Проектирование участка цеха по изготовлению детали для космического аппарата 421. 13: Кронштейн 01

Министерство образования и науки Самарской области ГБОУ СПО «Самарский техникум космического машиностроения»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На тему: Проектирование участка цеха по изготовлению детали

для космического аппарата 421.13: Кронштейн 01

Пояснительная записка

13ДП151 001.421.01 ПЗ

Проект выполнил

Абрамов Д.Н.

Руководитель проекта

Авдеева Т.Д.

1. Анализ конструкции детали, определение типа станков для обработки

2. Физико-химические свойства материала детали

3. Выбор способа изготовления заготовки

4. Расчёт припусков на две поверхности

5. Расчёты ТКИ

6. Разработка маршрутного технологического процесса

7. Расчёт режимов резания

8. Расчёт норм времени

9. Разработка конструкции станочного приспособления

10. Выбор установочных элементов приспособления, определение погрешности установки заготовки

11. Расчет механизма зажима заготовки разрабатываемого станочного приспособления

12. Сводная ведомость для спроектированного техпроцесса

13. Охрана труда на машиностроительном предприятии

14. Экономическая часть дипломного проекта Список использованной литературы

Технология машиностроения — это наука, которая рассматривает вопросы: методы обработки поверхностей, методы получения заданной поверхности, методы сборки.

Для обработки деталей с целью получения из заготовки деталей соответствующих технических требований чертежа разрабатывается технологический процесс, в котором указывается порядок обработки на определенном оборудовании, последовательность применения. В технологическом процессе также указываются и другие необходимые сведения: конструкция режущего инструмента, режимы резания, нормы времени.

Производственный процесс — это совокупность работающих и орудий труда, направленных на получение изделий, предназначенных для продажи заказчику. Различают два типа производства:

— основное производство — это такое производство, в котором все действия работающих и машин направлены на непосредственное изготовление изделия.

— вспомогательное производство — такое производство, в котором действие работающих и машин не направлено на изготовление основного изделия, но без такого производства не возможно функционирование основного производства.

Технологический процесс — это часть производственного процесса, содержащего целенаправленное действие по изменению формы, свойств материала и других параметров предмета труда.

Технологический процесс подразделяется на операции:

Операция — это законченная часть технологического процесса, выполненном на одном рабочем месте. Операция подразделяется на технологические переходы.

Переход — это законченная часть технологического процесса, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных режимах и установке.

Установ — это часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция — это фиксированное положение, занимаемое неизменно-закрепленной заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением, относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции.

Рабочий ход — это законченная часть технологического перехода, выполняемая при однократном перемещении инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменение формы, размеров, качества поверхности и размеров заготовки.

Сверлильно-фрезерные станки. Для установки приспособления на этих станках используют столы, на которых имеются Т — образные пазы. Узкая часть этого паза выполняется с высокой точностью.

Экономика — это область человеческой деятельности, которая служит удовлетворению человеческих потребностей и является общим объектом для всех экономических наук.

Всякое предприятие не существует само по себе, а связано с экономикой в целом, с одной стороны, через рынок производительных факторов, а с другой через рынок сбыта.

Экономика предприятия тесно связана с микрои макроэкономикой, но не тождественна им. Экономика предприятия представляет собой самостоятельную экономическую дисциплину, предметом изучения которой является деятельность предприятия, процесс разработки и принятия хозяйственных решений.

Предприятие функционирует в определенной предпринимательской среде, которая оказывает влияние на всю его деятельность. Предпринимательская среда характеризуется сложившейся экономической и политической обстановкой, правовой, социальной, культурной, технологической, географической средой, экологической средой, экологической ситуацией, а также состоянием институционной и информационной систем.

Экономика предприятия, как и любая другая наука, имеет особые методы исследования. Большое значение в экономических исследованиях имеют методы статистического наблюдения и сравнительного анализа. Они дают возможность накапливать и сопоставлять частные и обобщающие экономические показатели, анализировать динамику предприятия, сравнивать результаты его деятельности с показателями других хозяйствующих субъектов с целью выявления наилучших результатов.

деталь кронштейн технологический конструкция

1. Анализ конструкции детали, определение типа станков для обработки

Деталь кронштейн 01 изготовлена из алюминиевого сплава АК6ПП.

Кронштейн имеет основные габаритные размеры: длина 276±1, ширина 110±1 мм, высота 40 мм.

Кронштейн состоит из основной части (бобышки) диаметром O110±1. От бобышки отходят 2 ребра жесткости высотой 37,5±0,5 и шириной от 2 до 8. Высота по торцам 37,5±0,5, а по середине 40.

Основание имеет фигурный контур на длине 276±1, обусловленный перепадами ширины от 58±1 до 52±1. Основание имеет переменную толщину и занижение на длине 107±1 до 37,5±0,5.

Деталь кронштейн 01 имеет ступенчатое отверстие. На диаметре O36,5 находится метрическая резьба М36×1,5 6Н и фасонная канавка шириной 3 мм с R0,5 и R1. Цековка имеет диаметр O55 и глубину 7. На диаметре O 94±1 имеется шесть симметричных отверстий диаметром O3.

Виды станков для обработки: 6Н13П, 2М55, 6Р13Ф3, FA5-V, СТП-320.

2. Физико-химические свойства материала детали

Материал детали кронштейн 01 — АК6 ПП, это алюминиевый деформируемый сплав.

Сплав используется для изготовления деталей арматуры в ракетостроении, так как обладает малым удельным весом и рядом специфических свойств. Широко используется этот сплав и в авиационной промышленности.

Химический состав:

Медь …2,2%

Магний …0,6%

Марганец …0,8%

Кремний …0,9%

Остальное — алюминий.

