — суммарная погрешность обработки;

— погрешность, вызываемая упругими деформациями технологической системы;

— погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента;

— погрешность настройки;

— погрешность, вызываемая температурными деформациями технологической системы;

— погрешность, вызываемая геометрическими неточностями станка.

В результате расчета должно выполняться условие:

Где — податливость системы;

— силы резания.

Приведенный диаметр вала:

Податливость системы

Где — податливость станка;

— податливость заготовки.

Где — податливость суппорта;

— податливость передней бабки;

— податливость задней бабки.

Где — длина вала, мм;

— модуль упругости;

(мм2) — момент инерции поперечного сечения заготовки;

Определяем силу

при ;

при ;

;

;

Погрешность настройки станка на размер

Где — погрешность регулирования режущего инструмента при установке на размер. Зависит от используемого способа установки инструмента;

— погрешность измерительных инструментов, применяемых при настройке станка;

и — коэффициенты, учитывающие отклонения закона распределения соответствующей погрешности от нормального закона распределения,, .

мкм Погрешность износа режущего инструмента

; ;

;

Число деталей, обрабатываемых за период стойкости Путь резания при обработке деталей

Где — начальный участок износа, ;

(мкм/мм);

Погрешность, вызванная температурными деформациями

Где — погрешность резца, (мкм);

— погрешность детали, (мкм).

Где — удлинение;

— основное время, (мин) Где

— вылет резца, ;

— сечения,

;

Где — коэффициент линейного расширения,

— радиус детали, (мм);

— температура нагрева детали, С.

Где — количество тепла, идущее на нагрев детали, кКал.;

— теплоемкость, ;

— удельный вес, ;

— объем детали, .

Где — сила резания, кгс;

— основное время, мин;

— скорость резания, м/мин;

— количество тепла, идущее на нагрев в детали

;

;

С;

;

Определяем суммарную погрешность Условие выполняется.

1.7.3 Выбор станков, инструмента, средств измерения и технологического оснащения Ленточнопильный станок Н300М .

Ленточнопильный станок Н300М предназначен для непрерывной резки круглого проката, труб, швеллеров, уголков, из всех основных материалов.

Таблица 9. Технические характеристика ленточнопильного станка Н300М

Станок токарно-винторезный Quantum Opti D560×3000 DPA.

Токарно-винторезные станки Optimum позволяют обрабатывать заготовки длиной до 3000 мм включительно, из широкого спектра различных металлов и сплавов в большом диапазоне режимов резания. Нарезаемые резьбы — метрические, дюймовые, модульные и трапецеидальные. Станки предназначены для промышленного применения и отличаются надежностью, неприхотливостью и ремонтопригодностью.

Используем для токарно-винторезных операции.

Таблица 10. Технические характеристики токарно-винторезного станка Quantum Opti D560×3000 DPA.

Вертикально фрезерный станок FSS450MR.

Станок предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и другими фрезами. Применяются для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей, пазов, рамок, углов, зубчатых колес, спиралей, моделей штампов, пресс-форм и других деталей из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.

Таблица 11. Технические характеристики вертикально-фрезерного станка FSS450MR.

Универсальный радиально-сверлильный станок DMTG Z3032.

Станок предназначен для сверления, развертывания и фрезерования отверстий, нарезания резьбы в заготовках большого и среднего размера с управлением от рычагов и кнопок, расположенных на шпиндельной головке.

Таблица 12. Технические характеристики универсального радиально-сверлильного станка DMTG Z3032.

Для операций будем применять следующие режущие инструменты, средства измерения и технологического оснащения.

005 Заготовительная Режущий инструмент:

— биметаллическая пила Contestor GT 4/6 67×1.6;

Мерительный инструмент:

— рулетка 5000 ГОСТ 7502–98;

Приспособление:

— приспособление при станке.

010 Токарная Режущий инструмент:

— Резец 2102−0027 Т15К6 ГОСТ 18 877–73;

— Сверло 2317−0107 ГОСТ 14 952–75;

— Сверло 2301−0046 ГОСТ 10 903–77;

— Зенковка 2353−0088 ГОСТ 14 953–80;

— Резец 2100−0029 Т15К6 ГОСТ 18 878–73;

— Резец 2102−1323 Т15К6 ГОСТ 24 996–81;

— Метчик 2621−1601 ГОСТ 3266–81;

Мерительный инструмент:

Штангенциркуль ШЦ I-125−0,1 ГОСТ 166–89;

Пробка 8221−3067 ГОСТ 17 758–72;

Приспособление:

— 3-х кулачковый патрон 7100−0009 ГОСТ 2675–80;

— центр при станке;

015 Токарная Режущий инструмент:

— Резец 2102−0027 Т15К6 ГОСТ 18 877–73

— Резец 2100−0029 Т30К4 ГОСТ 18 878–73;

— Резец 2120−0517 Т15К6 ГОСТ 24 996–81;

— Резец 2130−0109 Т15К6 ГОСТ 18 884–73;

— Сверло 2301−0202 ГОСТ 10 903–77;

— Резец 2140−0001 Т15К6 ГОСТ 18 882–73;

— Метчик 2621−1783 ГОСТ 3266–81;

Измерительный инструмент:

— Штангенциркуль ШЦ I-125−0,1 ГОСТ 166–89;

— Кольцо 8211−0142 6h ГОСТ 17 763–72;

