Производство детали

Отрасль науки, занимающейся исследованием закономерностей технологических процессов изготовления машиностроительных изделий, с целью использования результатов изучения для обеспечения требуемого качества и количества изделий с наивысшими технико-экономическими показателями, называется технологией машиностроения.

Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса. Только на основе их глубокого изучения возможно построение прогрессивных технологических процессов, обеспечивающих изготовление изделий высокого качества с минимальными затратами.

Современная технология развивается по следующим основным направлениям: создание новых материалов; разработка новых технологических принципов, методов, процессов, оборудования; механизация и автоматизация технических процессов, устраняющая непосредственное участие в них человека. Технологический процесс и орудия труда тесно взаимосвязаны. Если осуществление технологического процесса порождает необходимость изготовления орудия труда, являясь причиной их появлении, то развитие и совершенствование орудий труда в свою очередь стимулирует совершенствование самого процесса. Формирование технологии машиностроения как отрасли знания началось с появлением крупного машиностроения. Большой вклад в её развитие внесли русские умельцы Андрей Чохов, М. В. Сидоров, Я. Батищев, А. К. Нартов и многие другие. Так, например, А. К. Нартов (1680−1756 гг.) разработал ряд технологических процессов изготовления оружия, монет, создал оригинальные станки и инструменты.

1. Описание детали. Анализ технологичности её конструкции

Деталь втулка представляет собой деталь типа тела вращения, изготовленная из материала сталь 40Х ГОСТ 4543–71. С одной стороны она имеет шейку диаметром 40h7, которая крепиться к другой детали при помощи резьбовых отверстий на базовом торце. С другой — шейку диаметром 61h6, которая так же крепиться к другой детали при помощи резьбовых отверстий на квадрате. Втулка имеет ступенчатое сквозное отверстие, с канавками под резину для штока, который ходит внутри втулки, распределяя жидкость По наружной поверхности втулки имеются два конических резьбовых отверстия к1/8″.

Таблица 1. Характеристика материала Стали 40Х ГОСТ 4543–71

Технологичность (ГОСТ 14 202-82) — свойство конструкции удовлетворять требованиям наименьшей трудоемкости и металлоемкости.

деталь технологичность заготовка станок

Таблица 2. Анализ технологичности конструкции

Коэффициент унифицированных элементов вычисляем по формуле:

(1)

где — количество унифицированных элементов детали;

— общее количество элементов Деталь технологична.

Коэффициент унификации по шероховатости вычисляем по формуле:

(2)

где — коэффициент шероховатости

= 25· 10+19·2,5+12·5+1·1,25 = 358,75 (3)

Деталь технологична.

Коэффициент точности вычисляем по формуле:

(4)

= 27· 14+8·12+10·11+14·7+3·6 = 700 (5)

2. Характеристика заданного типа производства

Тип производства — классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска продукции. В машиностроении различают следующие типы производства: единичное, мелкосерийное, крупносерийное и массовое.

Приближенно тип производства можно оценить по табл. 1.1, в которой указывается количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера.

Таблица 3

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий, периодически повторяющимися партиями. Различают мелко-, средне-, и крупносерийное производство.

Серийное производство имеет свои особенности:

· наряду с универсальным станками широко применяют и высокопроизводительные специальные станки;

· кроме нормализованной и универсальной оснастки применяют быстродействующие рабочие приспособления и специальный инструмент и т. д.;

· оборудование располагают не только по групповому признаку, но и по потоку;

· рабочие специализируются на выполнении нескольких операций;

· средняя себестоимость изделий.

3. Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

При разработке технологического процесса одной из первых решается задача выбора заготовки.

Выбрать заготовку — значит установить способ её получения, назначить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры заготовки и указать допуски на неточность её изготовление.

Выбор метода получения заготовки зависит от материала детали, её конструктивных форм и других факторов. Необходимо стремится к тому, чтобы форма и размер заготовки были близки к форме и размеру готовой детали, это уменьшает трудоемкость механической обработки, сокращает расход материала, режущего инструмента и электроэнергии.

Для данной информации и типа производства вариантов получения заготовки два:

— прокат;

— штамповка.

Расчёт проката Припуск на 89 мм — 1,2 (черновая обработка)

[1, стр. 158, таблица 7.1]

Припуск на длину 112 мм — 1,9 ± 0,40 (черновая обработка)

[1, стр. 179, таблица 7.2.8]

Общий припуск на длину 112 мм: 1,9+0,4 = 2,3±0,25

Выбор заготовки:

89 + 1,1 = 90,2 (мм) Принимаем 92 по ГОСТ 2590 [2, стр. 301, таблица 2.71]

lпр = 112+2,3*2+5 = 121,6? 122 (мм)

5 мм — на отрез С помощью CAD/CAM системы — ЗАО «Аскон» Компас-3D v.11, была построена 3D модель и рассчитана её масса.

