Проектирование наладки станков с ЧПУ на обработку детали Вал БИПМ. 
715123. 
002

Министерство образования Республики Беларусь УО «Брестский государственный политехнический колледж»

Машиностроительное отделение КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по предмету «Наладка, эксплуатация и техническое обслуживание станков с ПУ и РТК»

Тема: «Проектирование наладки станков с ЧПУ на обработку детали Вал БИПМ.715 123.002»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА БГПК 5 041.026.10.3 ПЗ Выполнил уч-ся гр. Мс 26 курс 4

Пилипчук С. В

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Характеристика обрабатываемой детали

1.2 Предварительный выбор типа производства

1.3 Выбор заготовки

1.4 Выбор технологических баз

1.5 Разработка маршрутного техпроцесса

1.6 Обоснование выбора станков с ЧПУ.

1.7 Расчет припусков

1.8 Расчет режимов резания

1.9 Расчет норм времени

1.10 Уточненный расчет типа производства

1.11 Определение необходимого количества оборудования

1.12 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор схемы установки заготовки в приспособлении

2.2 Расчет усилий зажима заготовки в приспособлении

2.3 Описание работы приспособления

3. НАЛАДКА СТАНКА С ЧПУ

3.1 Расчет размерной настройки

3.2 Наладка станка с ЧПУ на обработку детали

3.3 .Регулирование и обслуживание узлов станка с ЧПУ

4. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Охрана труда и окружающей среды Заключение ЛИТЕРАТУРА

Введение

Развитие технологии машиностроения должно осуществлять переход к массовому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей.

Повышение эффективности производства должно осуществляться путем его автоматизации и механизации, оснащения высоко производительными станками с ЧПУ, промышленными роботами, создания ГПС. Развитию прогрессивных техпроцессов способствует конструирование современных станочных систем повышенного качества и в первую очередь точности. В машиностроении точность особенно важна для повышения эксплуатационных качеств машины. Назначение требуемой точности — ответственная задача конструкторов, а её технологическое обеспечение при наименьших затратах — основная задача технолога.

Несколько десятилетий назад автоматизация ориентировалась на производства, выпускающие большие количества одинаковых деталей. Сегодня стала возможной автоматизация производства изделий, изготовляемых в относительно небольших размерах. Технологическое оборудование, обеспечивающее требуемую точность при высокой производительности, оснащено системами ЧПУ, автоматической зажимной оснасткой и системами смены заготовок и инструмента.

В этой связи в настоящей работе на базе реального технологического процесса механической обработки детали необходимо разработать технологию её изготовления с использованием современных станков с ЧПУ, подготовить управляющую программу, а так же решить конструкторские и эксплуатационные вопросы применения оборудования с ЧПУ.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса её изготовления, соответствием этого процесса и его результатам установленным требованиям. Основными производственными факторами являются качество оборудования и инструмента, физико-химические, механические и другие свойства исходных материалов и заготовок, совершенства разработки технологического процесса и качество выполнения обработки и контроля.

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технологические условия на изготовление.

Главным при выборе заготовки является обеспечения заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости.

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

Припуск на обработку может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

Технологический процесс разрабатывают на основе типового или группового технологического процесса. По технологическому классификатору формируют технологический код. По коду изделие относят к определенной группе и действующему для нее типовому или групповому технологическому процессу. При отсутствии соответствующей классификационной группы технологический процесс разрабатывается как единичный, с учетом ранее принятых прогрессивных решений в действующих единичных технологических промессах.

Целью данного дипломного проекта является проектирование наладки станка с ЧПУ на обработку детали. В техническом разделе выполняется выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки, проектирование технологического процесса обработки детали.

На основе этого необходимо произвести расчёт припусков на механическую обработку, режимов резания, выбор оборудования и расчёт его количества.

В конструкторском разделе следует спроектировать и рассчитать станочное приспособление, рассчитать силу зажима.

В разделе «Охрана труда и окружающая среда» следует рассмотреть вопросы по законодательству ОТ, производственной санитарии, пожарной безопасности и защиты окружающей среды.

Устойчивое развитие экономики во многом определяется техническим прогрессом машиностроения. При этом необходимо как увеличение выпуска продукции машиностроения, так и повышение её качества. Указанный рост осуществляется преимущественно за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применения прогрессивных технологий.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Характеристика обрабатываемой детали Деталь Вал-шестерня ОТИБ 138 714−2415 является телом вращения типа вал. Служит для передачи крутящего момента через шпоночные пазы между скрещивающимися валами в приводе подач. Крутящий момент червяк воспринимает через муфту. Опорными поверхностями являются Ш65h11 и Ш30h6, на которые насаживаются два шариковых подшипника. На резьбовой поверхности М24Ч1,5 устанавливается гайка для регулировки зазора подшипника. Шпоночные пазы для обеспечения функционального назначения опорной шайбы.

Произведем анализ на технологичность детали.

Основная цель анализа технологичности конструкции обрабатываемой детали? возможное уменьшение трудоемкости и металлоемкости, возможность обработки детали высокопроизводительными методами.

Делая качественный анализ можно выделить следующие технологичные элементы:

1. Заготовка имеет удобные поверхности для базирования и закрепления при установке на станках на всех операциях (торцы, наружный диаметр, внутренние конические поверхности (центровые отверстия).

2. Коэффициент обрабатываемости резанием ориентировочно 1,0.

3. В детали отсутствуют сложные контурные обрабатываемые поверхности.

4. Большинство поверхностей имеют хороший доступ для обработки и непосредственного измерения.