Физические свойства АК6:

Временное сопротивление при растяжении … .у_в 447МПа Относительное удлинение … д13%

Относительное сужение … ш 40%

Твёрдость по Бринелю … НВ 98

Плотность … г 2,75г/ см³

Теплопроводность …л176Вт/(м*⁰С) Обрабатываемость резанием хорошая Свариваемость удовлетворительная Пластичность при обработке давлением удовлетворительная Сплав следует подвергнуть термообработке — закалке, а затем искусственному или естественному старению (более долгий процесс).

Таким образом, материал, применённый для изготовления детали, относится к группе деформируемых алюминиевых сплавов, что позволяет изготавливать заготовки методом штамповки.

Материал достаточно коррозионностойкий, удовлетворительно работает в агрессивных средах. Предназначен для изготовления деталей для изделий аэрокосмической промышленности.

3. Выбор способа изготовления заготовки

В современном производстве одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование черновых заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающими возможность применения наиболее оптимальных способов их обработки, т. е. обработки с наибольшей производительностью и наименьшими отходами.

Выбор вида заготовки для деталей космической промышленности и для дальнейшей механической обработки во многих случаях является одним из весьма важных вопросов разработки процесса изготовления детали. Правильный выбор заготовки — установление ее формы, размеров припусков на обработку, точности размеров и твердости материала, т. е параметров, зависящих от способа ее изготовления, — обычно весьма сильно влияет на число операции или переходов, трудоемкости и в итоге на себестоимость процесса изготовления детали. Вид заготовки в большинстве случаев в значительной степени определяет дальнейший процесс обработки. Таким образом, разработка процесса изготовления детали может идти по двум принципиальным направлениям:

а) получения заготовки, приближающейся по форме и размерам к готовой детали, когда на заготовительные цехи приходится значительная доля трудоемкости изготовления детали и относительно меньшая доля приходится на механические цехи,

б) получение грубой заготовки с большими припусками, когда на механические цехи приходится основная доля трудоемкости и себестоимости изготовления детали.

Для получения заготовки для детали кронштейн 01 я выбрал штамповку. Штамповка обеспечивает формообразование наружных поверхностей кронштейн 01, исключая частично последующую механическую обработку. Штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства, она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в техническом, так и в экономическом отношении.

В техническом отношении штамповка позволяет:

— получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки невозможно или затруднительно;

— создавать прочные и жёсткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;

— получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом отношении штамповка обладает следующими преимуществами:

— экономичным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;

— весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

— массовым выпуском и низкой стоимостью изготовляемых изделий.

4. Расчет припусков на две поверхности

Припуск — слой материала, удаленный с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Припуск делится на межоперационный и общий в зависимости от типа обработки поверхности. При черновой обработке межоперационный припуск равен общему.

Формулы расчета припусков:

на диаметр: 2Z_min = 2[(Rz+h)+]

на двусторонний припуск: 2Z_min = 2(Rz+h+Pa+Eв) на односторонний припуск: Z_min = Rz+h+Pa+Eв, где

Rz — высота микронеровностей профиля;

h — глубина дефектного слоя;

Ра — отклонение расположения поверхностей: кривизна профиля и неперпендикулярность;

Ев — погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Параметры (Rz, h, Pa, Eв) выбираются из таблицы справочника технолога машиностроителя.

Порядок выполнения расчета:

— Определить поверхность для расчета припусков с размером и отклонениями.

— Определить наименьший размер данной поверхности.

— Задать технологический процесс обработки используя таблицу оценки детали на технологичность.

— Создать таблицу исходных данных с комментариями по коэффициентам.

— Рассчитать межоперационные припуски начиная с последней обработки и общий припуск на обработку.

— Определить наименьший размер заготовки.

— Выбрать величину допуска на размер детали из таблицы ГОСТа по номинальному размеру и квалитету.

— Определить наибольший размер заготовки.

— Выбрать номинальный размер заготовки между наибольшим и наименьшим.

— Рассчитать верхнее и нижнее отклонение для размера заготовки и записать размер с отклонениями на эскизе заготовки.

· Расчет припусков на высоту детали 40h14 мм

— По таблице допусков определяем отклонение.

40h14 (_-0,62)

— Определяем наименьший размер данной поверхности:

Н_{min дет} = Н+ei = 40+(-0,62) = 39,38 мм

— Задать технологический процесс:

Заготовка — штамповка Технологический процесс:

— штамповка

— черновая

Создаем таблицу исходных данных:

Точность и качество: высота микронеровностей и дефектного слоя.

Штамповка: Rz =160; h = 200 (стр. 186 табл. 12)

Черновая: Rz = 250; h 240 (стр. 186 табл. 24)

Кривизна профиля Ра = (LД)/2,

где Д — удельная кривизна на 1 мм L

Д = 3 мкм/мм (стр. 186 табл. 16)

Ра = (40*3)/2 = 60 мкм Погрешность установки заготовки:

Ев = 80 (стр. 42 табл. 13)

— Рассчитать межоперационные припуски:

Наименьший припуск для черновой обработки:

2Z_min = 2*(Rz+h+Pa+Eв)

2Z_min = 2*(160+200+60+80) = 1000 мкм = 1 мм

— Определяем наименьший размер заготовки:

L_{min заг} = L_{min дет} + 2Z_min = 39,38+1 = 40,38 мм

— Выбираем величину допуска на размер заготовки по Т16 (стр. 192, табл. 32): Т16 = 1600 мкм = 1,6 мм

— Определяем наибольший размер заготовки:

L_{max заг} = L_{min заг} + Т16 = 40,38 +1,6 = 41,98 мм

— Выбираем номинальный размер заготовки:

Номинальный размер заготовки = 41 мм

— Рассчитываем верхнее и нижнее отклонения:

Верхнее отклонение на размер заготовки:

es = Н_{max заг} — Н_заг = 41,98 — 41 = 0,98 мм Нижнее отклонение на размер заготовки:

ei = Н_{min заг} — Н_заг = 40,38 — 41 = -0,62 мм Исполнительный размер заготовки: 41^+0,98_-0,62

· Расчет припусков на длину детали Рассчитать припуск на длину 276±1

— Определяем наименьший размер данной поверхности:

L_{min дет} = L+ei = 276+(-1) = 275 мм

— Задать технологический процесс:

Заготовка — штамповка Технологический процесс:

— штамповка

— черновая Создаем таблицу исходных данных:

Точность и качество: высота микронеровностей и дефектного слоя.