= 6314 г = 6,314 кг

(6)

Расчёт штамповки Класс точности: Т4 [2, стр. 268, таблица 2.39]

Предварительная масса поковки:

(7)

— расчётный коэффициент

= 1,5

(8)

m_п = 1,282*1,5= 1,923 (кг) Степень сложности: С1 [2, стр. 270]

Группа стали: М1 [1, стр. 100]

Исходный индекс: 10 [2, стр. 273, табл. 2.42]

Основные припуски на механическую обработку поковки (на сторону) в мм.

Таблица 3

С помощью CAD/CAM системы — ЗАО «Аскон» Компас-3D V.11, была построена 3D модель и рассчитана её масса.

= 3000 г = 3,0кг

(9)

Вывод: сравнив заготовки из проката и штампованной заготовки, а так же учитывая серийность производства и себестоимость заготовки. Выбираем штампованную заготовку, т.к. штампованной заготовки больше, проката в два раза.

3. Разработка проектного технологического процесса

Таблица 5. Технические условия на деталь и методы их обеспечения

Составление маршрута технологического процесса в двух вариантах (с ЧПУ и с РУ) На универсальных станках:

005 Отрезная

Отрезать заготовку

010 Транспортная

015 Штамповочная

Штамповать согласно эскизу

020 Контрольная

025 Транспортная

030 Термообработка

Отжиг

035 Контрольная

Контроль твердости (НВ)

040 Транспортная

045 Токарная

Подрезать торец, точить 61

Проточить канавку Точить 89

Сверлить отверстие 20

050 Контрольная

Предъявить контролеру ОТК

055 Токарная

Расточить отверстие 40,4 Н11

060 Токарная

Расточить отверстие 41 мм

065 Токарная

Расточить отверстие 50

Точить фаску 245

070 Контрольная

075 Токарная

Расточить две канавки 52 Н12

Переустановить.

080 Контрольная

085Токарная

Подрезать в размер 112 мм + припуск Точить 65

090 Контрольная

095 Токарная

Точить 60

100 Токарная

Прорезать канавку шириной 13 мм, и 56

105 Контрольная

110 Токарная

Прорезать канавку длиной 8 мм, и 55

115 Токарная

Уклоны на канавке

120 Токарная

Точить под 40 h7 (_-0,025)

125 Токарная

Подрезать торец в размер 112 мм Точить фаску 245

130 Токарная

Расточить отверстие 20,4 Н11

135 Токарная

Расточить канавку 32 Н12 в отверстии 20,4 Н11

Точить фаску 145

Переустановить

140 Контрольная

145 Транспортная

150 Фрезерная

Фрезеровать квадрат

155 Фрезерная

Фрезеровать лыски

160 Слесарная

Разметка двух отверстий на лысках

165 Сверлильная

Сверлить 2 отверстия Зенкеровать коническим зенкером Нарезать резьбу к1/8''

170 Контрольная

175 Слесарная

Разметить четыре отверстия 5 мм Разметить четыре отверстия 5 мм

180 Сверлильная

Просверлить четыре отверстия 5 мм

185 Слесарная

Нарезать резьбу М6−7Н

190 Контрольная

195Сверлильная

Просверлить четыре отверстия 5 мм

200 Слесарная

Нарезать резьбу М6−7Н

205 Контрольная

210 Транспортная

215 Термообработка

Закалка Высокий отпуск

220 Контрольная

225 Транспортная

230 Круглошлифовальная

Шлифовать 61 h6

235 Круглошлифовальная

Шлифовать 40 h7

240 Пескоструй

245 Моечная

250 Контрольная

255 Упаковочная

260 Транспортная

На станках с ЧПУ:

005 Отрезная

Отрезать заготовку

010 Транспортная

015 Штамповка

Штамповать согласно эскизу

020 Контрольная

025 Транспортная

030 Термообработка

Отжиг

035 Контрольная

Контроль твердости (НВ)

040 Транспортная

045 Токарная

Подрезать торец, точить 61

Точить 89

Проточить канавку Просверлить отверстие 20 мм Проточить внутренний контур вместе с канавками Расточить канавки 52Н12

Переустановить

050 Контрольная

Предъявить контролеру ОТК

055 Токарная

Подрезка торца в размер 112 мм + припуск Точить контур детали Расточить отверстие 20,4Н11

