Проектирование операций механической обработки основных поверхностей детали авиадвигателя

Проектування операцій механічної обробки основних поверхонь деталі авіадвигуна

Задание Введение

1. Токарная операция

1.1 Выбор инструмента

1.2 Расчет режимов резания

2. Фрезерная операция

2.1 Выбор инструмента

2.2 Расчет режимов резания

3. Сверлильная операция

3.1 Выбор инструмента

3.2 Расчет режимов резания

3.3 Выбор инструмента зенкерования

3.4 Расчет режимов резания

4. Шлифовальная операция

4.1 Выбор инструмента

4.2 Выбор шлифовальной головки

4.3 Расчет режимов резания Вывод Список использованной литературы фрезерный токарный шлифовальный формообразование

Задание на проектирование

1. Выбрать режущий инструмент, технологическое оборудование, рассчитать режимы резания и основное временя 3 операций механической обработки.

2. Оформить пояснительную записку.

Эффективность технологического процесса существенно зависит от рационального назначения режимов резания. Завышенные режимы резания, требуют дополнительного расхода режущего инструмента, электроэнергии и трудоемкость обработки. Но и необоснованно заниженные режимы резания не обеспечивают достижения заданной точности.

В данной работе осуществляется проектирование операций механической обработки поверхностей корпуса. Для каждой операции выбирается режущий инструмент, оборудование и определяются основные режимы резания, необходимые для формообразования поверхности.

При определении элементов режимов резания необходимо учитывать характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

1. Токарная операция

Рисунок 1.1 — Схема токарной операции № 15

1.1 Выбор режущего инструмента

Для поверхностей 12 и 13 выбираем подрезной отогнутый резец с пластиной из твердого сплава ГОСТ 18 880–73.

Геометрические размеры резца приведены на рисунке 3.

Рисунок 1.2 — Эскиз а) подрезного отогнутого резца; б) расточного резца .

Материал режущей части резца — твердый сплав Т15К6.

Выбор станка. В соответствии с методом обработки выбираем токарный станок 1А616.

Основные данные станка:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной 320 мм;

над суппортом 180 мм.

Частота вращения шпинделя 11−2240 об/мин.

Число скоростей шпинделя 22

Подача суппорта:

продольная 0,03−1,04 мм/об;

поперечная 0,03−1,04 мм/об.

Мощность привода 4,5 кВт.

1.2 Расчет режимов резания

Токарная черновая операция Поверхность 12 O35 h13 Rz20.

Поверхность 13 O18 h13 Rz20.

1. Устанавливаем глубину резания. Припуск на обработку удаляем за один рабочий проход:

поверхность 12: мм;

поверхность 13: мм.

2. Назначаем подачу и корректируем ее по паспорту станка. Принимаем подачу[2]:

поверхность 12: мм/об;

поверхность 13: мм/об.

3. Принимаем период стойкости резца = 40 мин [2,с.268].

4. Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца:

Находим значение коэффициентов по справочным данным [2, с. 269, т.17]. = 350; x = 0,15; y = 0,35; m = 0,20.

— общий поправочный коэффициент, равный произведению коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки:

— поправочный коэффициент, учитывающий изменение механических свойств обрабатываемого материала. Определяется по формуле:

где:

— коэффициент для материала инструмента, — показатель степени, при обработке резцами с пластинами из твердого сплава:

; =1 [2, с. 268, т.2]. Предел прочности стали = 1080 МПа. Тогда:

.

— поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, для прутка [2, с. 263, т.5].

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние марки инструментального материала режущего лезвия на скорость резания.

= 1, т.к. материал режущей пластины — твердый сплав Т15К6 [2, с. 263, т.6].

и — поправочные коэффициенты, учитывающие изменение главного и вспомогательного углов в плане. Для выбранного резца = 0,7 и = 1,0.

Общий поправочный коэффициент на скорость главного движения резания:

.