Штамповка: Rz =160; h = 200 (стр. 186 табл. 12)

Черновая: Rz = 250; h 240 (стр. 186 табл. 24)

Кривизна профиля Ра = (LД)/2, где Д — удельная кривизна на 1 мм L

Д = 1,2 мкм/мм (стр. 186 табл. 16)

Ра = (276*1,2)/2 = 165 мкм Погрешность установки заготовки:

Ев = 80 (стр. 42 табл. 13)

— Рассчитать межоперационные припуски:

Наименьший припуск для черновой обработки:

2Z_min = 2*(Rz+h+Pa+Eв)

2Z_min = 2*(160+200+165+80) = 1200 мкм = 1,2 мм

— Определяем наименьший размер заготовки:

L_{min заг} = L_{min дет} + 2Z_min = 275+1,2 = 276,2 мм

— Выбираем величину допуска на размер заготовки по Т16 (стр. 192, табл. 32): Т16 = 1600 мкм = 1,6 мм

— Определяем наибольший размер заготовки:

L_{max заг} = L_{min заг} + Т16 = 276,2 +1,6 = 277,8 мм

— Выбираем номинальный размер заготовки:

Номинальный размер заготовки = 277 мм

— Рассчитываем верхнее и нижнее отклонения:

Верхнее отклонение на размер заготовки:

es = L_{max заг} — L_заг = 277,8 — 277 = 0,8 мм Нижнее отклонение на размер заготовки:

ei = L_{min заг} — L_заг = 276,2 — 277 = -0,8 мм Исполнительный размер заготовки: 277_-0,8^+0,8

5. Расчеты ТКИ

Технологичность конструкции изделия — это совокупность свойств конструкции обеспечивающие изготовление к эксплуатации изделия на наиболее эффективным технологами с наименьшими затратами. К технологичности относятся экономическая эксплуатационные ремонтные качественные и количественные параметры.

Коэффициент точности

К_тч = 1 — (1/А_ср)? 0,8

Коэффициент шероховатости

К_ш=1/Б_ср?0,32

Коэффициент использование материала

К_им=m_дет/m_заг

Ким: прокат (?0,5); ковка (?0,40); штамповка (?0,65); отливка (?0,75)

Расчет ТКИ Для выполнения расчетов по точности и качеству заполняем таблицу

Таблица 1

Таблица 2

Коэффициент точности

К_тч = 1-(1/А_ср)? 0,8

К_тч = 1-(1/А_ср)?0,8

Средний квалитет по точности: А_ср

А_ср = (i*14+i*12+i*11+i*10)/?i

А_ср = (20*14+5*12+2*11+3*10)/30 = 13,06 мм К_тч = 1-(1/13,06) = 0,93? 0,8

Деталь на точность технологична т.к. выполняет условие: К_тч = 0,93? 0,8

Коэффициент шероховатости:

К_ш = 1/Б_ср? 0,32

Средняя шероховатость Б_ср

Б_ср = (i*12,5+i*3,2)/ ?i

Б_ср = (29*12,5+1*3,2)/30 = 12,19 мм К_ш = 1/12,19 = 0,08? 0,32

Деталь на шероховатость технологична т.к. выполняет условие К_ш=0,08?0,32

Коэффициент использование материала К_им = m_дет/m_заг,

где масса детали «m_дет» задается конструктором на чертеже в кг. m_дет = 0,55 кг, а массу заготовки «m_заг» берут с чертежа заготовки, а если чертеж отсутствует, то «m_заг» рассчитывается по разработанному чертежу заготовки. m_заг = 0,95

К_им = m_дет/m_заг = 0,55/0,95 = 0,6? 0,65

Вывод: деталь считается технологичной.

6. Разработка маршрутного технологического процесса

Деталь кронштейн 01. Заготовку получают методом штамповки. Марка материала сталь АК6ПП.

Технологическая последовательность операций.

005 Фрезерная. Станок 6Н13П. Приспособление: фрезерное. В этой операции производится обработка поверхности кронштейна 01: фрезеруем поверхность на проход, выдерживая размеры: высота 3,5 мм. Использованные инструменты: фреза торцевая диаметром O150 мм, число зубьев Z6. Проверка: шаблон. Контроль рабочего.

010 Фрезерная. Станок 6Н13П. Приспособление: планки, болты. В этой операции производится обработка детали кронштейн 01: фрезеруем верх детали, выдерживая размеры: высота 41_-0.5 мм. Использованные инструменты: фреза торцевая диаметром O150 мм число зубьев Z6. Проверка: шаблон. Контроль рабочего.

015 Сверлильная. Станок 2М55. Приспособление: кондуктор. В этой операции сверлим отверстие детали кронштейн 01, выдерживая размеры, указанные в эскизной карте. Использованные инструменты: сверло спиральное диаметром O27 мм. Проверка: пробка 27Н14. Контроль рабочего.

020 Фрезерная с ЧПУ. Станок 6Р13Ф3. Приспособление: фрезерное. В этой операции фрезеруем два торца детали и два ребра жёсткости с перезакреплением, выдерживая размеры указанные в эскизной карте. Используемые инструменты: фреза концевая диаметром O20, числом зубьев Z=2. Проверка: шаблон. Контроль рабочего.