Расточить канавку 32Н12

Точить фаски 245

Переустановить

060 Контрольная

065 Транспортная

070 Фрезерная

Фрезеровать квадрат Переустановить

075 Контрольная

080 Фрезерная

Фрезеровать лыски Переустановить

085 Сверлильная

просверлить 4 отверстия 5

Нарезать резьбу М6−7Н Переустановить

090 Сверлильная

просверлить 4 отверстия 5

Нарезать резьбу М6−7Н Переустановить

095 Контрольная

100 Сверлильная

Просверлить 2 отверстия Зенкеровать коническим зенкером Нарезать резьбу к1/8″

Переустановить

105 Контрольная

110 Транспортная

115 Термообработка

Закалка Высокий отпуск

120 Контрольная

125 Транспортная

130 Круглошлифовальная

Шлифовать 61 h6

Шлифовать 40 h7

135 Пескоструй

140 Моечная

145 Контрольная

150 Упаковочная

165 Транспортная

Обоснование выбора баз

045 Токарная

Установ 1

Рисунок 1

В соответствии с рисунком 1 за главную базу принимаем поверхность А, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец В, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база, Поверхность В — опорная база.

055 Токарная

Рисунок 2

В соответствии с рисунком 2 за главную базу принимаем поверхность С, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец В, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база, Поверхность С — опорная база.

070 Фрезерная

Рисунок 3

В соответствии с рисунком 3 за главную базу принимаем поверхность А, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец В, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база, Поверхность В — опорная база.

080 Фрезерная

Рисунок 4

В соответствии с рисунком 4 за главную базу принимаем поверхность А, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец В, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база, Поверхность В — опорная база.

085 Сверлильная

Рисунок 5

В соответствии с рисунком 5 за главную базу принимаем поверхность А, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец B, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база;

Поверхность B — опорная база.

090 Сверлильная

Рисунок 6

В соответствии с рисунком 6 за главную базу принимаем поверхность С, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец D, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность C — двойная направляющая база;

Поверхность D — опорная база.

100 Сверлильная

Рисунок 7

В соответствии с рисунком 3 за главную базу принимаем поверхность А, которая лишает деталь четырёх степеней свободы:

— перемещения и поворота по оси y;

— перемещения и поворота по оси x.

За дополнительную базу принимаем торец В, который лишает деталь одной степени свободы:

— перемещения по оси z.

Базирование неполное, последней степени свободы деталь лишает зажим.

Поверхность, А — двойная направляющая база, Поверхность В — опорная база.

130 Круглошлофовальная

Рисунок 8

В соответствии с рисунком 8 за базы принимаем отверстия, А и В, которые лишают деталь пяти степеней свободы:

— перемещение по трем осям x, y, z

— поворота вокруг осей х, у.

Базирование не полное. Последней степени свободы деталь лишается при зажиме.

Выбор технологического оборудования и технологической оснастки

Токарно-винторезный станок

Модель 16К20

Технические характеристики:

Пределы чисел оборотов шпинделя, об/мин: 12,5 — 1600

Габариты станка в мм 2505 Ч 1190 Ч 1500

Коническое отверстие в пиноли задней бабки — Морзе № 5

Наибольшее перемещение пиноли задней бабки, мм — 150

Пределы подач, мм/об:

— продольных 0,05 — 2,8

— поперечных 0,025 — 1,4

Настольно-сверлильный станок

Модель 2М112

Технические характеристики:

Вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до образующей колонны), мм — 190

Размер конуса шпинделя наружный по ГОСТ 9953–82 B18

Наибольшее перемещение шпинделя, мм — 100

Цена деления лимбам — 1

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности столам 50 400

Размеры рабочей поверхности столам 200 250

Количество Т-образных пазов, шт. — 3

Расстояние между пазами, мм — 50

Ширина пазов, мм — 14

Число скоростей шпинделя, шт. — 5

Число оборотов, об/мин — 450 ч 4500

Частота вращения, об/мин — 1500

Габаритные размеры станка, мм — 770 370 Ч950

Вертикально-фрезерный станок 6Н12ПБ

Модель 6Н12ПБ Рабочая поверхность стола, мм 3 201 250

Перемещение стола, мм наибольшее:

— продольное 700

— поперечное 260

— вертикальное 370

Пределы поворота шпиндельной головки в град ±45

Максимальное перемещение гильзы шпинделя в мм 70

Количество скоростей шпинделя — 18

Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту 63 — 3150

Подача, мм/мин:

— продольная и поперечная 40 — 2000

— вертикальная 13 — 665

Скорость быстрого продольного перемещения стола в мм/мин 4000

Мощность электродвигателя в кВт 1,7

Масса обрабатываемой детали (вместе с приспособлением), кг — 400

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ

Модель Index G30/150;

Паспортные данные Максимальная частота вращения шпинделя n=6300 мин^-1;

Мощность главного привода, 23 кВт;

Число шпинделей — 1;

Максимальный диаметр обработки заготовки — 150 мм;

Вместимость инструментального магазина — 12;

Число суппортов — 1;

Наибольшее продольное перемещение суппорта — 200;

Наибольшее поперечное перемещение суппорта — 110;

Масса станка — 4000 кг.