5. Точность, заданная на чертеже детали достигается на станках нормальной точности.

6. В конструкции детали отсутствуют специфические требования (допуски по массе, неуравновешенности и герметичности).

7. В конструкции детали имеются канавки для выхода режущего инструмента на доводочных операциях.

8. Возможна обработка поверхностей проходными резцами.

9. Обработка детали может вестись по типовой технологии для деталей типа вал.

Нетехнологичным является:

1. Винтовая поверхность червяка, требует специальной заточки профиля резца по шаблону.

2. Поверхность Ш70К6 влечет затруднение ее обработки и получения.

3. Наличие закрытых шпоночных пазов.

Учитывая вышеизложенные факторы, делаем вывод о том, что деталь является технологичной.

Материалом, из которого изготавливается Червяк, является сталь 45 ГОСТ 1050–74 — конструкционная углеродистая сталь.

Химический состав и механические свойства приведены соответственно в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 Химический состав стали 45 ГОСТ 1050–74, %

Таблица 1.2 Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050–74, %

Материал Сталь 45 подходит для изготовления данной детали, так как механические характеристики и химический состав удовлетворяют заложенные в конструкции требования.

Масса заготовки без учёта потерь

Q₁=VЧг

Vобъём заготовки, см³;

гплотность, г/см³.

Для определения объёма необходимо назначить припуски на обработку.

Диаметр проката определяем по наибольшему диаметру — 80 мм.

Маршрут обработки данной поверхности состоит из одного перехода — однократного точения

Припуск назначаем по табл.3.13 стр. 42 — 2z=4,5 мм

Диаметр проката

D_з=D+2z

D_з=80+4,5=84,5 мм

По ГОСТ 2590–88 выбираем прокат обычной точности диаметром 85 мм который

обозначается следующим образом — круг

Предельные отклонения размеров назначаем по табл. 6.2 стр. 169 т.1 — Ш85

Припуск на обработку торцев 2Z=5 мм

Длина заготовки

L_з=L + 2Z

L — длина детали, мм

L_з=365 + 5=370 мм.

Допуски на длину заготовки назначаем по табл.16 стр. 134 т.1 — 27±0,8 мм.

Объём заготовки

V= (рЧD_з.п²/4)ЧL_з.п

D_з.п— диаметр заготовки с плюсовым допуском, см;

L_з.п— длина заготовки с плюсовым допуском, см;

V=(3,14Ч8,55²/4) Ч2,28=130,8 см³;

Q₁=VЧг=130,8Ч7,82= 1023 г =1,023 кг.

Припуск на зажим при резке l₁=70 мм.

Припуск на резку В=4,5 мм Длина торцового обрезка проката

l₂=0,3ЧD_з l₂=0,3Ч85=25,5 мм

Число заготовок из проката длиной L=4 м

n=L-(l₁+l₂)/(L_з + B)

n=4000-(70+25,5)/(22,8 + 4,5)= 143

Принимаем n=113

Потери на некратность

П_н.к=L — (l₁+l₂)-(L_з + B) Ч n

П_н.к=4000 — (70+25,5) — (22,8 + 4,5) Ч143=0,6 мм.

Общие потери

П_о=ВЧn + l₁ + l₂ +П_н.к

П_о=4,5Ч143 + 70 +25,5 +0,6=739,6 мм

Общие потери в процентах от длины проката

П=(П_о/L) Ч100%

П=(739,6/4000) Ч100=18,5%

Масса заготовки учётом потерь

Q=Q₁Ч (1 + П/100)

Q=1,023Ч (1 + 18,5/100)=1,21 кг.

Коэффициент использования материала

К_им=q/Q

К_им=0,4/1,21=0,33

Затраты на материал

М=1,21Ч0,32 — (1,21 — 0,4) Ч25/1000=0,367 руб.

Себестоимость заготовки из проката

S_заг1=М + УС_о.з=0,367 + 0,036 =0,403 руб.

Разбивка поковки на простые элементы

V₁=(3,14/4)Ч (5,43²-3,8²)Ч0,61=6,71 см³

V₂=(3,14/4)Ч (5,43²-1,9²)Ч0,02=0,41 см³

V₃=(3,14/4)Ч (8,43²-1,9²)Ч1,53=81,02 см³

Объём поковки

V= V₁ +V₂+ V₃=6,71+0,41+81,02=88,14 см³

Масса поковки

Q=V?г=88,14Ч7,82=690 г = 0,69 кг.

Себестоимость заготовки полученной штамповкой на ГКМ

S_заг=(C_i/1000ЧQЧK_TЧK_CЧKвЧKмЧKп) /1000

C_i — базовая стоимость 1 т. заготовок, руб.

K_T, K_C, K_в, K_м, K_п — коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок

C_i=373 руб.

К_Т=1,0

К_м=1,0

К_с=0,75

К_в=1,0

К_п=1,0

S_заг=(373/1000Ч1,31Ч1,0Ч1,0Ч0,75Ч1,0Ч1,0) — (0,69 — 0,4)Ч25/1000=0,361 руб.

Коэффициент использования материала:

К_им=q/Q=0,4/0,69=0,58

Так как себестоимость заготовки полученной штамповкой на КГШП меньше, а коэффициент использования материала больше, то данный способ применяем для получения заготовки.

Годовой экономический эффект

Э_з=(S_заг1 — S_заг2)ЧN

Э_з=(0,403 — 0,361) Ч12 000=504 руб.

1.2 Предварительный выбор типа производства Тип производства влияет на построение технологического процесса изготовления детали и организацию работы на предприятии.