025 Фрезерная с ЧПУ. Станок 6Р13Ф3. Приспособление: фрезерное. В этой операции фрезеруем две площадки, выдерживая размеры указанные в эскизной карте. Используемые инструменты: фреза концевая диаметром O20, числом зубьев Z=2. Проверка: шаблон. Контроль рабочего.

030 Фрезерная. Станок 6Н82Г. Приспособление: фрезерное. В этой операции фрезеруем низ детали для выведения необходимого радиуса указанного на чертеже детали и в эскизной карте. Использованные инструменты: фреза фасонная диаметром O100 мм, число зубьев Z=2. Проверка: шаблон. Контроль рабочего.

035 Сверлильная. Станок 2М55. Приспособление: кондуктор. В этой операции сверлим 6 симметричных отверстий диаметром O3 на выход, соблюдая межосевые расстояния. Использованные инструменты: сверло спиральное диаметром O3 мм. Проверка: пробка 3Н14. Контроль рабочего.

040 Токарная с ЧПУ. Станок СТП-320. Приспособление: токарное. В этой операции сверлим отверстие диаметром O30, растачиваем отверстие O55 на глубину 7, растачиваем под резьбу, точим фаску, точим канавку и нарезаем резьбу. Использованные инструменты: сверло спиральное O30, резец расточной, резец канавочный, резец резьбовой. Проверка: шаблон, пробка 30Н14, пробка 55Н14, пробка 34Н14, пробка резьбовая М36×1,5−6Н, пробка гладкая Д1 М36×1,5−6Н. Контроль рабочего.

045 Слесарная. Верстак. Приспособление: тиски. В этой операции мы притупляем острые кромки и снимаем заусенцы. Используемый инструмент: напильник № 2. Контроль рабочего.

050 Контрольная. Проверка контролером всех поверхностей, которые есть на чертеже.

7. Расчет режимов резания (на два перехода)

· Расчет режимов резания на фрезерование операция 005

Исходные данные:

Физические свойства стали АК6 ПП:

Предел текучести (_т)…378 мПа Временное сопротивление при растяжении (_в)…447 мПа Относительное удлинение (₅)…10%

Твёрдость в состоянии поставки… НВ98

— Обработка на фрезерном станке 6Н13П

— Приспособление фрезерное

— Шероховатость обработанной поверхности Ra 12,5 мкм Расчёт режимов резания:

— Назначим режущий инструмент: фреза торцовая диаметром 150 мм, Z = 6, режущий материал Р18

— Определим глубину резания и ширину фрезерования по схеме t = 1 мм (глубина резания равна припуску); В = 75 мм

— Назначим величину подачи (стр. 283 табл. 34): S_z = 0,1…0,06 мм/зуб; примем подачу S_z = 0,1 мм/зуб.

— Назначим стойкость фрезы (табл. 40 стр. 290): Т = 180 мин

— Определим скорость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы по формуле:

V = ((C_v*D^q)/(T^m*t^x*S_z^y*B^u*Z^p))*K_v м/мин Данные выберем из (табл. 27 стр. 289):

С = 245; q = 0,25; x = 0,1; y = 0,2; u = 0,15; p = 0,1; m = 0,2

К_v — это коэффициент, учитывающий реальные условия обработки.

К_v равен произведению коэффициентов: К_v = К_м*К_n*К_и

К_м — учитывает свойства обрабатываемого материала (стр. 263, табл. 4):

К_м = 0,8

К_n — учитывает состояние обрабатываемой поверхности (стр. 263, табл. 5): К_n = 0,9

К_и — учитывает свойства режущего материала (стр. 263, табл. 6): К_и = 1,0

Тогда К_v = К_м*К_n*К_и = 0,8*0,9*1,0 = 0,72

Подставим значения в формулу:

V = ((245*150^0,25)/(180^0,2*1^0,1*0,1^0,2*75^0,15*6^0,1))*0,72 = (857,5/3,99)*0,72 = 154,73 м/мин

— Определим частоту вращения шпинделя:

n = (1000*V)/(3,14*D_ф) = (1000*154,73)/(3,14*150) = 328 об/мин

— Уточним частоту вращения по паспорту станка 6Н13П, примем n=300об/мин.

— Определим действительную скорость резания:

V_d = (3,14*D*n)/1000 = (3,14*150*300)/1000 = 141,3 м/мин

— Определим силу резания Р_z:

P_z = ((10*C_p*t^x*S_z^y*B^u*Z)/(D^q*n^w))*K_мр Н Данные выберем из справочника (стр. 291, табл. 41):

C_p = 82,5; x = 0,95; y = 0,8; u = 1,1; q = 1,1; w = 0

К_р учитывает: марку материала детали.

К_м = 1,0 (стр. 264 табл. 10)

К_мр = 1,0, подставим значения в формулу:

P_z = ((10*82,5*1^0,95*0,1^0,8*75^1,1*6)/(150^1,1*300⁰))*1 = 345 Н

— Определим мощность, необходимую для резания:

N_p = (P_z*V_d)/(1020*60), где V_d — действительная скорость резания

N_p = (345*141,3)/(1020*60) = 48 748,5/61 200 = 0,79 кВт Определим мощность на шпинделе: N_эл = 10 кВт; з = 0,75 — КПД

N_шп = 10*0,75 = 7,5 кВт. Так как мощность на шпинделе больше, чем требуется на обработку, то обработка возможна.

S_м = S_z*Z*n = 0,1*6*300 = 180 мм/мин, где S_м — подача в минуту По паспорту выбираем S_м = 160 мм/мин

· Расчет режимов резания на сверление операция 015

Исходные данные:

Физические свойства стали АК6 ПП:

Предел текучести (_т)…378 мПа Временное сопротивление при растяжении (_в)…447 мПа Относительное удлинение (₅)…10%

Твёрдость в состоянии поставки… НВ98

— Станок — вертикально-сверлильный 2М55

— Диаметр отверстия 27 мм, шероховатость отверстия Ra 12,5 мкм

— Количество отверстий — одно

— Кондуктор Расчёт режимов резания

— Назначим режущий инструмент — сверло спиральное диаметром 27 мм, угол 2ц = 180, режущая часть выполнена из Р18.