Круглошлифовальный станок

Модель 3151

Наибольший диаметр шлифуемой детали в мм — 200

Наибольшее расстояние между центрами в мм — 750

Наибольшее перемещение стола в мм — 780

Наибольший угол поворота стола в град — ±6

Наибольшее поперечное перемещение шлифовальной бабки в мм — 200

Число оборотов шлифуемого круга в минуту — 1050

Число скоростей вращения патрона бабки изделия — 3

Пределы чисел оборотов патрона бабки изделия в минуту — 15−300

Скорость продольного перемещения стола м/мин:

— наибольшая — 10

— наименьшая — 0,1

Величина радиальной подачи шлифовальной бабки на ход стола, мм — 0,01−0,03

Мощность главного двигателя в КВт — 7

Измерительные средства:

Микрометр, штангенциркуль, калибр-скоба.

Приспособления:

Трехкулачковый патрон, специально приспособление, кондукторная плита, центра.

4. Разработка операционного технологического процесса

Определение операционных припусков и межоперационных размеров

Таблица 6. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 65 мм

Таблица 7. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 40h7 мм

Таблица 8. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 60 мм

Таблица 9. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 89 мм

Таблица 10. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 7070 мм

Таблица 11. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 61h6 мм

Таблица 12. Определение операционных припусков и межоперационных размеров при сверлении 5 мм

Таблица 13. Определение операционных припусков и межоперационных размеров при растачивании 20,4 Н11

Таблица 14. Определение операционных припусков и межоперационных размеров при растачивании 32 Н12

Таблица 15. Определение операционных припусков и межоперационных размеров при растачивании 41 мм

Таблица 16. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на длине 112 мм

Таблица 17. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на длине 9 мм

Таблица 18. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на длине 13 мм

Таблица 19. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на длину 18 мм

Таблица 20. Определение операционных припусков и межоперационных размеров на 40,4 Н11

(10)

(11)

о = 0, [1, Стр. 40, Таблица 2.34]

где Zmin = Rz_(i-1) +h_(i-1) + о +Д_(i-1)

Zi = Zmin + Ti

Zmax = Zi + Ti + Ti_(i-1)

где, Rz — шероховатость поверхности

h — дефектный слой Д — кривизна поверхности о — отклонение от расположения поверхности (ошибка базирования)

Zmin — минимальный припуск

Zmax — максимальный припуск

Zi — минимальный припуск на данном проходе

Ai — межоперационный номинальный размер

Ti — допуск на размер

Es (es) i, EI (ei) i — допустимые отклонения

5. Разработка операций, которые производятся на станках с ЧПУ

Определение зон обработки Рисунок 9

Составление циклограмм перемещения инструментов с расчетом опорных точек Таблица 21

Рисунок 10

Таблица 22. Расчет режима резания и норм времени для станков с ЧПУ

6. Расчет режимов резания и норм времени для станков с РУ

Поверхности обработки смотреть на чертеже с позициями.

Для расчёта режимов резания используем «Режимы резания для универсальных токарных станков»

Исходные данные:

Деталь:

Наименование — втулка Материал — сталь 40 Х (200−240 НВ).

точность обработки поверхности — IT14 и IT7

Параметры шероховатости обработанных поверхностей, мкм: Ra10, Ra1,25, Ra2,5

Заготовка:

Заготовка — штамповка (обычной точности — IT 16).

Состояние поверхности — без корки Масса 6,314 кг Расчёт режимов резания для операции токарная (черновая и чистовая) Базирование — в трехкулачковом патроне.

Содержание операции при установе 1 — точить поверхности 11 и 12, просверлить отверстие 3, точить внутренний контур 8, 9, 10, 5, 57, 66

Содержание операции при установе 2 — точить поверхности 1, 6, 7, 4, 2 расточить отверстие 3, расточить канавку 53.

Выбор стадии обработки По карте 1, лист 3 определяем необходимые стадии обработки. Для получения размеров детали, соответствующих 14-му квалитету и 7 квалитету из заготовки 16-го квалитета необходимо вести обработку за две стадии: черновую и чистовую.