Тип производства? это классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции (ГОСТ 14.004−74).

Производство условно делят по типам на единичное, серийное и массовое. На одном заводе или в одном цехе завода могут сосуществовать различные типы производства. Тип производства предприятия определяется типом производства ведущего цеха, а тип производства цеха — характеристикой участка, где выполняется наиболее ответственные операции и сосредоточена основная часть производственных фондов.

Тип производства оказывает решающее значение на особенность организации производства, его экономические показатели, структуру себестоимости (в единичном — высока доля живого труда, а в массовом — затраты на ремонто-эксплуатационные нужды и содержание оборудования), разный уровень оснащенности.

На первом этапе проектирования технологического процесса тип производства ориентировочно может быть определен по таблице 1.3

Таблица 1.3 — Ориентировочная программа выпуска деталей по типам производства в механических цехах

Исходя из объема выпуска в 6000 штук, принимаем ориентировочный тип производства? среднесерийный. После разработки технологического процесса механической обработки, а также расчета основного оборудования и норм времени, тип производства должен быть уточнен по коэффициенту закрепления операций.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями или сериями и сравнительно большим объемом выпуска.

В настоящее время в серийном производстве широко применяют станки с ЧПУ. Оборудование, как правило, располагают по типам станков, участками, на большинстве рабочих мест которых можно выполнять аналогичные операции. В этом производстве станки с ЧПУ используют и как отдельные единицы технологического оборудования, и в составе участков и гибких производственных систем (ГПС).

В промышленности используются две основные формы организации производства: технологическая; предметная; смешанная Технологическая специализация основана на единстве применяемых технологических процессов. При этом обеспечивается высокая загрузка оборудования, но затрудняется оперативно-производственное планирование, удлиняется производственный цикл из-за увеличений транспортных операций. Технологическая применяется в основном в единичном и мелкосерийном производствах.

Предметная специализация основана на сосредоточении деятельности цехов (участков) на выпуске однородной продукции. Это позволяет концентрировать производство детали или изделия в рамках цеха (участка), что создает предпосылки для организации прямоточного производства, упрощает планирование и учет, сокращает производственный цикл. Предметная специализация характерна для крупносерийного и массового производства.

Смешанная организация производства включает в себя предпосылки предметной и технологической специализации.

В нашем случаи оборудование на участке будет расположено как и по конструкторско-технологическому признаку, в последовательности выполнения типовых технологических процессов для станков нормальной и повышенной точности, так и по видам обработки, для станков высокой точности.

1.3 Выбор заготовки Метод получения заготовки, её качество и точность определяют объем механической обработки, устанавливает количество технологических операций. Следует стремиться к наибольшему коэффициенту использования материала, то есть максимально приближать форму и размеры заготовки к форме и размерам детали, при наименьшей себестоимости её изготовления.

На выбор способа получения заготовки влияют следующие факторы: вид материала, его физико-механические свойства, объем выпуска деталей и тип производства, размеры и форма детали.

В курсовом проекте произведём сравнение способа получения заготовки из проката и штамповки. Произведём технико-экономическое сравнение двух вариантов.

Годовой объём выпуска деталей — 6000 шт.

Материал детали — сталь 45 ГОСТ 1050–74.

Вариант 1. Заготовка из проката.

Себестоимость заготовки из проката

S_заг=М+?С_о.з. (1.1)

где М — затраты на материал заготовки, руб.;

?С_о.з. — технологическая себестоимость заготовительной операции, руб.;

(1.2)

где С_п.з. — приведенные затраты на рабочем месте руб/ч;

Т_шт.к. — штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции, мин;

Круглый прокат режут на штучные заготовки на станке 8Г642 дисковой пилой.

Штучно-калькуляционное время отрезной операции.

Т_шт-к=ц_к Т_о (1.3)

Т_о=0,011D (1.4)

Т_о=0,1 141=0,45 мин

ц_к =1,84 — ([4]стр.386)

Т_шт-к=1,840,45=0,83 мин С_п.з.=121 руб/ч — ([5] стр. 30)

Затраты на материал заготовки:

(1.5)

где Q — масса заготовки, кг;

S — цена 1 кг материала заготовки, руб.;

q — масса готовой детали, кг;

S_отх. — цена 1 т отходов, руб.;

S=0,185 руб. — ([5] табл. 2.6 стр.31)

S_отх.=28,1 руб. — ([5] табл. 2.7 стр.32)

Масса заготовки без учета потерь:

Q₁=Vг, (1.6)

где V — объём заготовки, см³;

г — плотность г/см³.

Для определения объёма необходимо назначить припуски на обработку.

Диаметр проката определяем по наибольшему диаметру — Ш36 мм.

Маршрут обработки данной поверхности состоит из двух переходов ([1] т.1 табл.4 стр.13):

1) чернового точения

2) чистового точения Припуски назначаем по табл. 3.13 стр.42[9]:

1) черновое точение? 2z₁=4,0 мм

2) чистовое точение? 2z₂=1,0 мм Диаметр проката:

D_з=D+2z₁+2z₂ (1.7)

D_з=36+4+1=41мм

По ГОСТ 2590–88 выбираем прокат обычной точности диаметром 41 мм ([1] т.1 табл.74 стр.290), который обозначается следующим образом:

Предельные отклонения размеров назначаем по табл. 74 стр. 169 т.1[1] - Ш

Припуск на обработку торцов 2z=1,6 мм? табл.3.68 стр.188

Длина заготовки:

L_з=L+2z (1.8)

L — длина детали, мм

L_з=369+1,6=370,6 мм Допуски на длину заготовки назначаем по табл.16 стр. 134 т.1[1] - 370,6±1,0 мм Объём заготовки:

(1.9)

где L_з — длина заготовки с плюсовым допуском, см;

D_з.п — диаметр заготовки по плюсовым допускам, см.