— Назначим величину подачи по справочнику технолога т. 2 (табл. 25, стр. 277): S = 0,54…0,60 мм/об. Подача по паспорту станка: S = 0,6 мм/об.

— Назначим значение стойкости сверла в минутах (стр. 280 табл.30):

Т = 75 мин

— Скорость резания:

V = ((C_y*D^q)/(T^m*S^y))*K_y м/мин Выберем данные для формулы (стр. 278, табл. 28):

C_v — это коэффициент, учитывающий определённые условия обработки: C_v = 40,7

q — это показатель степени, учитывающий зависимость скорости резания от диаметра инструмента: q = 0,25

m — это показатель степени, учитывающий влияние стойкости на скорость резания: m = 0,125;

y — это показатель степени, учитывающий влияние величины подачи на скорость резания: у = 0,40;

К_v — это поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки:

К_v = К_м*К_и*К_l,

где К_м — учитывает свойства обрабатываемого материала (стр. 263, табл. 4):

К_м =0,8;

К_n — учитывает состояние обрабатываемой поверхности (стр. 263, табл. 5):

К_n= 0,9;

К_и — учитывает свойства режущего материала (стр. 263, табл. 6): К_и = 1,0

Тогда К_v = К_м*К_n*К_и = 0,8*0,9*1,0 = 0,72

К_l — это поправочный коэффициент, учитывающий длину обрабатываемого отверстия (стр. 280, табл. 31): К_l = 1,0

Поправочный коэффициент К_v=0,72*1,0=0,72

Подставим найденные значения в формулу:

V = ((40,7*27^0,25)/(75^0,125*0,6^0,4))*0,72 = (92,8/1,4)*0,72 = 47,8 м/мин

— Частота вращения шпинделя, соответствующая данной скорости резания:

n = (1000*V)/(р*D_св) = (1000*47,8)/(3,14*27) = 47 800/84,78 = 563 об/мин Уточним частоту вращения по паспорту станка, примем n = 540 об/мин

— Определим действительную скорость резания:

V_д = (3,14*D*n)/1000 = (3,14*27*540)/1000 = 45,78 м/мин

— Определим величину осевой силы резания:

P_o = 10*C_p*D_q*S_y*K_p Н Данные для формулы выберем из (стр. 281, табл. 32):

С_р — это коэффициент, учитывающий определённые условия обработки:

С_р = 9,8

q — показатель степени, учитывающий влияние диаметра сверла на силу резания: q = 1,0

y — это показатель степени, учитывающий влияние подачи на силу Р_о:

у = 0,7

К_р учитывает: марку материала детали. К_м = 1,0 (стр. 264, табл.10):

P_o = 10*9,8*27^1,0*0,6^0,7*1 = 1850 Н

— Определим крутящий момент:

М_р = 10*С_м*D^q*S^y*К_р нм Данные для формулы выберем из (стр. 281, табл. 32):

С_м — это коэффициент, учитывающий условия обработки: С_м = 0,005

q — показатель степени, учитывающий влияние диаметра сверла на величину момента: q = 2,0

y — показатель степени, учитывающий влияние подачи на момент резания:

у = 0,8

К_р учитывает: марку материала детали. К_м =1, (стр. 264, табл.9):

M_p = 10*0,005*27²*0,6^0,8*1 = 0,05*729*0,66*1 = 24,05

— Определим мощность, требуемую для обработки с выбранными режимами

N_p = (М_р*n)/9750 = (24,05*540)/9750 = 1,34 кВт Определим мощность на шпинделе станка: N_с = N_эл*з, где

N_эл — это мощность электродвигателя: N_эл = 5,5 кВт

з — это КПД станка: з = 0,8; тогда N_с = 5,5*0,8 = 4,4 кВт Так как мощность, требуемая на обработку с выбранными режимами резания, меньше, чем мощность станка, то обработка с выбранными режимами резания возможна.

8. Расчет норм времени (на две операции)

В операции, состоящей из технологических переходов, для каждого перехода нормируется машинное время (Т_м). Для всех переходов операции определяется основное время (Т_о). На операцию определяется вспомогательное время (Т_вс), оперативное время (Т_оп), штучное время (Т_шт), подготовительно-заключительное время (Т_пз).

Т_м — время, потраченное станком для выполнения одного перехода.

Т_м для токарного перехода: Т_м = (L/n*S)*i, где

L — общая длина перемещения инструмента в переходе операции: б = l+l₁+l₂

l — длина обрабатываемой поверхности (берется с эскиза)

l₁ — величина врезания: l₁ = t*ctgц При точении угол ц может принимать: 30^о, 45^о, 60^о, 90^о. ctg углов примут значение: ctg30^o = 1,73; ctg45^o = 1; ctg60^o = 0,57; ctg90^o = 0.

Резцы: проходной — угол 45^о или 60^о; упорный — угол 90^о; резьбовой — угол 60^о; канавочный — 90^о

t — глубина резания (из режимов резания)

l₂ — величина перебега инструмента при обработке свободных поверхностей: l₂ = 0,5−5 мм

n — частота вращения шпинделя (об/мин).

S — подача (мм/об)

i — количество проходов, при обработке данной поверхности.