Выбор глубины резания По карте 2 стр. 37 определяем минимально необходимую глубину резания для чистовой стадии обработки:

для поверхности 11 t = 0,8 мм для поверхности 12 t = 0,7 мм Глубина резания для черновой стадии обработки определяют исходя из общего припуска на обработку и суммы глубин резания на чистовой и получистовой стадий обработки:

для поверхности 11 t = 1,5 мм;

для поверхности 12 t = 1,5 мм;

для поверхности 1 t = 1,5 мм;

для поверхности 6 t = 2,5 мм;

для поверхности 7 t = 2 мм;

для поверхности 4 t = 5 мм;

для поверхности 2 t = 12,5 мм.

Выбранные значения заносим в таблицу Выбор инструмента Резец с сечением державки 1616 мм, толщина пластины 4,8 мм По приложениям 1 стр. 263 и 5 стр. 266 и исходя из условий обработки, принимаем ромбическую форму пластины с углом при вершине е = из твердого сплава Т15К6 — для черновой и чистовой стадий обработки.

По приложению 6 стр. 267 выбираем способ крепления пластины — клин-прихватом для черновой и двуплечим прихватом для чистовой стадий обработки По приложению 7 стр. 268 и исходя из условий обработки выбираем углы в плане:

Главный угол в плане ц = 90

Вспомогательный угол в плане ц₁ = 5

По приложению 8 стр. 269 определяем остальные геометрические параметры режущей части:

Для черновой стадии обработки:

задний угол б = 6°

передний угол г = 10°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской) ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,5 мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,03 мм;

радиус вершины резца = 1,0 мм.

Для чистовой стадии обработки:

б = 8°

г = 15°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской) ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3 мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,003 мм;

радиус вершины резца = 1,0 мм.

Нормативный период стойкости необходим по приложению 13 стр. 279 T_н = 30 мин.

Выбор подач Для черновой стадии обработки подачу выбираем по карте 3 стр. 38.

Для поверхностей 11, 12, 1, 6:

= 0,84мм/об;

Для поверхности 7:

= 0,175мм/об;

Для поверхности 4:

= 0,084мм/об;

Для поверхности 2:

= 0,49мм/об.

По карте 5 стр. 42 определяем поправочные коэффициенты на подачу для черновой стадии обработки для изменённых условий обработки в зависимости от:

Поправочный коэффициент на подачу: = 1,10;

сечения державки резца = 1,0;

прочности режущей части = 1,05;

механических свойств обрабатываемого материала = 0,90;

схемы установки заготовки = 0,8;

состояния поверхности заготовки =1,0;

геометрических параметров резца = 1,0;

жёсткости станка = 0,7.

Окончательная подача для черновой стадии обработки определяют по формуле:

Для поверхностей 11, 12, 1, 6

= 0,84•1,10•1,0•1,05•0,90•0,80•1,0•1,0•0,7 = 0,49 мм/об;

Для поверхности 4

= 0,084•1,10•1,0•1,05•0,90•0,80•1,0•1,0•0,7 = 0,048 мм/об;

Для поверхности 7

= 0,175•1,10•1,0•1,05•0,90•0,80•1,0•1,0•0,7 = 0,103 мм/об;

Для поверхности 2

= 0,49•1,10•1,0•1,05•0,90•0,80•1,0•1,0•0,7 = 0,28 мм/об.

Рассчитанные подачи для черновой стадии обработки проверяем по осевой Р_х и радиальной Р_у составляющим силы резания, допустимым прочностью механизма подач станка.

По карте 32 стр. 98 определяем табличные значения составляющих сил резания:

для поверхности 11, 12, 1

= 750 Н, = 270 Н;

для поверхности 6

= 1050 Н, = 280 Н;

для поверхности 7

= 530 Н, = 160 Н;

для поверхности 4

= 1120 Н, = 230 Н;

для поверхности 2

= 4400 Н, = 880 Н.

По карте 33 стр. 99 определяем поправочные коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

Механических свойств обрабатываемого материала: = = 1,10;

главного угла в плане: ц = 0,70;

для поверхности; ;

главного переднего угла ;

угла наклона режущей кромки .

Окончательно составляющие силы резания определяют по формулам

; (12)

; (13)

для поверхностей 11, 12, 1

= 750•1,10•0,7•0,9•1,0 = 520 Н,

= 270•1,10•2,0•0,9•1,0 = 535 Н;

для поверхности 6

= 1050•1,10•0,7•0,9•1,0 = 728 Н,

= 280•1,10•2,0•0,9•1,0 = 555 Н;

для поверхности 7

= 530•1,10•0,7•0,9•1,0 = 367 Н,

= 160•1,10•2,0•0,9•1,0 = 317 Н;

= 530•1,10•2,0•0,9•1,0 = 1050 Н;

для поверхности 4

= 1120•1,10•0,7•0,9•1,0 = 776 Н,

= 230•1,10•2,0•0,9•1,0=455 Н;

для поверхности 2

= 4400•1,10•0,7•0,9•1,0 = 3050 Н,

= 880•1,10•2,0•0,9•1,0=1740 Н.