Q₁=5007,82=3910г=3,9кг

Припуск на зажим при резке l₁=60мм Припуск на резку В=4,5 мм ([3] табл.3.65 стр.185−186)

Длина торцевого обрезка проката:

l₂=0,3D_з (1.10)

l₂=0,341=12,3 мм Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандарту:

Из проката длиной 4м:

.

Принимаем n₄=10 заготовок.

Из проката длиной 7м:

.

Принимаем n₇=18 заготовок.

Потери на некратность:

(1.11)

Принимаем прокат длиной 4 м.

Общие потери:

П_о=Вn+l₁+l₂+П_н.к. (1.12)

П_о=4,510+60+12,3+176,7=294 мм Общие потери (%) от длины проката:

(1.13)

Масса заготовки с учетом потерь:

(1.14)

Коэффициент использования материала:

(1.15)

Затраты на материал:

Себестоимость заготовки из проката:

S_заг=М+?С_о.з=0,71+0,017=0,73 руб.

Вариант 2. Заготовка получена горячей объёмной штамповкой на ГКМ.

Ориентировочная величина расчетной массы поковки определяется по формуле:

М_п.=М_д.К_р, (1.16)

где М_п. — масса поковки, кг;

М_д. — масса детали, кг;

К_р. — расчетный коэффициент; принимаем К_р=1,5 приложение 3.

М_п.=1,841,5=2,76 кг Класс точности — Т4 ([11] прилож.1);

Группа стали — М2 ([11] табл.1);

Степень сложности — С1 ([11] прилож.2);

Конфигурация плоскости разъёма — П (плоская) ([11] табл.1);

Исходный индекс — 11 ([11] табл.2).

Основные припуски на размеры ([11] табл.3), мм:

1,6 — диаметр 36 и чистота поверхности 6,3;

1,8- диаметр 30 и чистота поверхности 0,63;

1,6 — диаметр 25 и чистота поверхности 0,63;

1,8 — длина 114 мм и чистота поверхности 6,3;

1,8 — длина 369 и чистота поверхности 6,3;

Дополнительные припуски учитывающие:

смещение по поверхности разъёма штампа — 0,3 мм ([11] табл.4);

изогнутость, отклонение от плоскостности и прямолинейности — 0,6 мм ([11] табл.5).

Размеры поковки:

диаметр 36+(1,6+0,3+0,6)Ч2=41мм, принимаем 41 мм;

диаметр 30+(1,8+0,3+0,6)Ч2=35,4 мм, принимаем 36 мм;

диаметр 25+(1,6+0,3+0,6)Ч2=30мм, принимаем 30 мм;

длина 114+(1,8+0,3)Ч2=118,2 мм;

длина 369+(1,8+0,3)Ч2=373,2 мм.

Допускаемые отклонения размеров ([11] табл.8):

373,2; 118,2; Ш30; Ш36; Ш41.

Радиусы закругления наружных углов 2,0 мм ([11] табл.7).

Наклон среза? 7°.

Рисунок 1.1 — Эскиз поковки

Определяем более точную массу поковки разбивая форму простые элементы Объём поковки:

(1.17)

Масса поковки:

Q=Vг=362,67,82=2835г=2,84 кг (1.18)

Коэффициент использования материала:

(1.19)

Себестоимость заготовки полученной штамповкой на ГКМ:

(1.20)

где С_i — базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

К_Т, К_С, К_В, К_М, К_П, — коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок.

С_i =373 тыс. руб. ([5] стр.37)

К_Т=1,0? ([5] стр.37)

К_М=1,0

К_С=0,75 ([5] стр. 38 табл. 2.12)

К_В=1,0

К_П=1,0 ([5] стр. 38 табл. 2.13)

Так как себестоимость заготовки из штамповки больше, чем у заготовки, полученной из проката на 0,04 руб., а коэффициент использования материала меньше, то в качестве метода получения заготовки принимаем прокат.

Годовой экономический эффект:

Э_э=(S_заг1?S_заг2) N (1.21)

Э_э=(0,77?0,73) 2400=96 руб,

(цены на 1.01.1981 г, перевод в современные цены смотри экономический раздел).

1.4 Выбор технологических баз Выбор технологических баз и схем базирования производим по ГОСТ 21 495–76. Изобразим основные схемы базирования заготовки на операциях техпроцесса.

Выбор баз для механической обработки должен производится с учетом достижения требуемой точности взаимного расположения поверхностей детали, по линейным и угловым размерам, обеспечения доступа инструментов к обрабатываемым поверхностям, обеспечения простоты и унификации станочных приспособлений, а так же удобства установки в них заготовки.

Технологическими базами для обработки деталей типа тел вращения обычно являются наружные и внутренние цилиндрические и конические поверхности и торцы. Следовательно, на первой операции необходимо обработать именно эти поверхности. В нашем случае базами на первой операции будут обрабатываться торцы и конические отверстия, базами при этом будут служить наибольший диаметр детали и торец детали.

Установка по наружному диаметру в призме и прилежащему торцу, ведется обработка торцов, создаются установочные базы для последующей обработки (центровые отверстия). Схема базирования показана на рисунке 1.2 Данная схема базирования используется на фрезерно-центровальной операции.