Формулы машины времени:

На точение: Т_м = ((l+l₁+l₂)/(S*n))*i

На сверление: Т_м = (l+l₁+l₂)/(S*n)

На фрезерование: Т_м = ((l+l₁+l₂)/(S_м))*i

На шлифование: Т_м = ((2*L_x*h)/(n*S*В_ш*t))*К

Расчет норм времени на фрезерование операция 005

005 Фрезерная Таблица исходных данных

— Нормирование машинного времени (Т_м):

Т_м2 = (l+ l₁+ l₂/S_м)*i ,

где l — длина обрабатываемой поверхности; l₁ — величина врезания; l₂ — величина перебега инструмента при обработке свободных поверхностей (l₂ = 3); S_м — число проходов на один зуб (S_м = S_z*Z*n); i — количество проходов.

Т_м2 = ((276+75+3)/(160))*1 = 2,2 мин

— Нормирование основного времени (Т_о):

Т_о = Т_м2

Т_о = 2,2 мин

— Нормирование вспомогательного времени (Т_вс):

— установить и снять заготовку в приспособление: 1,2 мин

— установить инструмент: 0,18 мин

— установить частоту вращения: 0,14 мин

— установить подачу: 0,15 мин

— измерения: 0,1 мин Т_вс = 1,2+0,18+0,14+0,15+0,1 = 1,77 мин

— Нормирование оперативного времени (Т_оп):

Т_оп = Т_о+Т_вс

Т_оп = 2,2+1,77= 3,97 мин

— Нормирование дополнительного времени (Т_доп):

Т_доп — время на обслуживания рабочего места отдыха и естественные надобности рабочего. Т_доп — задается в % от Топ.

Универсальный станок: Т_доп = 7% *Т_оп.

Т_доп = (7*Т_оп)/100

Т_доп = (7*3,97)/100 = 0,27 мин

— Нормирование штучного времени (Т_шт):

Т_шт = Т_оп*(1+(7/100))

Т_шт = 3,97*1,07 = 4,24 мин Проверка:

Т_шт = Т_о+Т_вс+Т_доп

4,24 = 2,2+1,77+0,27 мин

4,24 = 4,24 мин

— Нормирование подготовительно-заключительного времени (Т_пз):

— изучение чертежа и тех. процесса: 2 мин

— инструктаж мастера: 1 мин

— получить и сдать инструмент: 1 мин

— получить и сдать оснастку: 2 мин

— убрать станок в конце работы: 2 мин

— наладка станка (универсального): 2 мин

— наладка инструмента и приспособления: 2мин Т_пз = 2+1+1+2+2+2+2 = 12 мин.

Расчет норм времени на сверление операция 015

015 Сверлильная

Таблица исходных данных в мм

Нормирование машинного времени Т_м

Т_м =(l+ l₁+ l₂)/(S*n)

Где l-длина обрабатываемой поверхности; l₁ -величина врезания

l₁ = 1

l₂ -величина перебега инструмента при обработке свободных поверхностей;

Т_м2 = (41+13,5+ 4)/(0,6*540)*1 = 0,15`

Нормирование основного времени Т_о

Т_о = Т_м2 = 0,15

Нормирование вспомогательного времени Т_вс

Установить, снять заготовку в кондуктор 1,2`

Установить инструмент 0,18 `

Установить частоту вращения 0,1`

Установить подачу 0,08`

Одно измерение 0,1`

Т_вс = 1,66`

Нормирование оперативного времени Т_оп

Т_оп = Т_о + Т_вс

Т_оп = 0,15 + 1,66 = 1,81`

Нормирование дополнительного времени Т_доп

Т_доп =(7%* Т_оп)/100=(7*1,81)/100 = 0,13`

Нормирование штучного времени Т_шт

Т_шт = Т_оп * (1+7/100)

Т_шт = 1,81*1,07 = 1,94 `

Проверка штучного времени Т_шт

Т_шт = Т_о + Т_вс + Т_доп

Т_шт = 0,15`+ 1,66`+0,13 = 1,94`

Нормирование подготовительнозаключительного времени Т_пз

Изучение чертежа и тех. процесса 1`

Инструктаж мастера 1`

Получить и сдать инструмент 2`

Получить и сдать оснастку 2`

Убрать станок в конце работы 1`

Наладка станка 2`

Наладка приспособления: кондуктор 2`

Итого Т_пз = 11`

9. Разработка конструкции станочного приспособления

Станочными приспособлениями в машиностроении называют дополнительные устройства к металлорежущим станкам, применяемые для установки и закрепления деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках.

Выбор станочных приспособлений зависит от формы, габаритных размеров и технических требований, предъявляемых к обрабатываемым деталям, а также от типа производства и программы выпуска изделий.

По типу станков приспособления разделяются на токарные, фрезерные, сверлильные и т. д. По степени специализации приспособления разделяются на универсальные, переналаживаемые (групповые) и специальные. По степени механизации и автоматизации приспособления разделяются на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические. Универсальные приспособления разделяются на безналадочные и наладочные.

Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить точность обработки, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции. Точность механической обработки в значительной степени зависит от станочной оснастки.

По целевому назначению приспособления делятся на пять групп:

— Станочные приспособления;

— Приспособления для крепления рабочих инструментов;

— Сборочные приспособления;

— Контрольные приспособления;

— Приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок.

Конструкции всех станочных приспособлений основываются на использовании типовых элементов, которые можно разделить на следующие группы:

— Установочные элементы, определяющие положение детали в приспособление;

— Зажимные элементы — устройства и механизмы для крепления деталей или подвижных частей приспособлений;

— Элементы для направления режущего инструмента и контроля его положения;

— Силовые устройства для приведения в действие зажимных элементов (механические, электрические, пневматические, гидравлические);

— Корпуса приспособлений, на которых крепят все остальные элементы;

— Вспомогательные элементы, служащие для изменения положения детали в приспособлении относительно инструмента, для соединения между собой элементов приспособлений и регулирования их взаимного положения.