Для чистовой стадии обработки значения подач определяем по карте 6 стр. 46.

Для поверхности 11

= 0,245мм/об;

Для поверхности 2

= 0,175мм/об.

По карте 8 стр. 48 определяем поправочные коэффициенты на подачу чистовой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

механических свойств обрабатываемого материала = 0,90;

схемы установки заготовки = 0,80;

радиуса вершины резца = 1,00;

квалитета размера обрабатываемой детали = 0,85.

Окончательно подачу чистовой стадии обработки определяют:

Для поверхности 11

= 0,245•0,90•0,80•1,0•0,85 = 0,150 мм/об;

Для поверхности 2:

= 0,175•0,90•0,80•1,0•0,85 = 0,107 мм/об;

Выбор скорости резания Рекомендуемые значения скорости резания для черновой и получистовой стадии обработки выбираем по карте 21 стр. 73.

Для черновой стадии обработки легированной стали без корки:

для поверхностей 11, 12, 1, 6

= 185 м/мин;

для поверхности 7

= 241 м/мин;

для поверхности 4

= 208 м/мин;

для поверхности 2

= 134 м/мин;

По карте 21 стр. 73 выбираем поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала:

для поверхностей 11, 12, 1, 6, 7, 4, а для поверхности 2 .

По карте 23стр.82 выбираем остальные поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

группы обрабатываемости материала:

вида обработки:

жесткости станка

механических свойств обрабатываемого материала

геометрических параметров резца:

период стойкости режущей части

наличия охлаждения

Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляют по формуле:

(14)

для поверхностей 11, 12, 1, 6, 7, 4

= 0,35· 1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,215;

для поверхности 2

= 0,45· 1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,277.

Окончательно скорость при черновой стадии обработки определяют по формуле:

; (15)

для поверхностей 11, 12, 1, 6

V = 1850,215 = 40 м/мин;

для поверхности 7

V = 2410,215 = 52 м/мин;

для поверхности 4

V = 2080,215 = 45 м/мин;

для поверхности 2

V = 1340,277 = 37 м/мин.

Скорость резания для чистовой стадии обработки определяем по карте 22 стр. 81:

для поверхности 11

= 348 м/мин;

для поверхности 2

= 395 м/мин По карте 22 стр. 81 выбираем поправочные коэффициенты для чистовой стадии обработки в зависимости от инструментального материала: = 0,20.

Поправочные коэффициенты для чистовой стадии, определяемые по карте 23 стр. 82 численно совпадают с коэффициентами для черновой стадии.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания при чистовой стадии обработки:

для поверхности 11 и 2

= 0,20· ·1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,123;

Окончательная скорость резания на чистовой стадии:

для поверхности 11

V = 3480,123 = 43 м/мин;

для поверхности 2

V = 3950,123 = 49 м/мин.

Частота вращения шпинделя определяем по формуле:

(16)

для черновой стадии обработки:

= 209 мин^-1;

= 143 мин^-1;

= 196 мин^-1;

= 296 мин^-1;

= 301 мин^-1;

= 261 мин^-1;

= 296 мин^-1.

Для чистовой стадии обработки:

225 мин^-1;

390 мин^-1.

Принимаем частоту вращения, имеющуюся у станка, n_ф = 355 мин^-1, n_ф =800 мин^-1, n_ф =400 мин^-1, n_ф =240 мин^-1, n_ф =150 мин^-1, n_ф =670 мин^-1. Тогда фактическая скорость резания:

(17)

Черновая:

чистовая:

Проверка выбранных режимов по мощности привода главного движения Для черновой стадии обработки табличную мощность определяем по карте 21 стр. 73.

= 8,2кВт — для поверхностей 11, 12, 1, 6;

= 5,7кВт — для поверхности 7;

= 9,1кВт — для поверхности 4;

= 21кВт — для поверхности 2.

Для чистовой и отделочной стадии обработки проверку по мощности не проводят.

По карте 24 стр. 85 определяем поправочный коэффициент на мощность в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала: = 1,05

Табличную мощность резания корректируют по формуле

. (18)

При черновой стадии обработки:

= 2,2 кВт;

=1,96 кВт;

= 2,3 кВт;

= 2,1 кВт;

= 1,54 кВт;

= 1,9 кВт;

= 7,24 кВт.

Таблица 23. Рекомендуемые режимы резания

Определение минутной подачи Минутную подачу рассчитываем по формуле:

При черновой стадии обработки:

= 0,49· 209 = 102,41 мм/мин — для поверхности 11

Значения минутной подачи для остальных поверхностей и стадий обработки рассчитываем аналогично и заносим в таблицы.