— Пробка 8221−3088 7Н ГОСТ 17 758–72;

— Набор угловых мер ГОСТ 2875–75;

Приспособление:

— 3-х кулачковый патрон 7100−0009 ГОСТ 2675–80;

— центр при станке;

020 Токарная Режущий инструмент:

— Обкаточное приспособление ГАКС-3−1-50/80Ин;

Измерительный инструмент:

— Образец шероховатости 1,6-Т ГОСТ 9378–93;

Приспособление:

— 3-х кулачковый патрон 7100−0009 ГОСТ 2675–80;

— центр при станке;

025 Фрезерная Режущий инструмент:

— Фреза 2223−0003 ГОСТ 17 026–71;

Измерительный инструмент:

— Штангенциркуль ШЦ I-125−0,1 ГОСТ 166–89;

Приспособление:

— Приспособление при станке;

— Делительная головка 7036−0052 ГОСТ 8615–89;

035 Сверлильная Режущий инструмент:

— Сверло 2300−6173 ГОСТ 10 902–77;

— Метчик 2621−1153 ГОСТ 3266–81;

— Зенковка 2553−0133 ГОСТ 14 953–80;

Измерительный инструмент:

— Пробка 8221−3030 ГОСТ 17 758–72;

— Штангенциркуль ШЦ I-125−0,1 ГОСТ 166–89;

Приспособление:

— Приспособление при станке;

— Делительная головка 7036−0052 ГОСТ 8615–89;

040 Фрезерная Режущий инструмент:

— Фреза 2223−0019 ГОСТ 17 026–71;

Измерительный инструмент:

— Штангенциркуль ШЦ I-125−0,1 ГОСТ 166–89;

— Угломер типа 1−2 ГОСТ 5378–88;

Приспособление:

— Приспособление при станке;

— Делительная головка 7036−0052 ГОСТ 8615–89;

045 Слесарная Режущий инструмент:

— Напильник 2820−0001 ГОСТ 1485–80;

2. Конструирование средств технологического оснащения

2.1 Выбор и обоснование схемы установки детали в приспособлении. Расчет погрешности базирования В данной работе спроектировано пневматическое приспособление для обработки шпоночных пазов валов.

Определим погрешность базирования при установки детали в призму.

Рисунок 2. Схема установки вала в призму.

?б=

где Td — допуск на размер;

? — угол призмы.

заготовка деталь погрешность приспособление

2.2 Разработка расчетной схемы закрепления и расчет механизма зажима Рисунок 3. Расчетная схема а) Как было определено ранее, сила резания при фрезеровании на операции «020 Фрезерная» составляет Pz=570H

б) Определяем силу зажима, Н где К — коэффициент запаса усилия; К = 1.5

fкоэффициент трения; f=0,25;

— угол призмы; =90;

PZ-сила резания, H;

в) Составляем уравнение моментов относительно точки поворота рычага:

W l2 = Q · l1· ?;

;

где l1 = 0,067 (м); l2 = 0,0535 (м), (см. чертеж приспособления).

г) Определяем диаметр пневмоцилиндра, см где D — диаметр пневмоцилиндра, см;

Р — давление воздуха в сети, кг/см2; Р = 6 (кг/см2)

Принимаем диаметр пневмоцилиндра D=70мм.

2.3 Техническое описание конструкции и принципа действия приспособления

Пневматическое приспособление применяется при фрезеровании шпоночных пазов на валах. Деталь устанавливается на призму. Достоинство призм в том, что их осевая линия совпадает с осевой линией шпоночного паза. Воздух под давлением поступает в нижнюю часть цилиндра и заставляет поршень со штоком перемещаться вверх. Перемещаясь, шток воздействует на прихват.

После окончания фрезерования шпоночного паза воздух подается в верхнюю часть цилиндра. Поршень, под воздействием сжатого воздуха, перемещается вниз со штоком, тем самым освобождая деталь.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте определили служебное назначение и технические требования на деталь «Шпиндель», полученную на производственной практике на НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС». Оценили анализ технологичности конструкции детали, определили тип производства и способа получения заготовки.

С помощью комплекта технологической документации на обработку детали, разработали маршрутную технологию. Создали эскизы технологических наладок. Определили припуски на обработку расчетно — аналитическим методом. Выполнили расчеты режимов резания по операциям технологического процесса, определили необходимое количество оборудования для каждой операции. Рассчитали суммарную погрешность для чистовой и тонкой операции.

Определили схему установки детали в приспособление, также рассчитали силу зажима и закрепления детали. Начертили сборочный чертеж приспособления и составили спецификацию.

Курсовой проект закрепил знания, полученные во время лекционных и практических занятий.

Список использованных источников

1. А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкед. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. — Мн.: Высш. школа, 1983. — 256 с.

2. Справочник технолога — машиностроителя. Том 1. Под ред. Косиловой, Р. К. Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1972. 694 с.

3. Справочник технолога — машиностроителя. Том 1. Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 2001. 944 с.

4. В. А. Блюмберг, В. П. Близнюк. Переналаживаемый станочные приспособления. — Л.: Машиностроение, 1978. — 360 с.

5. М. М. Абакумов. Современные станочные приспособления. — М.: Машиностроение, 1960. — 326 с.

6. А. А. Панов. Обработка металлов резанием. — М.: Машиностроение, 1980. — 655 с.

.ur