Разработка технологического процесса изготовления детали «Вставка» на станках с программным управлением

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное бюджетное учреждение Калининградской области профессиональная образовательная организация «Гусевский политехнический техникум»

Курсовая работа На тему: «Разработка технологического процесса изготовления детали „Вставка“ на станках с программным управлением»

Работу выполнила: Кригер А.В.

Руководитель работы: Емельянов С.Н.

Гусев 2014

Содержание Введение

1. Общая часть

1.1 Описание конструкции детали

1.2 Требования, предъявляемые к материалу заготовки

1.3 Анализ производственной программы и выбор типа производства

2. Технологическая часть

2.1 Разработка операционного технологического процесса

2.2 Выбор режущего и мерительного инструмента

2.3 Расчет режимов резания

2.4 Характеристика оборудования

2.5 Разработка управляющей программы

2.6 Циклограммы движения инструментов

2.7 Симуляция в 3D

3. Охрана труда Заключение Список используемой литературы Введение На сегодняшний день практически каждое предприятие, занимающееся механической обработкой, имеет в своем распоряжении станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ выполняют все те же функции, что и обычные станки с ручным управлением, однако, перемещения исполнительных органов этих станков Управляются электроникой. Первым очевидным плюсом от использования станков с ЧПУ является более высокий уровень автоматизации производства. Случаи вмешательства оператора станка в процессе изготовления детали сведены к минимуму. Станки с ЧПУ могут работать практически автономно, день за днем, неделя за неделей, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством. При этом, главной заботой станочника-оператора является в основном подготовительно-заключительные операции: установка и снятие детали, наладка инструмента и т. п. В результате один работник может обслуживать сразу несколько станков.

Вторым преимуществом является производственная гибкость. Это значит, что для обработки разных деталей нужно всего лишь заменить программу. А уже проверенная и отработанная программа может быть использована в любой момент и любое число раз.

Третьим плюсом является высокая точность и повторяемость обработки. По одной и той же программе вы сможете изготовить с требуемым качеством тысячи практически идентичных деталей. Ну и наконец, числовое программное управление позволяет обрабатывать такие детали, которые невозможно изготовить на обычном оборудовании. Это детали со сложной пространственной формой, например, штампы и пресс-формы. Сама методика работы по программе позволяет более точно предсказывать время обработки некоторых партий деталей и соответственно более полно загружать оборудование.

1. Общая часть

1.1 Описание конструкции детали Деталь «Вставка» представляет собой тело вращения. Имеется 2 соосных отверстия. В одном из отверстий нарезана резьба М27×2 — 7Н для крепления сопрягаемых отверстий.

1.2 Требования, предъявляемые к материалу заготовки Деталь «Вставка» изготавливается из конструкционной стали — сталь 35 ГОСТ 1050–84. Этот материал широко используется в машиностроении. Из него изготавливают: коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие подвергаемые поверхностной термообработки детали, от которых требуется повышенная прочность. Он хорошо обрабатывается резанием, подвергается различным видам термической обработки.

Химический состав стали приводим в таблице.

Таблица 1 — Химический состав стали

Таблица 2 — Механические свойства стали

1.3 Анализ производственной программы и выбор типа производства Выбор типа производства основывается на годовом выпуске деталей и массе детали. Годовой выпуск деталей — 10 штук. Для того, чтобы определить массу заготовки построим описанную фигуру. Для деталей тел вращения описанной фигурой является цилиндр. Определим размеры этого цилиндра. Для этого определим припуски на токарную обработку по справочнику:

Черновое точение — 4 мм [1.133].

Чистовое точение — 1.5 мм [1.133].

Следовательно, диаметр цилиндра равен:

40+4+1.5=45.5 мм В качестве заготовки берем пруток 45 мм Определим длину заготовки L:

L=L1+L2+L3, (1)

Где L1- длина детали «Вставка»;

L2- ширина отрезного резца (5 мм);

L3- величина на торцевание детали (1 мм).

L= 40+5+1= 46 мм Чтобы определить массу заготовки, определим объем по формуле:

V_заг=((п*D²)/4)*L, (2)

где Dдиаметр заготовки;

L-длина заготовки.

V_заг=((3.14*45²)/4)*46=73 122.75 мм³

Определим массу заготовки по формуле:

М_з=(y*V_заг)/1 000 000 (3)

где y — удельный вес стали 7.9 г/см³

М_з=7.9*73 122.75/1 000 000=0.5777 кг Определим массу детали, используя ранее приведенные формулы (2) и (3).