Расчёт режимов резания для операции растачивание Выбор глубины резания для поверхности 8 t = 0,2 мм;

для поверхностей 5,9 t = 0,5 мм;

для поверхности 10 t = 4,5 мм;

для поверхностей 57,66 t = 5,8 мм;

для поверхности 3 t = 0,125 мм;

для поверхности 53 t = 5,8 мм.

Выбор инструмента Резцы (оправки) следует применять наименьшей технологически возможной длины и наибольшего технологически допустимого сечения. Принимаем резец с диаметром d = 20 мм и вылетом l = 100 мм.

В соответствии с рекомендациями приложения 1 стр. 263 обработку проводим пластинами из твердого сплава Т15К6.

По приложению 5 стр. 265 выбираем твердосплавную пластину ромбической формы.

По приложению 7 стр. 268 и, исходя из условий обработки, выбираем углы в плане:

Главный угол в плане ц = 45

Вспомогательный угол в плане ц₁ = 10

По приложению 8 стр. 269 определяем остальные геометрические параметры режущей части:

Для черновой стадии обработки:

задний угол б = 6°

передний угол г = 10°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской) ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f= 0,5 мм;

радиус скругление режущей кромки с = 0,03 мм;

радиус вершины резца = 1,0 мм.

Для чистовой стадии обработки:

б = 8°

г = 15°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской) ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3 мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,003 мм;

радиус вершины резца = 1,0 мм.

Нормативный период стойкости необходим по приложению 13 стр. 279 T_н = 30 мин.

Выбор подач Для черновой обработке по карте 9 стр. 50, выбираем подачу:

Для 8, 9, 5, 3 поверхностей

= 0,57 мм/об;

Для поверхностей 10, 57, 66, 53

= 0,46 мм/об;

По карте 11 стр. 52 определяем поправочные коэффициенты на подачу для черновой стадии обработки для изменённых условий обработки в зависимости от:

инструментального материала = 1,10;

состояния поверхности заготовки: = 1,0;

диаметра детали = 0,80;

механических свойств обрабатываемого материала = 0,90;

геометрических параметров резца = 1,40;

вылет резца = 1,0

Окончательно подача для черновой стадии обработки определяем по формуле:

(21)

С учетом поправочных коэффициентов подачи принимаем следующие значения:

Для поверхностей 8, 9, 5, 3

= 0,57· 1,10·1,0·0,80·0,90·1,4·1,0 = 0,63 мм/об;

Для поверхностей 10, 57, 66, 53

= 0,46· 1,10·1,0·0,80·0,90·1,4·1,0 = 0,51 мм/об.

Рассчитанные подачи для черновой стадии обработки проверяем по осевой Р_х и радиальной Р_у составляющим силы резания, допустимым прочностью механизма подач станка.

По карте 32 стр. 98 определяем табличные значения составляющих сил резания:

для поверхностей 8, 9, 5, 3

= 530 Н, = 160 Н;

для поверхности 10

= 1120 Н, = 230 Н;

для поверхностей 57, 66, 53

= 1950 Н, = 370 Н;

= 4400 Н, = 880 Н.

По карте 33 стр. 99 определяем поправочные коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

Механических свойств обрабатываемого материала: = = 1,10;

главного угла в плане: ц = 0,70;

для поверхности; ;

главного переднего угла ;

угла наклона режущей кромки .

Окончательно составляющие силы резания определяют по формулам

; (22)

; (23)

для поверхностей 8, 9, 5, 3

= 530•1,10•0,7•0,9•1,0 = 367 Н,

= 160•1,10•2,0•0,9•1,0 = 317 Н;

для поверхности 10

= 1120•1,10•0,7•0,9•1,0 = 776 Н,

= 230•1,10•2,0•0,9•1,0 = 455 Н;

для поверхностей 57, 66, 53

= 1950•1,10•0,7•0,9•1,0 = 1350 Н,

= 370•1,10•2,0•0,9•1,0 = 733 Н;

Выбор скорости резания Рекомендуемые значения скорости резания для черновой стадий обработки выбираем по карте 21 стр. 73

для поверхностей 8, 9, 5, 3

= 241 м/мин;

для поверхности 10

= 208 м/мин;

для поверхностей 57, 66, 53

= 162 м/мин;

По карте 21 стр. 73 выбираем поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала: .

По карте 23стр.82 выбираем поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

группы обрабатываемости материала: ;

вида обработки: ;

жесткости станка ;

механических свойств обрабатываемого материала ;

геометрических параметров резца: ;

период стойкости режущей части ;

наличия охлаждения .

Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляют по формуле:

(24)

= 0,35· 1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,215.