Корпус приспособления должен быть достаточно жестким, прочным и обеспечивать быструю, удобную установку и снятие обрабатываемых деталей. К корпусу должен быть удобный доступ для очистки его установочных элементов от стружки, быстрой и правильной установки приспособления.

Для детали кронштейн 01 мною спроектировано приспособление — для сверления отверстия O27. Заготовка поступает на обработку после обработки чистовых баз, которые снижают погрешность установки заготовки.

Приспособление состоит из корпуса (поз.1) который имеет нижнюю плиту, к которой приварена стойка. В стойку установлена шпилька (поз.6) и кондукторная втулка (поз.11) под сверло O27. С другой стороны этой втулки имеется конструкция базирующая деталь по ребру. При закреплении гайки (поз.5) происходит опускание подвижной части втулки, закрепление детали и базирование по ребру. Приспособление крепится на станке через пазы. Для перемещения приспособления используют рым болт.

Данное приспособление простое в изготовлении и эксплуатации. Дает возможность быстро производить установку, закрепление и раскрепление детали.

10. Выбор установочных элементов приспособления, определение погрешности установки заготовки

При проектировании технологического процесса механической обработки технолог выбирает установочные базы обрабатываемой детали. Установка заготовки базовыми поверхностями в приспособлении определяет ее положение относительно режущего инструмента.

Применяют три основных способа установки заготовки для обработки на станке:

— с индивидуальной выверкой ее положения по соответствующим поверхностям;

— с выверкой ее положения по рискам разметки;

— с непосредственной установкой ее в приспособлении.

Первые два способа весьма трудоемки и применяются в единичном и мелкосерийном типах производства. Третий способ установки является наилучшим, так как он обеспечивает точное положение заготовки в рабочей зоне станка, требует минимальной затраты вспомогательного времени. Применяется в массовом, крупносерийном и серийном типах производств.

Установочные элементы (опоры) приспособлений служат для установки на них базовыми поверхностями обрабатываемых деталей. Опоры разделяют на основные и вспомогательные. Основные опоры служат для базирования детали в приспособлении. Они жестко закреплены в корпусе приспособления и определяют положение обрабатываемой детали в рабочей зоне станка относительно режущего инструмента. Для правильной ориентации детали в приспособлении число основных опорных точек должно быть равным шести (правило шести точек базирования).

Я спроектировал станочное приспособление которое позволяет лишить заготовку всех шести степеней свободы, следовательно погрешность установки заготовки будет равна 0.

11. Расчёт механизма зажима заготовки разрабатываемого станочного приспособления

При обработке заготовки на станке на нее действуют силы резания. Силы резания и моменты, создаваемые ими, стремятся переместить и повернуть заготовку. Однако заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов приспособления. Для этого необходимо надежно закрепить заготовку.

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила:

— не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при базировании;

— закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным, не допускать сдвига, поворота или вибрации детали при обработке;

— возникшие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными.

Выполнение указанных правил закрепления достигается благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия.

Для закрепления заготовки в приспособлении мною выбрана конструкция винтового зажима.

Для определения силы, развиваемой данным винтовым зажимом, составим схему действия сил при зажиме.

Fз = Wзаж?(1- a/в)?з где,

Fз — сила зажима заготовки;

Wзаж — сила зажима гайкой;

а, в — длины плеч силы зажима шпильки;

з — КПД станка;

Fз= Ро?3 ;

Ро — осевая сила резания из расчётов режимов резания;

1850?3 =5550 Н где,

Wзаж = Fз/((1-a/в)?з)) = 5550/((1−80/100)?0,95)) =29 210 Н

d_н=c;

где,

с — постоянный коэффициент;

_в — временное сопротивление при растяжении;

= = 12,08 мм Конструктивно принимаем диаметр болта d = 22.

11. Расчёт механизма зажима заготовки разрабатываемого станочного приспособления

При обработке заготовки на станке на нее действуют силы резания. Силы резания и моменты, создаваемые ими, стремятся переместить и повернуть заготовку. Однако заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов приспособления. Для этого необходимо надежно закрепить заготовку.

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила:

— не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при базировании;

— закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным, не допускать сдвига, поворота или вибрации детали при обработке;

— возникшие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными.

Выполнение указанных правил закрепления достигается благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия.

Для закрепления заготовки в приспособлении мною выбрана конструкция винтового зажима.

Для определения силы, развиваемой данным винтовым зажимом, составим схему действия сил при зажиме.

Fз = Wзаж?(1- a/в)?з где,

Fз — сила зажима заготовки;

Wзаж — сила зажима гайкой;

а, в — длины плеч силы зажима шпильки;

з — КПД станка;

Fз= Ро?3 ;

Ро — осевая сила резания из расчётов режимов резания;

1850?3 =5550 Н где,

Wзаж = Fз/((1-a/в)?з)) = 5550/((1−80/100)?0,95)) =29 210 Н

d_н=c;

где,

с — постоянный коэффициент;

_в — временное сопротивление при растяжении;

= = 12,08 мм Конструктивно принимаем диаметр болта d = 22.

13. Техника безопасности при работе с оборудованием

К работе на станках допускается персонал, прошедший инструктаж (вводный и первичный), обучение, проверку знаний инструкции по охране труда и имеющий соответствующую запись в квалификационном удостоверении о результатах проверки знаний и квалификации.

При работе на металлообрабатывающем оборудовании необходимо соблюдать следующие правила безопасных условий работы:

— Работать только на исправном оборудовании

— Работать только на заземлённом оборудовании

— Работать только исправным инструментом

— Для зажима и разжима заготовки в приспособлении применять только предусмотренные для этого инструменты: рукоятки, ключи, соответствующих размеров. Не увеличивать длину этих инструментов ввиду того, что это может вызвать поломку зажимного устройства приспособления, в результате чего деталь может быть вырвана из приспособления, что приводит к серьёзным травмам и к поломке оборудования.