Рисунок 1.2 — Схема базирования для цилиндрических поверхностей детали Для обработки поверхностей детали используется трехкулачковый патрон и задний центр. Схема базирования показана на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 — Схема базирования для обработки поверхностей детали

Для фрезерования шпоночного паза в детали базирование осуществляется по наружной поверхности упором в торец детали. Схема базирования показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Схема базирования для фрезерования шпоночного паза

Для доводочной обработки цилиндрических поверхностей используются центровые отверстия и левый торец. Схема базирования показана на рисунке 1.5

Рисунок 1.5 — Схема базирования для доводочной обработки поверхностей детали

1.5 Разработка маршрутного техпроцесса На этом этапе окончательно определяем состав и порядок выполнения переходов в пределах каждой технологической операции, производим выбор моделей оборудования, станочных приспособлений, режущих и измерительных инструментов. При этом оформляются операционные карты и карты эскизов по ГОСТ 3.1404−86.

Произведём выбор и обоснование методов обработки всех поверхностей детали на основании технических требований чертежа детали, формы поверхностей, качества заготовки, типа производства.

При назначении метода обработки следует стремиться к тому, чтобы одним и тем же методом обрабатывать возможно большее количество поверхностей заготовки, что даёт возможность разработать операции с максимальным совмещением обработки отдельных поверхностей, сократить общее количество операций, длительность цикла обработки, повысить производительность и точность обработки заготовки.

Все последовательности обработки сведём в таблицу 1.4

Таблица 1.4 — Разработка операционного технологического процесса обработки детали «Червяк»

Подробное описание технологического процесса, тип и модель оборудования, расписаны в маршрутных картах. Содержание токарных операций с ЧПУ, последовательность переходов расписаны в операционных картах и картах эскизов (см. Приложение).

1.6 Обоснование выбора станков с ЧПУ Станки с ЧПУ одно из наиболее эффективных средств производительности труда в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства. При их использовании на 50−70% сокращается сроки подготовки производства; на 50−60% - общая продолжительность цикла обработки; на 30−85% - затраты на проектирование и изготовление технологической оснастки.

На ряду с этим резко сокращается или вообще исключается слесарно-доводочные, разметочные и другие работы. Широкие технологические возможности станков с ЧПУ позволяют производить полную обработку детали на одном станке за один или несколько остановов, что сокращает время наладки и расхода на межстаночную транспортировку детали, повысить точность и идентичность деталей и как следствие сокращает брак.

Современные станки с ЧПУ имеют мощность электродвигателей достаточно для выполнения как черновой, так и чистовой обработки, бесступенчатые автоматические приводы скорости и подачи.

Время при работе на станке с ЧПУ разделяет на время действий выполняемых оператором (установка, закрепление заготовок и снятие обработанной детали) и время действий выполняемых станком (взаимные подводы и отводы инструментов и смены инструментов).

На станках с целью сокращения времени установки заготовки и снятие готовой детали используют быстродействующую оснастку. В станках с ЧПУ для сравнения со станками с ручным управлением мощностью привода главного движения больше в 2−3 раза. Это дает возможность вести обработку, как при большой глубине, так и при скорости резания до 460 м/мин.

Основное машинное время на станке с СПУ сокращает за счет выполнения резания с высокими и оптимальными режимами резания.

В настоящее время разработано и выпускается значительная номенклатура станков с ЧПУ.

В дипломном проекте разработан технологический процесс обработки детали с использованием токарного станка с ЧПУ 16К20Т1. Основные технические характеристики станка приведены в таблице 1.5

Таблица 1.5 — Технические характеристики станка 16К20Т1

1.7 Расчет припусков Расчет припусков на обработку ведем аналитическим методом, а так же построим для них схемы расположения припусков и допусков.

Исходные данные:

Заготовка — прокат, материал — Сталь 45 (ГОСТ 1050−88).

Точность размеров соответствует 14 квалитету.

Масса заготовки — 4,2 кг.

Выберем технологический маршрут обработки поверхности Ш25h6(_-0,013) и определим величины Rz и h по переходам:

Заготовка, квалитет 14, Rz=200 мкм, h=250 мкм;

1-й переход — черновое точение, квалитет 12, Rz=125 мкм, h=120 мкм;

2-й переход — чистовое, квалитет 10, Rz=63 мкм, h=60 мкм;

3-й переход — шлифование однократное, квалитет 8, Rz=10 мкм, h=20 мкм;

4-й переход — шлифование чистовое, квалитет 6, Rz=6,3 мкм, h=12мкм где Rz — величина микронеровностей обрабатываемой поверхности;

h — глубина дефектного слоя поля обработки.

Определим значение пространственных отклонений для заготовки по формуле (1.22):

где p_кор — коробление (кривизна) трубы;

с_заг=Д_кl (1.23)

при (1.24)

где Д_к — удельная кривизна заготовки, Д_к=2 мкм/мм;

l? длина заготовки, мм;

с_кор=2•184,5=369 мкм с_ц — погрешность центрирования, определяемая по формуле (1.25):

где д_з — допуск на диаметральный размер поверхности, используемой в качестве базовой на фрезерно-центровальной операции, д_з=1,1 мм (п. 1.3)

Величина остаточного пространственного отклонения определяется по формуле (1.26)

с_ост=с_загК_у

где К_у — коэффициент уточнения формы;

К_у — коэффициент уточнения ([1] т.1 стр.338).

После чернового точения:

с₂=0,06•708=43 мкм.

После чистового точения:

с₃=0,05•708=35 мкм.