Окончательно скорость при черновой стадии обработки определяют по формуле:

; (25)

для поверхностей 8, 9, 5, 3

V = 2410,215 = 52 м/мин;

для поверхности 10

V = 2080,215 = 45 м/мин;

для поверхностей 57,66, 53

V = 1620,215 = 35 м/мин.

Частота вращения шпинделя определяем по формуле:

(26)

для черновой стадии обработки:

=410 мин^-1;

=404 мин^-1;

=287 мин^-1;

=214 мин^-1;

=812 мин^-1;

=348 мин^-1.

Принимаем частоту вращения, имеющуюся у станка, n_ф = 355 мин^-1, n_ф = 800 мин^-1, n_ф = 400 мин^-1, n_ф = 240 мин^-1, n_ф = 150 мин^-1, n_ф = 670 мин^-1. Тогда фактическая скорость резания:

(27)

Черновая:

;

;

;

.

Проверка выбранных режимов по мощности привода главного движения Для черновой стадии обработки табличную мощность определяем по карте 21 стр. 73.

для поверхностей 8, 9, 5, 3

= 5,7 кВт для поверхности 10

= 7,3 кВт для поверхностей 57, 66, 53

= 9,1 кВт По карте 24 стр. 85 определяем поправочный коэффициент на мощность в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала: = 1,05

Табличную мощность резания корректируют по формуле

. (28)

При черновой стадии обработки:

= 1,3 кВт;

= 1,4 кВт;

= 2,3 кВт;

= 2,1 кВт.

Таблица 24. Рекомендуемые режимы резания

Расчёт режимов резания для операции сверление

3 поверхность — отверстие 20,15 мм.

38, 48 поверхности — отверстие k1/8'';

17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 поверхности — отверстие 5 мм.

Выбор глубины резания Глубину резания на переходах развертывания и зенкерования определяем по карте 45 стр. 126 и корректируем с учетом последовательности переходов маршрута (поправочный коэффициент).

при зенкеровании глубина резания t = 0,44 мм, поправочный коэффициент = 1,1,

окончательная глубина резания при зенкеровании: t = 0,44· 1,1 = 0,484 мм.

Глубину резания на переходах «сверление» принимается равной половине диаметра сверла;

Выбор подачи, скорости, мощности и осевой силы резания осуществляем по картам 46−51, стр. 127−140

Таблица 25. Значения параметров режимов резания

Значения частоты вращения шпинделя для табличных значениях скорости резания определяем по формуле:

(29)

Сверление:

для поверхности 3

316 мин^-1;

для поверхностей 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51

1236мин^-1;

для поверхностей 38, 48

1910 мин^-1;

зенкерование:

для поверхностей 38, 48

= 3264 мин^-1.

Табличные значения режимов резания корректируем в зависимости от измененных условий работы по формулам корректировки, приведенным в карте 52 стр. 141. Значения поправочных коэффициентов выбираем из карты 53 стр. 142.

Для сверления, зенкерования подача:

(30)

коэффициент = 0,85.

С учётом коэффициента подача для сверления:

S = 0,30· 0,85 = 0,255 мм/об — для 3 поверхности;

S = 0,39· 0,85 = 0,33 мм/об — для 18−25 поверхностей;

S = 0,29· 0,85 = 0,34 мм/об — для 16,17 поверхностей.

С учетом коэффициента подача для зенкерования:

S = 0,19· 0,85 = 0,16 мм/об — для 16,17 поверхностей Скорость корректируют по формуле

. (31)

= = 0,85;

= 1,00 (нормальная заточка инструмента);

= 1,00 (обработка с охлаждением);

= 1,32 (;

= 1,00 (инструментальный материал без покрытия);

= 1,00 (материал инструмента — быстрорежущая сталь);

= 1,00 (для чернового развертывания предшествующий переход — сверление);

= 1,00 (обрабатываемая поверхность без корки).

для сверления:

для 3 поверхности

V = 20,0· 0,85·1,00·1,00·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 23 м/мин для 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 поверхностей

V = 19,4· 0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 22,3 м/мин для 38, 48 поверхностей

V = 21,0· 0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 23,2 м/мин для зенкерования:

для 38, 48 поверхностей

V = 41,0· 0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 46 м/мин.

Скорректированную частоту вращения шпинделя рассчитываем по формуле:

. (32)

для сверления:

для поверхности 3

= 363,5 мин^-1;

для поверхностей 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51

= 1420 мин^-1;

для поверхностей 38, 4

: = 2111 мин^-1.

для зенкерования:

для поверхностей 38,48

= 3662 мин^-1.

Скорость резания определяем по формуле:

. (33)

для сверления:

для 3 поверхности