С учетом всех найденных величин находим расчетную скорость резания:

поверхность 12:

поверхность 13:

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания находится по формуле:

поверхность 12:

поверхность 13:

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

Таблица 1 — Ряд частот вращения, об/мин

поверхность 12: = 637 об/мин;

поверхность 13: = 1600 об/мин.

6. Действительная скорость резания:

поверхность 12:

поверхность 13:

7. Мощность, затрачиваемая на резание, кВт:

где:

— тангенциальная составляющая силы резания при точении:

.

Для заданных условий:; x = 1; y = 0,75; n = -0,15 [2, с. 273, т.22].

Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов назначаем по рекомендациям [2, с. 275, т.23]:

;

;;; .

Подставляем все найденные значения в формулу:

поверхность 12:

поверхность 13:

Тогда мощность резания:

поверхность 12:

поверхность 13:

8. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка для резания исходя из условия .

Мощность на шпинделе станка:

где = 4,5 кВт — мощность двигателя; - КПД станка. Тогда:

Так как — обработка поверхностей 12 и 13 возможна.

9. Определяем основное время обработки:

где:

L — расстояние, которое проходит резец:

поверхность 12: ;

поверхность 13:

Тогда время обработки:

поверхность 12: ;

поверхность 13:

Определим общее время обработки за операцию:

2. Фрезерная операция

Рисунок 2.1 — Схема фрезерной операции № 75.

2.1 Выбор режущего инструмента

Для обработки выбираем дисковую пазовую фрезу ГОСТ 1695–80.

Геометрические размеры фрезы приведены на рисунке 5.

D = 50 мм; d = 16 мм; B = 6 мм; z = 14.

Рисунок 2.2 — Эскиз дисковой пазовой фрезы.

Материал фрезы — сталь Р6М5.

2.2 Расчет режимов резания

1.Глубина фрезерования t = 2,4 мм, ширина фрезерования — В = 6 мм.

2. Назначаем подачу. Жёсткость системы заготовка-приспособление — средняя, конструкционная сталь, дисковая фреза с мелким зубом: S = 0,04−0,06 мм/зуб [2, с. 283, т. 34]. Назначаем подачу S_z = 0,06 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости фрезы. T=120 мин [2, с. 290, т. 40].

4. Скорость резания при фрезеровании определяется по формуле:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 287, т. 39]:

= 68,5; q = 0,25; х = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; p = 0,1; m = 0,2.

.

С учетом всех найденных величин находим расчетную скорость резания:

.

5. Выбор станка. В соответствии с методом обработки выбираем горизонтально-фрезерный станок 6П80Г. Основные данные станка:

Наибольшее перемещение стола:

Продольное 500 мм;

Поперечное 160 мм;

Вертикальное 300 мм.

Наибольший угол поворота стола ± 45°.

Число скоростей шпинделя 12.

Частота вращения шпинделя 50−2240 об/мин.

Число подач стола 12

Подача стола:

Продольная 22,4−1000 мм/мин;

Поперечная 16−710 мм/мин;

вертикальная 8−355 мм/мин.

Скорость быстрого перемещения стола:

Продольного 2400 мм/мин;

поперечного 1710 мм/мин;

вертикального 855 мм/мин.

Мощность электродвигателя привода главного движения 2,8 кВт.

6. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

Таблица 1 — Ряд частот вращения, об/мин:

Принимаем частоту вращения = 199 об/мин.

7.Действительная скорость резания:

.

8. Окружная сила при фрезеровании определяется по формуле [2, с. 282]:

Значения коэффициентов [2, с. 291, т.41]:

= 68,2; х = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0.

Осевая сила резания равна:

9. Крутящий момент при фрезеровании определяется по формуле [2, с. 290]:

10. Мощность, затрачиваемая на резание:

Проверяем, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если .

Мощность на шпинделе станка

.

Следовательно, 0,317 < 2,24 — обработка поверхности возможна.

11. Основное время на фрезерование:

.

Переведем подачу в мм/об:

Рисунок 2.3 — Эскиз обработки фрезой в момент врезания ее в поверхность детали.

длина рабочего хода фрезы.