После шлифования чернового:

с₄=0,03•708=21 мкм.

Расчетами чистового шлифования пренебрегаем.

Погрешность установки детали на выполняемом переходе е_y определяем по формуле (1.27):

где е_б — погрешность базирования, е_б=0 т.к. имеет место совмещение технологической и измерительной баз;

е_з — погрешность закрепления.

Погрешность закрепления заготовки в центрах на выполняемых переходах:

на 1-м переходе е₁=0, так как базирование в центрах;

на 2-м переходе е₂=0, так как базирование в центрах;

на 3-м переходе е₃=0, так как базирование в центрах;

на 4-м переходе е₄=0, так как базирование в центрах.

Произведем расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой (1.28):

где i — выполняемый переход.

Минимальный припуск по переходам:

Черновое точение:

2•Z_min2=2(200+250+708)=2•1158 мкм.

Чистовое точение:

2Z_min3=2(125+120+43)=2•288 мкм.

Черновое шлифование:

2Z_min4=2(63+60+35)=2•158 мкм.

Чистовое шлифование:

2Z_min5=2(10+20+21)=2•51 мкм.

Расчетный размер диаметра вала рассчитываем, начиная с конечного минимального чертежного размера путем последовательного прибавления минимального припуска каждого предыдущего перехода:

Чистовое шлифование:

d_Р5=24,987 мм.

Черновое шлифование:

d_Р4=d_Р5 + 2Z_min5=24,987+0,102=25,089 мм.

Чистовое точение:

d_Р3=d_Р4 + 2Z_min4=25,089+0,316=25,405 мм.

Черновое точение:

d_Р2=d_Р3 + 2Z_min3=25,405+0,576=25,981 мм.

Заготовки:

d_Р1=d_Р2 + 2Z_min2=25,981+2,316=28,297 мм.

Назначаем допуски на технологические переходы.

д₁=1100 мкм; д₂=210 мкм; д₃=84 мкм; д₄=33 мкм, д₅=13 мкм В графе «Предельные размеры» d_min получаем, округляя d_Р в большую сторону до знака после запятой, с каким дан допуск, а d_max — прибавляя к d_min значения допуска соответствующего перехода.

d_min5=24,987 мм.

d_max5= d_min5 + д₅=24,987+0,013=25 мм.

d_min4=25,089 мм.

d_max4= d_min4 + д₄=25,089+0,033=25,122 мм.

d_min3=25,405 мм.

d_max3= d_min3 + д₃=25,405+0,084=25,489 мм.

d_min2=25,98 мм.

d_max2= d_min2 + д₂=25,98+0,21=26,19 мм.

d_min1=28,3 мм.

d_max1= d_min1 + д₁=28,3+1,1=29,4 мм.

В графе «Предельные припуски» 2z^пр_min получаем, вычитая из d_min предшествующего перехода d_min данного перехода, а 2z^пр_max —вычитая из d_max предшествующего перехода d_max данного перехода.

2z^пр_min2=d_min1-d_min2=28,3−25,98=2,32 мм.

2z^пр_max2=d_max1-d_max2=29,4−26,19=3,21 мм.

2z^пр_min3=d_min2-d_min3=25,98−25,405=0,575 мм.

2z^пр_max3=d_max2-d_max3=26,19−25,489=0,701 мм.

2z^пр_min4=d_min3-d_min4=25,405−25,089=0,316 мм.

2z^пр_max4=d_max3-d_max4=25,489−25,122=0,367 мм.

2z^пр_min5=d_min4-d_min5=25,089−24,987=0,102 мм.

2z^пр_max5=d_max4-d_max5=25,122−25=0,122 мм.

Общие припуски получаем, суммируя припуски каждого перехода:

2z_о^пр_min=2,32+0,575+0,316+0,102=3,313 мм.

2z_о^пр_max=3,21+0,701+0,367+0,122=4,4 мм.

Номинальный припуск:

2z_о ном=2z_о^пр_min+Н_з-Н_д (1.29)

где Н_з и Н_д соответственно нижнее отклонения заготовки и готовой детали, согласно ГОСТ 7505–89 Н_з=1,6 мм, Н_д=13мкм (по чертежу детали).

2z_о ном=3313+1100−13=4400 мкм.

Номинальный диаметр заготовки:

d_з ном= d_у ном + 2z_о ном (1.30)

d_з ном=25+4,4=29,4 мм Проверяем правильность произведенных расчетов.

1-й переход: 122?102=33?13, т. е. 20=20мкм;

2-й переход: 367?316=84?33, т. е. 51=51мкм;

3-й переход: 701?575=210?84, т. е. 126=126мкм;

4-й переход: 3210?2320=1100?210, т. е. 890=890мкм;

Общий припуск: 4400? 3313=1100−13, т. е. 1087=1087мкм.

Следовательно, расчеты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчеты параметров припусков приведены в таблице 1.6

Таблица 1.6 — Расчет припусков и предельных отклонений по переходам

вал заготовка резание Рисунок 1.6 — Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности диаметром Ш25h6(_-0,013)

Выберем технологический маршрут обработки поверхности Ш30h6(_-0,013) и определим величины Rz и h по переходам:

Заготовка, квалитет 14, Rz=200 мкм, h=250 мкм;

1-й переход — черновое точение, квалитет 12, Rz=125 мкм, h=120 мкм;

2-й переход — чистовое, квалитет 10, Rz=63 мкм, h=60 мкм;

3-й переход — шлифование однократное, квалитет 8, Rz=10 мкм, h=20 мкм;

4-й переход — шлифование чистовое, квалитет 6, Rz=6,3 мкм, h=12мкм где Rz — величина микронеровностей обрабатываемой поверхности;

h — глубина дефектного слоя поля обработки.