— Станочное приспособление необходимо надёжно закреплять на рабочем органе станка, не допускается дополнительное удерживание приспособления руками.

— Режущий инструмент, заготовку менять только после выключения станка и его полной остановки. Не допускать остановку рабочих органов станка руками, что может привести к травмам.

— Деталь должна быть правильно установлена в приспособлении — только на установочные элементы

— Для пневматических зажимных устройств необходимо предусматривать элементы защиты от падения давления в сети сжатого воздуха.

— Строго выполнять требования технологического процесса

— Не допускается изменение порядка выполнения операций в технологическом процессе

— Не допускается работать на режимах резания не соответствующих технологическому процессу

— При использовании гидроили пневмозажимов необходимо предусматривать реле давления, которое настраивается таким образом, чтобы при падении давления в сети до определённой конструктором величины, оно отключало бы от электропитания станок и останавливало бы движение его рабочих органов.

— Зажимы электрических контактов электрифицированных станочных приспособлений должны быть надёжно заземлены, наличие соответствующего заземления должно быть подтверждено в журнале состояния заземления.

— Не устанавливать в станочное приспособление заготовки или детали, забракованные на предыдущей операции

— Каждое станочное приспособление должно иметь свой паспорт

— Перепроверка станочного приспособления на допуск его к дальнейшей работе должна проводиться в установленные сроки

— Регулярно очищать оборудование от стружки, не допускать наличие стружки на установочных элементах перед установкой на них детали

— Перемещение станочного приспособления по цеху производить установленными средствами

Общие требования безопасности при работе на фрезерных станках:

— В универсальных фрезерных станках консольных и с крестовым столом, а также во всех фрезерных станках с программным управлением операция закрепления инструмента должна быть механизирована.

— На вертикально-фрезерных станках для закрепления фрез должны использоваться специальные механические приспособления (шомпола, штревели и др.). В конструкциях этих станков должны быть предусмотрены устройства, обеспечивающие удобный и безопасный доступ к указанным приспособлениям при смене инструмента.

— Деталь должна закрепляться в местах, находящихся как можно ближе к обрабатываемой поверхности.

— Обрабатываемые детали и приспособления, особенно соприкасающиеся базовые и крепежные поверхности, перед установкой на станок необходимо очищать от стружки и масла для обеспечения правильной установки и прочности крепления.

— Отверстие шпинделя, хвостовик оправки или фрезы, поверхность переходной втулки перед установкой в шпиндель должны тщательно очищаться и протираться, забоины устраняться. При установке хвостовика инструмента в отверстие шпинделя он должен садиться плотно, без люфта.

— При креплении детали к необработанным поверхностям должны применяться тиски и приспособления с насечкой на прижимных губках.

— После установки и закрепления фрезы необходимо проверять радиальное и торцевое биение, которое должно быть не более 0,1 мм.

— При смене обрабатываемой детали или ее измерении станок должен быть остановлен, режущий инструмент отведен на безопасное расстояние.

— Работа на станке должна производиться при огражденной фрезе. В случае отсутствия ограждения рабочей зоны работа должна выполняться с применением защитных очков, щитков.

— При работе станка скапливать стружку на фрезе и оправке запрещается. От вращающейся фрезы удалять стружку следует кисточками с ручкой длиной не менее 250 мм.

— Для поддержания фрезы при выколачивании ее из шпинделя должны применяться эластичные прокладки. Поддерживать фрезу незащищенной рукой запрещается.

— Фрезерная оправка или фреза должна закрепляться в шпинделе ключом только после включения коробки скоростей во избежание проворачивания шпинделя.

— Зажимать и отжимать фрезу ключом на оправке путем включения электродвигателя запрещается. Оставлять ключ на головке затяжного болта после установки фрезы или оправки запрещается. — Обрабатываемые детали и приспособления, особенно соприкасающиеся базовые и крепежные поверхности, перед установкой на станок необходимо очищать от стружки и масла для обеспечения правильной установки и прочности крепления.

— Отверстие шпинделя, хвостовик оправки или фрезы, поверхность переходной втулки перед установкой в шпиндель должны тщательно очищаться и протираться, забоины устраняться. При установке хвостовика инструмента в отверстие шпинделя он должен садиться плотно, без люфта.

— При креплении детали к необработанным поверхностям должны применяться тиски и приспособления с насечкой на прижимных губках.

— После установки и закрепления фрезы необходимо проверять радиальное и торцевое биение, которое должно быть не более 0,1 мм.

— При смене обрабатываемой детали или ее измерении станок должен быть остановлен, режущий инструмент отведен на безопасное расстояние.

— Работа на станке должна производиться при огражденной фрезе. В случае отсутствия ограждения рабочей зоны работа должна выполняться с применением защитных очков, щитков.

— При работе станка скапливать стружку на фрезе и оправке запрещается. От вращающейся фрезы удалять стружку следует кисточками с ручкой длиной не менее 250 мм.

— Для поддержания фрезы при выколачивании ее из шпинделя должны применяться эластичные прокладки. Поддерживать фрезу незащищенной рукой запрещается.

— Фрезерная оправка или фреза должна закрепляться в шпинделе ключом только после включения коробки скоростей во избежание проворачивания шпинделя.

— Зажимать и отжимать фрезу ключом на оправке путем включения электродвигателя запрещается. Оставлять ключ на головке затяжного болта после установки фрезы или оправки запрещается.

14. Экономический раздел

Расчет экономической эффективности изготовления детали «кронштейн 01» с использованием станков с ЧПУ

Таблица 14.1 — Исходные данные для расчетов

Данные о трудоемкости детали по видам операций, по типам оборудования, оснастки и инструмента берутся из технологического раздела дипломного проекта. Нормы времени укрупняются по переходам, выполняемым последовательно на одном и том же типе оборудования, и заносятся в таблицу 14.2.