Длина рабочего хода: мм.

Тогда основное время на обработку:

Суммарное время на фрезерование:

3. Сверлильная операция

Рисунок 3.1 — Схема сверлильной операции № 45.

3.1 Выбор режущего инструмента

Выбираем сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10 902–77. Материал сверла Р6М5. Схема сверла изображена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 — Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10 902–77 d = 4 мм; L = 75 мм; l = 43 мм.

3.2 Расчет режимов резания

Поверхность O4 мм, H12 Rz 60.

1. Глубина резания t = 2 мм.

2. Назначаем величину подачи в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра обрабатываемого отверстия, материала инструмента и других технологических факторов [2, с. 277, т.25], S = 0,115 мм/об.

3. Назначаем период стойкости сверла. Для сверла диаметром в заданных условиях обработки рекомендуется период стойкости [2, с. 279, т.30].

4. Скорость резания при сверлении определяется по формуле:

где:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 278, т.28]:

= 7; q = 0,4; y = 0,7 m = 0,2.

— общий поправочный коэффициент на измененные условия. Он равен произведению частных поправочных коэффициентов: — коэффициента на инструментальный материал; - коэффициента, учитывающего глубину сверления и на — коэффициент на обрабатываемый материал.

[2, с. 263, т.6]; [2, с. 280,т. 31].

.

С учетом всех найденных величин находим расчетную скорость резания:

5. Выбор станка. В соответствии с методом обработки выбираем вертикально-сверлильный станок 2А135.

Основные данные станка:

Число скоростей шпинделя 9

Частота вращения 68−1100 об/мин;

Мощность электродвигателя 4,5 кВт.

6. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения при = 1100 об/мин.

7. Действительная скорость резания

8. Осевая сила резания при обработке сверлами определяется по формуле [2, с. 277]:

где:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 281, т.32]:

= 68; q = 1; y = 0,7.

— коэффициент, учитывающий фактические условия обработки [2, с. 264, т.9]

Осевая сила резания равна

9. Крутящий момент при сверлении определяется по формуле [2, с. 277]:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 281, т.32]:

; q = 2; y = 0.8.

10. Мощность, затрачиваемая на резание:

Проверяем, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если .

Мощность на шпинделе станка

С расчета видно, что 0,134<3,6 — сверление данной поверхности возможно.

11. Основное время на сверление:

длина рабочего хода сверла.

Длина рабочего хода:

Тогда основное время на обработку:

Суммарное время на сверление четырех отверстий:

3.3 Выбор режущего инструмента для зенкерования

Выбираем зенкер цельный твердосплавный с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 21 543–76. Материал зенкера Т15К6.

d = 4,1 мм; L = 65 мм; l =15 мм.

3.4 Расчет режимов резания

Поверхность O4,1 мм, H12 Rz 40.

1. Глубина резания t = 0,05 мм.

2. Назначаем величину подачи в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра обрабатываемого отверстия, материала инструмента и других технологических факторов [2, с. 277, т.26], S = 0,5 мм/об.

3. Назначаем период стойкости сверла. Для зенкера диаметром в заданных условиях обработки рекомендуется период стойкости [2, с. 279, т.30].

4. Скорость резания при зенкеровании определяется по формуле:

где:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 278, т.29]:

= 18;q = 0,6; x=0,2; y = 0,3 m = 0,25.

— общий поправочный коэффициент на измененные условия. Он равен произведению частных поправочных коэффициентов: — коэффициента на инструментальный материал; - коэффициента, учитывающего глубину сверления и на — коэффициент на обрабатываемый материал.

[2, с. 263, т.6]; [2, с. 280,т. 31],

.

С учетом всех найденных величин находим расчетную скорость резания:

5. Выбор станка. В соответствии с методом обработки выбираем вертикально-сверлильный станок 2Н106П.

Основные данные станка:

Число скоростей шпинделя 9

Частота вращения 68−1100 об/мин.

Подача 0,115−1,6 мм/об;

Мощность электродвигателя 4,5 кВт.

6. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения при = 1100 об/мин.

Ряд скоростей, об/мин

7. Действительная скорость резания

8. Осевая сила резания при обработке зенкерами определяется по формуле [2, с. 277]:

где:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 281, т.32]:

= 67; y = 0,65, х=1,2.

— коэффициент, учитывающий фактические условия обработки [2, с. 264, т.9]

Осевая сила резания равна

9. Крутящий момент при зенкеровании определяется по формуле [2, с. 277]:

где значение коэффициента и показатели степеней берем по рекомендациям [2, с. 281, т.32]:

; q =1; х=0,9, y = 0.8.

10. Мощность, затрачиваемая на резание:

Проверяем, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если .

Мощность на шпинделе станка

С расчета видно, что 0,02<3,6 — зенкерование данной поверхности возможно.

11. Основное время на сверление:

;

длина рабочего хода сверла.

Длина рабочего хода:

Тогда основное время на обработку:

Суммарное время на сверление четырех отверстий:

4. Внутреннее шлифование

Шлифовать поверхность 9

Рисунок 4.1 — Схема шлифовальной операции № 95

4.1 Выбор режущего инструмента

Для обработки данной поверхности выбираем шлифовальную головку тип: AW — цилиндрическая; D = 7,5 мм; d = 3 мм; Н = 15 мм изображена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.2 — Эскиз шлифовальной головки

4.2 Выбираем характеристики шлифовальной головки

2А — белый электрокорунд. [11б. с.242].

М28-Пзернистость [11б. с. 246, т.164, т161].

К — керамическая связка [11б. с.247].

5−7-номер структуры [11б. с. 249, т.167].

СМ1-СМ2 — твердость связки (среднемягкий) [11б. с.249].

Класс точности выбираем, А — основная точность [11б. с.250].

Класс неуравновешенности головки 1[11б. с. 250, т.168].

Маркировка AW8?4?12 2АМ28-П СМ1-СМ2К5−7 40м/с 1кл. ГОСТ 2447–82

4.3 Расчёт режимов резания

Поверхность 9 O12 мм, H6 Rz 6,3.

1. Скорость вращения заготовки:

2. Потребная частота вращения:

Принимаем n=300 об/мин.

3. Частота вращения шлифовального круга:

Принимаем:

n_пр=10 000 об/мин.

— из рекомендуемого промежутка 30…50 м/с.

4. Действительная окружная скорость абразивного круга:

5. Продольная подача:

6. Минутная продольная подача.

7. Величина рабочего хода:

8. Число одинарных и двойных ходов:

9. Определяем поперечную подачу:

10. Основное время обработки:

11. Эффективная мощность шлифования.

1. Выбор оборудования. Выбираем внутришлифовальный станок 3А252

наибольший диаметр устанавливаемого изделия — 200 мм;

наибольшая длина обрабатываемой заготовки — 200 мм;

наибольшая длина обрабатываемых отверстий — 100 — 400 мм;

наибольший ход стола — 500 мм;

частота вращения внутришлифовального шпинделя — 3550 — 10 000 об/мин;

мощность электродвигателя привода шлифовального круга — 4,5 кВт.

— проверка на достаточность мощности. 1,62кВт?3,6кВт

15. Проверка на условие бесприжоговости.

Удельная мощность, приходящаяся на 1 мм длины:

Мощность, допустимая по условию бесприжоговости:

Условие бесприжоговости выполняется.

Вывод

В результате выполнения курсовой работы были рассчитаны четыре операции: токарная, фрезерная, сверлильная и шлифовальная. Для каждой из них были выбраны инструменты, рассчитаны режимы резания и нормы времени для обработки поверхностей. Были заданы станки, для обработки данных поверхностей.

Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т.1 — 5-е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980.

Определение припусков на механическую обработку и технологические размерные расчеты/В. Ю. Гранин, А. И. Долматов, Э. А Лимберг. — Учеб. Пособие. — Харьков: Харьк. авиац. институт, 1993, — 119 с.

Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах /Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985, 496 с.