Определим значение пространственных отклонений для заготовки по формуле (1.31):

где p_кор — коробление (кривизна) трубы;

с_заг=Д_кl (1.32)

при (1.33)

где Д_к — удельная кривизна заготовки, Д_к=2 мкм/мм;

l? длина заготовки, мм;

с_кор=2•184,5=369 мкм с_ц? погрешность центрирования, определяемая по формуле (1.34):

где д_з — допуск на диаметральный размер поверхности, используемой в качестве базовой на фрезерно-центровальной операции, д_з=1,1 мм (п. 1.3)

Величина остаточного пространственного отклонения определяется по формуле (1.35):

с_ост=с_заг•К_у

где К_у — коэффициент уточнения формы;

К_у — коэффициент уточнения ([1] т.1 стр.338).

После чернового точения:

с₂=0,06•708=43 мкм.

После чистового точения:

с₃=0,05•708=35 мкм.

После шлифования чернового:

с₄=0,03•708=21 мкм.

Расчетами чистового шлифования пренебрегаем.

Погрешность установки детали на выполняемом переходе е_y определяем по формуле (1.36):

где е_б — погрешность базирования, е_б=0 т.к. имеет место совмещение технологической и измерительной баз;

е_з — погрешность закрепления.

Погрешность закрепления заготовки в центрах на выполняемых переходах:

на 1-м переходе е₁=0, так как базирование в центрах;

на 2-м переходе е₂=0, так как базирование в центрах;

на 3-м переходе е₃=0, так как базирование в центрах;

на 4-м переходе е₄=0, так как базирование в центрах.

Произведем расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой (1.37):

где i — выполняемый переход.

Минимальный припуск по переходам:

Черновое точение:

2•Z_min2=2(200+250+708)=2•1158 мкм.

Чистовое точение:

2Z_min3=2(125+120+43)=2•288 мкм.

Черновое шлифование:

2Z_min4=2(63+60+35)=2•158 мкм.

Чистовое шлифование:

2Z_min5=2(10+20+21)=2•51 мкм.

Расчетный размер диаметра вала рассчитываем, начиная с конечного минимального чертежного размера путем последовательного прибавления минимального припуска каждого предыдущего перехода:

Чистовое шлифование:

d_Р5=29,987 мм.

Черновое шлифование:

d_Р4=d_Р5 + 2Z_min5=29,987+0,102=30,089 мм.

Чистовое точение:

d_Р3=d_Р4 + 2Z_min4=30,089+0,316=30,405 мм.

Черновое точение:

d_Р2=d_Р3 + 2Z_min3=30,405+0,576=30,981 мм.

Заготовки:

d_Р1=d_Р2 + 2Z_min2=30,981+2,316=33,297 мм.

Назначаем допуски на технологические переходы.

д₁=1100 мкм; д₂=250 мкм; д₃=100 мкм; д₄=39 мкм, д₅=13 мкм В графе «Предельные размеры» d_min получаем, округляя d_Р в большую сторону до знака после запятой, с каким дан допуск, а d_max — прибавляя к d_min значения допуска соответствующего перехода.

d_min5=29,987 мм.

d_max5= d_min5 + д₅=29,987+0,013=30 мм.

d_min4=30,089 мм.

d_max4= d_min4 + д₄=30,089+0,039=30,128 мм.

d_min3=30,4 мм.

d_max3= d_min3 + д₃=30,4+0,1=30,5 мм.

d_min2=30,98 мм.

d_max2= d_min2 + д₂=30,98+0,25=31,23 мм.

d_min1=33,3 мм.

d_max1= d_min1 + д₁=33,3+1,1=34,4 мм.

В графе «Предельные припуски» 2z^пр_min получаем, вычитая из d_min предшествующего перехода d_min данного перехода, а 2z^пр_max —вычитая из d_max предшествующего перехода d_max данного перехода.

2z^пр_min2=d_min1-d_min2=33,3−30,98=2,32 мм.

2z^пр_max2=d_max1-d_max2=34,4−31,23=3,17 мм.

2z^пр_min3=d_min2-d_min3=30,98−30,405=0,575 мм.

2z^пр_max3=d_max2-d_max3=31,23−30,505=0,725 мм.

2z^пр_min4=d_min3-d_min4=30,405−30,089=0,316 мм.

2z^пр_max4=d_max3-d_max4=30,505−30,128=0,377 мм.

2z^пр_min5=d_min4-d_min5=30,089−29,987=0,102 мм.

2z^пр_max5=d_max4-d_max5=30,128−30=0,128 мм.

Общие припуски получаем, суммируя припуски каждого перехода:

2z_о^пр_min=2,32+0,575+0,316+0,102=3,313 мм.

2z_о^пр_max=3,17+0,72+0,382+0,128=4,4 мм.

Номинальный припуск:

2z_о ном=2z_о^пр_min+Н_з-Н_д, (1.38)

где Н_з и Н_д соответственно нижнее отклонения заготовки и готовой детали, согласно ГОСТ 7505–89 Н_з=1,6 мм, Н_д=13мкм (по чертежу детали).

2z_о ном=3313+1100−13=4400 мкм.

Номинальный диаметр заготовки:

d_з ном= d_у ном + 2z_о ном (1.39)

d_з ном=25+4,4=29,4 мм Проверяем правильность произведенных расчетов.