Для этого разобьем деталь на элементарные геометрические фигуры (цилиндры)

V₁=(3.14*40²)/4*40=50 240 мм³

M₁=7.9*50 240/1000000=0.3969 кг

V₂=(3.14*16²)/4*30=6028.8 мм³

M₂=7.9*6028.8/1 000 000=0.4 763 кг

V₃=(3.14*27²)/4*10=5722.65 мм³

M₃=7.9*5722.65/1 000 000=0.4 521 кг Масса детали «Вставка»

деталь вставка заготовка резание

M_д=M₁-M₂-M₃

M_д=0.3969−0.4 763−0.4 521=0.30 406 кг Коэффициент использования металла определяется по формуле:

K_u=M_д/M_з,

где М₃ — масса заготовки;

М_д — масса детали.

К_u=0.30 406/0.5777=0.52 633 (52.6%)

Используя ниже приведенную таблицу, определим что тип производства — единичный.

Таблица 3 — Тип производства

Деталь «Вставка» будем изготавливать для единичного производства. Единичное производство характеризуется штучным (или небольшими партиями) выпуском деталей и носит прерывистый характер. Также характеризуется применением универсального оборудования. Использование станков с ЧПУ позволяет быстро их переналаживать и более широко использовать их возможности. Для работы на станках с ЧПУ требуются операторы и программисты достаточно высокой квалификации. Для предварительного определения типа производства используем годовой объём выпуска деталей и массу детали.

2. Технологическая часть

2.1 Разработка операционного технологического процесса Разработка операционного технологического процесса.

1. Торцевать деталь

2. Точить с 45 до 41.5 на длину 45 мм предварительно (начерно) i=1

3. Точить с 41.5 до 40 на длину 45 мм начисто i=1

4. Сверлить отверстие 16 на длину 45 мм

5. Расточить с 16 до 27 на длину 10 мм

6. Нарезать внутреннюю резьбу М27×2 в цикле 95

7. Отрезать деталь

2.2 Выбор режущего и мерительного инструмента Определим для каждого перехода необходимый режущий и мерительный инструмент по ГОСТам. Выбранный инструмент покажем в виде таблицы.

Таблица 4 — Режущий и мерительный инструмент

2.3 Расчеты режимов резания Определим подачу F на черновое точение по справочнику.

Определим глубину резания t по формуле:

t=(D_з-D_д)/(2*i), (6)

где D_з— диаметр заготовки;

D_д-диаметр заготовки с припуском на чистовое точение;

i-число проходов.

t=(45−41.5)/2*1=3.5/2=1.75 мм Следовательно, F=0.4−0.5 мм/об Выбираем F=0.4 мм/об Определим по справочнику табличную скорость резания для чернового точения [1.137].

V_таб=198 м/мин.

Определим расчетную скорость по формуле:

V_расч=V_таб*К₁*К₂*К₃*К₄*К₅, (7)

где К₁— поправочный коэффициент на стойкость резца;

К₂— поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;

К₃— поправочный коэффициент на состояние обрабатываемой поверхности;

К₄— поправочный коэффициент на материал резца;

К₅— поправочный коэффициент на геометрию резца.

К₁— стойкость инструмента -60 мин, К₁=1

К₂— _в=530 МПа, К₂=1.35

К₃— поверхность без корки, К₃=1

К₄— резец Т15К6, К₄=1

К₅-=90^о, К₅=0.81

V_расч=198*1*1.35*1*1*0.81=216.5 м/мин Определим скорость вращения шпинделя по формуле:

S=(1000*V_расч)/(), (8)

где D — диаметр заготовки.

S=(216.5*1000)/(3.14*45)=1532.2 об/мин.

Определим основное или машинное время по формуле:

T₀=(L_px/(S*F))*i, (9)

где L_px— длина рабочего хода инструмента

L_px=L₁+ L₂+L₃, (10)

где L₁ — длина врезания инструмента;

L₂ — длина обработки;

L₃ — длина перебега инструмента.

L_px=1+40+5=46

T₀=46/1532.2/0.4*1=0.7 506 мин.

2.4 Характеристика оборудования Станок токарный Turn 355Win NC-64.

Наибольший диаметр обрабатываемой детали — 400 мм.

Мощность электродвигателя — 11кВт Перемещение по оси Z 300 мм Перемещение по оси X 400 мм Частота вращения шпинделя 200−6000 об/мин.

Позиции инструмента 10

рис. 1 — Схема работы станка с ЧПУ

1. Система ЧПУ

2. Двигатель постоянного тока

3. Ходовой винт

4. Рабочий стол

5. Датчик обратной связи (слежения)

6. Контроллер Принцип взаимодействия элементов.

Система ЧПУ обрабатывает программу и предает данные на электропривода. Электропривода преобразовывают электрический импульс в механическое движение, это осуществляется двигателями. К двигателю прикреплен ходовой винт, который перемещает стол станка. Датчик контролирует движение и передает данные на контроллер. Далее сигнал передаётся в систему ЧПУ и обрабатывается следующий сигнал.

2.5 Разработка управляющей программы В программе задействованы инструменты:

· Т1- проходной резец;

· Т2- сверло диаметром 15 мм;

· Т3- расточной резец (борштанга);

· Т4- внутренний резьбовой резец NVR10−2 LH;

· Т5- отрезной резец.

рис. 2 — заготовка для детали «Вставка»

Управляющая программа на деталь «Вставка»

G54 G0 X50 Z50 отвод инструмента на безопасное расстояние

T1 D1 смена позиции инструмента

S700 M4 выбор оборотов

G1 X41 Z0 F1 подвод инструмента к детали

X-1 F0.07 торцевание детали

X40 F1 подъём резца

Z-45 F0.07 проточка

X45 F1 отвод

Z50 отвод

T2 D1 смена позиции инструмента

S700 M3 Выбор оборотов (правое вращение)

G1 X0 Z5 F1 подвод к детали

Z-45 F0.07 сверление

Z5 F1 Отвод

Z50 отвод на безопасное расстояние

T3 D1 смена позиции инструмента

S700 M4 выбор оборотов

G1 X20 Z5 F1 подвод к детали

Z-10 F0.07 растачивание

X15 F1 отвод

Z5 отвод

X25 подвод

Z-10 F0.07 растачивание

X20 F1 отвод

Z50 F1 отвод на безопасное расстояние

T4 D1 смена позиции инструмента

S200 M4 выбор оборотов

G1 X27 Z2 F2 подвод инструмента

CYCLE97(2,2,-10,27,27,0, нарезание внутренней резьбы М27х2

0,1.2,0,-180,0,11,1,2,1,0)

G1 X10 Z50 F1 отвод на безопасное расстояние

T5 D1 смена позиции инструмента

G1 X45 Z-40 F1 подвод

X15 F0.07 отрезание детали

X45 F1 отвод

Z50 отвод на безопасное расстояние

M30 конец программы рис. 3 — Цикл 97 резьбонарезание детали «Вставка»

2.6 Циклограмма токарной операции детали «Вставка»

рис. 4 — Циклограмма токарной операции детали «Вставка»

2.7 Симуляция в 3D

рис. 5 — Симуляция в 3D

3. Охрана труда Расследование несчастных случае на производстве.

Несчастные случаи, происшедшие на производстве, расследуются в соответствии с Положением о расследовании и учете несчастных случаев на производстве, утвержденным Постановлением Президента РФ от 11 марта 1999 г. № 279. Такое расследование может быть достаточно сложным, поскольку интересы пострадавшего и работодателя часто не совпадают.

Выше названное Положение устанавливает порядок расследования и учета несчастных случаев на производстве, обязательный для всех организаций независимо от их организационно-правовой формы, также для лиц, занимающихся предпринимательской деятельностью без образования юридического лица и использующих наемный труд (далее — индивидуальные предприниматели). В соответствии с указанным Положением должны быть расследованы и учтены несчастные случаи, происшедшие на производстве с работниками и другими лицами (далее работники) при выполнении ими трудовых обязанностей и работы по заданию организации или индивидуального предпринимателя, в том числе подлежащими обязательному социальному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.

К работникам относятся:

v Граждане, выполняющие работу:

— по трудовому договору (контракту);

— гражданско-правовому договору.

v Студенты образовательных учреждений высшего и среднего профессионального образования;

v Учащиеся образовательных учреждений:

— среднего и начального профессионального образования;

— основного общего образования (при прохождении производственной практики в организациях);

v Лица, осужденные к лишению свободы и привлекаемые к труду администрацией организации;

v Другие лица, участвующие в производственной деятельности организации или индивидуального предпринимателя.

Несчастный случай на производстве является страховым случаем, если он произошел с работником, подлежащим обязательному социальному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.

Заключение

Усилия специалистов многих отраслей науки направлены на разработку новых материалов и совершенствование существующих. В результате появление новых материалов появляются новые технологии. Знание материалов, их свойств, характеристик и особенностей необходимо для их правильного и эффективного применения, чтобы используя качественный материал и соответствующие этим материалам технологии, получать качественные изделия и качественно выполнять работы в соответствии с современными требованиями.

Станки с ЧПУ стоят дорого и требуют больших затрат на установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее, их высокая производительность легко может перекрыть все затраты при грамотном использовании и соответствующих объемах производства.

Список источников и литературы

1 Багдасарова Т. А. Токарь-универсал.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С.320

2 Вереина Л. И. Справочник токаря.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С.448

3 Денежный П. М., Стискин Г. М. Токарное дело.- М.: Высшая школа, 1979.-С.240

4 Зацев С. А. «и др.». Допуски посадки и технические измерения в машиностроении.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С.240

5 Куликов О. Н. Охрана труда в металлообрабатывающей промышленности.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С.144

6 Скороходов Е. А. «и др.». Общетехнический справочник.- М.: Машиностроение, 1989.-С.512