1-й переход: 128?102=39?13, т. е. 26=26мкм;

2-й переход: 377?316=100?39, т. е. 61=61мкм;

3-й переход: 725?575=250?100, т. е. 150=150мкм;

4-й переход: 3170?2320=1100?250, т. е. 850=850мкм;

Общий припуск: 4400? 3313=1100−13, т. е. 1087=1087мкм.

Следовательно, расчеты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчеты параметров припусков приведены в таблице 1.7

Таблица 1.7 — Расчет припусков и предельных отклонений по переходам

Рисунок 1.7 — Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности диаметром Ш30h6(_-0,013)

1.8 Расчет режимов резания В дипломном проекте расчет режимов резания на операцию 015, выполняемую на токарном станке с ЧПУ 16К20Т1 и фрезерном станке мод. 6Р13, производим по методике, изложенной в литературе (8) ч.2.

Операция 015. Токарная с ЧПУ.

Рисунок 1.8 — Операционный эскиз (операция 015).

Исходные данные для расчета по детали:

— наименование — червяк;

— материал — сталь 45 (у_В=600МПа), ГОСТ 1050–88;

— шероховатость — поверхности 2,4 и 5 — Ra=6,3мкм; поверхности 1,3? Ra=0,63мкм.

Данные по заготовке:

— метод получения: резка проката;

— состояние поверхности — без корки;

— масса: 4,22 кг;

Станок:

— модель — 16К20Т1.

Паспортные данные станка:

Частоты вращения шпинделя n, мин^-1: 22,4; 25; 28; 31,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90;100; 112; 125; 140; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000; 2240.

Диапазон подач Sм, мм/мин:

по оси Z — 3…1200;

по оси X — 1,5…600.

Наибольшая сила, допускаемая:

механизмом продольной подачи — 8000 Н;

механизмом поперечной подачи — 3600 Н;

Мощность привода главного движения — 11 кВт.

Базирование — в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне с поджимом противоположного конца вращающим центром;

Содержание операции — точить поверхности 1,2,3; точить канавки 4,5;

Т.к. обработка производится на станке повышенной точности, то черновая стадия обработки исключается.

Выбор стадии обработки:

По карте 1 ч.2 определяем необходимые стадии обработки.

Поверхность 2 и канавки 4,5 обрабатываем в одну стадию — получистовую;

Поверхности 1,3 обрабатываем в две стадии — получистовую и чистовую стадии.

Выбор глубины резания По карте 2 (8) ч.2 определяют минимально необходимую глубину резания для получистовой и чистовой стадий обработки.

При чистовой стадии обработки рекомендуется:

поверхность 1 — t = 0,4 мм;

поверхность 3 — t = 0,4 мм;

Глубина резания для получистовой стадии обработки определяется исходя из общего припуска на обработку и глубины резания на чистовой стадии обработки:

поверхность 1 — t = 1,5 мм;

поверхность 2 — t = 1,0 мм;

поверхность 3 — t = 1,5 мм;

поверхность 4 — t = 2,5 мм (канавка);

поверхность 5 — t = 4,3 мм (канавка).

Выбранные значения заносим в таблицу 1.8.

Выбор инструмента:

На станке 16К20Т1 используют резцы с сечением державки 25×25 мм. Толщина пластины — 6,4 мм.

По приложениям 1, 5 ч.2 и учитывая условия обработки, принимаем треугольную форму пластины из твердого сплава Т15К6 — для получистовой стадии обработки и Т30К4 — для чистовой стадии обработки.

По приложению 6 ч.2 выбираем способ крепления пластины: клин — прихватом для контурного точения.

По приложению 7 ч.2 выбираем углы в плане:

= 90; ₁ = 30.

По приложению 8 ч.2 определяем остальные геометрические параметры режущей части:

для получистовой стадии обработки:

задний угол = 6;

передний угол = 10;

форма передней поверхности — плоская с фаской;

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,5 мм;

радиус округления режущей кромки = 0,03 мм;

радиус вершины резца r_в = 1,0 мм.

для чистовой стадии обработки:

задний угол = 8;

передний угол = 15;

форма передней поверхности — плоская с фаской;

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3 мм;

радиус округления режущей кромки = 0,03 мм;

радиус вершины резца r_в = 1,0 мм.

Для обработки канавок. Материал режущей части — Т30К4, = = 2;

=0,03 мм.

Нормативный период стойкости Т=30 мин (приложение 13 ч.2).

Выбор подачи:

Подачу для получистовой обработки поверхностей 1,2,3 выбираем по карте 4 ч.2:

поверхность 1 — S_от = 0,27 мм/об;

поверхность 2 — S_от = 0,27 мм/об;

поверхность 2 — S_от = 0,27 мм/об.

Рекомендуемые подачи заносят в таблицу 1.8.

Поправочные коэффициенты для получистового точения:

По карте 4 ч.2 определяем поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от:

инструментального материала К_su = 1,0 для поверхностей 1,2,3.

способа крепления пластины К_sр = 1,1 для поверхностей 1,2,3

Остальные поправочные коэффициенты для получистовой стадии обработки выбираем по карте 5 ч.2 в зависимости от:

сечения державки резца К_sд = 1,0;

прочности режущей части К_sh = 1,0;

механических свойств обрабатываемого материала К_sм = 1,0;

схемы установки заготовки К_sу = 0,8;

состояния поверхности заготовки К_sп = 1,0;

геометрических параметров резца К_s = 1,0;

жесткости станка К_sj = 0,75.

Окончательную подачу получистовой стадии обработки поверхностей 1,2,3 определяем по формуле: