Методы получения заготовок в машиностроении
Приспособление представляет собой плиту (поз 1.) на которую с помощью штифтов (поз.8) и винтов (поз.7) монтируются 2 призмы (поз.10). Со стороны одной из призм расположен упор (поз.3) с расположенным в нем пальцем, служащим для базирования заготовки. Прижим детали обеспечивается за счет планки (поз 3), которая одним краем свободно вращается вокруг винта (поз.5), а в другой ее край, имеющий форму… Читать ещё >
Методы получения заготовок в машиностроении (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
- 1. Обоснование выбора заготовки
- 2. Разработка маршрута обработки детали
- 3. Выбор технологического оборудования и инструмента
- 4. Определение промежуточных припусков, допусков и размеров
- 4.1 Табличным методом на все поверхности
- 4.2 Аналитическим методом на один переход или на одну операцию
- 5. Назначение режимов резания
- 5.1 Назначение режимов резания аналитическим методом на одну операцию
- 5.2 Табличным методом на остальные операции
- 6. Компоновка станочного приспособления на одну из операций механической обработки
- 7. Расчет приспособления на точность механической обработки
- Литература
1. Обоснование выбора заготовки
Оптимальный метод получения заготовки подбирают в зависимости от ряда факторов: материала детали, технических требований по ее изготовлению, объема и серийности выпуска, формы поверхностей и размеров деталей. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную себестоимость считается оптимальным.
В машиностроении для получения заготовок наиболее широко применяют следующие методы:
литье;
обработку металлов давлением;
сварку;
комбинации этих методов.
Каждый из вышеперечисленных методов содержит большое число способов получения заготовок.
В качестве метода получения заготовки принимаем обработку металла давлением. Выбор обоснован тем, что материалом детали является конструкционная сталь 40Х. Дополнительным фактором, определяющим выбор заготовки, является сложность конфигурации детали и тип производства (условно принимаем что деталь изготавливается в условиях серийного производства. Принимаем штамповку на горизонтально-ковочных машинах.
Данный тип штамповок позволяет получать заготовки минимальной массой 0,1 кг, 17−18 квалитета точности с шероховатостью 160−320 мкм в условиях мелкосерийного производства.
заготовка машиностроение маршрут деталь
2. Разработка маршрута обработки детали
Маршрут обработки детали:
Операция 005. Заготовительная. Штамповка на КГШП.
Заготовительный цех.
Операция 010. Фрезерная.
Сверлильно-фрезерно-расточной станок 2254ВМФ4.
1. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 7.
2. Сверлить 2 отверстия D 12,5.
3. Зенкеровать отверстие D 26,1.
4. Зенкеровать отверстие D32.
5. Зенкеровать отверстие D35,6.
6. Развернуть отверстие D36.
7. Зенковать фаску 0,5×450.
Операция 015. Токарная.
Токарно-винторезный 16К20.
1. Подрезать торец, выдерживая размер 152.
2. Точить поверхность D37, выдерживая размер 116.
3. Точить 2 фаски 2×450.
4. Нарезать резьбу М30×2.
Операция 020. Фрезерная
Вертикально-фрезерный 6Р11.
1. Фрезеровать поверхность, выдерживая размеры 20 и 94.
Операция 025. Вертикально-сверлильная.
Вертикально-сверлильный 2Н125.
Установ 1.
1. Сверлить 2 отверстия D9.
2. Сверлиль отверстие D8,5.
3. Нарезать резьбу К1/8/.
Установ 2.
1. Сверлить отверстие D21.
2. Сверлить отверстие D29.
Операция 030 Слесарная.
Притупить острые кромки.
Операция 035. Технический контроль.
3. Выбор технологического оборудования и инструмента
Для изготовления детали «Наконечник» подбираем следующие станки
1. Сверлильно-фрезерно-расточной станок с ЧПУ и инструментальным магазином 2254ВМФ4;
2. Токарно-винторезный станок 16К20;
3. Вертикально-фрезерный станок 6Р11;
4. Вертикально-сверлильный станок 2Н125.
В качестве станочных приспособлений используем: для токарной-операции — 4-х кулачковый патрон, для остальных операций — специальные приспособления.
При изготовлении данной детали используется следующий режущий инструмент:
Фреза торцевая с механическим креплением многогранных пластин: фреза 2214−0386 ГОСТ 26 595–85 Z = 8, D = 100 мм.
Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 8,5 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301−0020 ГОСТ 10 903–77.
Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 9 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301−0023 ГОСТ 10 903–77.
Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 12,5 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301−0040 ГОСТ 10 903–77.
Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 21 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301−0073 ГОСТ 10 903–77.
Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 29 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301−0100 ГОСТ 10 903–77.
Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 26 мм. длиной 286 мм для обработки сквозного отверстия. Обозначение: 2323−2596 ГОСТ 12 489–71.
Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 32 мм. длиной 334 мм. для обработки глухого отверстия. Обозначение: 2323−0555 ГОСТ 12 489–71.
Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 35,6 мм. длиной 334 мм. для обработки глухого отверстия. Обозначение: 2323−0558 ГОСТ 12 489–71.
Развертка машинная цельная с коническим хвостовиком D36 мм. длиной 325 мм. Обозначение: 2363−3502 ГОСТ 1672–82.
Зенковка коническая типа 10, диаметром D = 80 мм. с углом при вершине 90. Обозначение: Зенковка 2353−0126 ГОСТ 14 953–80.
Резец правый проходной упорный отогнутый с углом в плане 90o типа 1, сечения 20×12. Обозначение: Резец 2101−0565 ГОСТ 18 870–73.
Резец токарный резьбовой с пластинкой из быстрорежущей стали для метрической резьбы с шагом 3 типа 1, сечения 20×12.
Обозначение: 2660−2503 2 ГОСТ 18 876–73.
Метчик машинный 2621−1509 ГОСТ 3266–81.
Для контроля размеров данной детали, применяем следующий мерительный инструмент:
Штангенциркуль ШЦ-I-125−0,1 ГОСТ 166–89;
Штангенциркуль ШЦ-II-400−0,05 ГОСТ 166–89.
Для контроля размера отверстия D36 используем калибр — пробку.
Набор образцов шероховатости 0,2 — 0,8 ШЦВ ГОСТ 9378– — 93.
4. Определение промежуточных припусков, допусков и размеров
4.1 Табличным методом на все поверхности
Необходимые припуски и допуски на обрабатываемые поверхности выбираем по ГОСТ 1855–55.
Припуски на механическую обработку детали «Наконечник»
Размер, мм. | Шерохова-тость, мкм. | Припуск, мм. | Допуск на размер, мм | Размер с учетом припуска, мм. | |
Ra 5 | Черновая 8 Получистовая 1,5 Чистовая 0,5 | ||||
Rа 6,3 | Черновая 3,0 Чистовая 3,0 | ||||
Rа 6,3 | |||||
Rа 6,3 | 4,2 | ||||
4.2 Аналитическим методом на один переход или на одну операцию
Расчет припусков аналитическим методом производим для поверхности Шероховатость Ra5.
Технологический маршрут обработки отверстия состоит из зенкерования, чернового и чистового развертывания
Технологический маршрут обработки отверстия состоит из зенкерования и чернового, чистового развертывания.
Расчет припусков производим по следующей формуле:
(1)
где R — высота неровностей профиля на предшествующем переходе;
— глубина дефектного слоя на предшествующем переходе;
— суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) на предшествующем переходе;
— погрешность установки на выполняемом переходе.
Высоту микронеровностей R и глубину дефектного слоя для каждого перехода находим в таблице методического пособия.
Суммарное значение, характеризующее качество поверхности штампованных заготовок составляет 800 мкм. R= 100 мкм; = 100 мкм; R= 20 мкм; = 20 мкм;
Суммарное значение пространственных отклонений оси обрабатываемого отверстия относительно оси центра определится по формуле:
(2)
где — смещение обрабатываемой поверхности относительно поверхности используемой в качестве технологической базы при зенкеровании отверстий, мкм
(3)
где — допуск на размер 20 мм. = 1200 мкм.
— допуск на размер 156,2 мм. = 1600 мм.
Величину коробления отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом сечении.
(4)
где — величина удельного коробления для поковок. = 0,7, и L — диаметр и длина обрабатываемого отверстия. = 20 мм, L = 156,2 мм.
мкм.
мкм.
Величина остаточного пространственного отклонения после зенкерования:
Р2 = 0,05 Р = 0,05 1006 = 50 мкм.
Величина остаточного пространственного отклонения после чернового развертывания:
Р3 = 0,04 Р = 0,005 1006 = 4 мкм.
Величина остаточного пространственного отклонения после чистового развертывания:
Р4 = 0,002 Р = 0,002 1006 = 2 мкм.
При определении погрешности установки дУ на выполняемом переходе при определении промежуточного припуска требуется определить погрешность закрепления (погрешность базирования для тел вращения равна нулю). Погрешность закрепления заготовки при закреплении ее в призматическом зажиме: 150 мкм.
Остаточная погрешность при черновом развертывании:
0,05 • 150 = 7 мкм.
Остаточная погрешность при чистовом развертывании:
0,04 • 150 = 6 мкм.
Производим расчет минимальных значений межоперационных припусков: зенкерование.
мкм.
Черновое развертывание:
мкм.
Чистовое развертывание:
мкм.
Наибольший предельный размер по переходам определяем последовательным вычитанием от чертежного размера минимального припуска каждого технологического перехода.
Наибольший диаметр детали: dР4 = 36,25 мм.
Для чистового развертывания: dР3 = 36,25 — 0,094 =36,156 мм.
Для чернового развертывания: dР2 = 35,156 — 0,501 = 35,655 мм.
Для зенкерования:
dР1 = 35,655 — 3,63 = 32,025 мм.
Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.
Квалитет после чистового развертывания: ;
Квалитет после чернового развертывания: H12;
Квалитет после зенкерования: H14;
Квалитет заготовки: .
Наименьшие предельные размеры определяем вычетанием допусков от наибольших предельных размеров:
dMIN4= 36,25 — 0,023 = 36,02 мм.
dMIN3 = 36,156 — 0,25 = 35,906 мм.
dMIN2 = 35,655 — 0,62 = 35,035 мм.
dMIN1 = 32,025 — 1,2 = 30,825 мм.
Максимальные предельные значения припусков ZПР. МАХ равны разности наименьших предельных размеров. А минимальные значения ZПР. МIN соответственно разности наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.
ZПР. МIN3 = 35,655 — 32,025 = 3,63 мм.
ZПР. МIN2 = 36,156 — 35,655 = 0,501 мм.
ZПР. МIN1 = 36,25 — 36,156 = 0,094 мм.
ZПР. МAX3 = 35,035 — 30,825 = 4,21 мм.
ZПР. МAX2 = 35,906 — 35,035 = 0,871 мм.
ZПР. МAX1 = 36,02 — 35,906 = 0,114 мм.
Общие припуски ZО. МАХ и ZО. МIN определяем, суммируя промежуточные припуски.
ZО. МAX = 4,21 + 0,871 + 0,114 = 5, 195 мм.
ZО. МIN = 3,63 + 0,501 + 0,094 = 4,221 мм.
Полученные данные сводим в результирующую таблицу.
Технологические переходы обработки поверхности | Элементы припуска | Расчетный припуск, мкм. | Допуск д, мкм | Предельный размер, мм. | Предельные значения припусков, мкм | ||||||
RZ | h | P | |||||||||
Заготовка | 30,825 | 32,025 | |||||||||
Зенкерование | 2 • 1665 | 35,035 | 35,655 | ||||||||
Развертывание черновое | 2 • 250 | 35,906 | 36,156 | ||||||||
Развертывание чистовое | 2 • 47 | 0,23 | 36,02 | 36,25 | |||||||
Итого | |||||||||||
Окончательно получаем размеры:
Заготовки: dЗАГ. =;
После зенкерования: d2 = 35,035+0,62 мм.
После чернового развертывания: d3 = 35,906+0,25 мм.
После чистового развертывания: d4 = мм.
Диаметры режущих инструментов отображены в пункте 3.
5. Назначение режимов резания
5.1 Назначение режимов резания аналитическим методом на одну операцию
010 Фрезерная операция. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 7 мм.
а) Глубина резания. При фрезеровании торцевой фрезой глубина резания определяется в направлении параллельном оси фрезы и равна припуску на обработку. t =2,1 мм.
б) Ширина фрезерования определяется в направлении, перпендикулярном к оси фрезы. В = 68 мм.
в) Подача. При фрезеровании различают подачу на зуб, подачу на один оборот и подачу минутную.
(5)
где n — частота вращения фрезы, об/мин;
z — число зубьев фрезы.
При мощности станка N = 6,3 кВт S = 0,14.0,28 мм/зуб.
[1; с.283; табл.33]
Принимаем S = 0,18 мм/зуб.
мм/об.
в) Скорость резания.
(6)
Где Т — период стойкости. В данном случае Т = 180 мин. — общий поправочный коэффициент [1; с.290; табл.40]
(7)
— коэффициент учитывающий обрабатываемый материал.
nV (8) НВ = 170; nV = 1,25 (1; с.262; табл.2)
1,25 =1,15
— коэффициент, учитывающий материал инструмента; = 1
(1; с.263; табл.5)
— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; = 0,8 (1; с.263; табл.6)
CV = 445; Q = 0,2; х = 0,15; y = 0,35; u = 0,2; P = 0; m = 0,32 (1; с.288; табл.39)
м/мин.
г) Частота вращения шпинделя.
n (9) n об/мин.
Корректируем по паспорту станка: n = 400 об/мин.
мм/мин.
д) Фактическая скорость резания
(10)
м/мин.
е) Окружная сила.
(11)
n (12)
где n = 0,3 (1; с.264; табл.) 0,3 = 0,97
СP =54,5; Х = 0,9; Y = 0,74; U = 1; Q = 1; W = 0.
5.2 Табличным методом на остальные операции
Назначение режимов резания табличным методом произоводится согласно справочнику режимов резания металлов. Полученные данные вносим в результирующую таблицу.
Режимы резания на все поверхности.
Наименование операции и перехода | Габаритный размер | Глубина резания, мм. | Подача, мм/об. (мм/мин) | Скорость резания, м/мин | Частота вращения шпинделя, об/мин. | ||
D (B) | L | ||||||
Операция 010 Фрезерная | |||||||
1. Фрезеровать поверхность, выдерживая размер 7 | 2,1 | 1,44 | 125,6 | ||||
2. Сверлить 2 отверстия 12,5 | 12,5 | 6,25 | 0,08 | 15,7 | |||
3. Зенкеровать отверстие 26,1. | 26,1 | 3,05 | 0,08 | 20,49 | |||
4. Зенкеровать отверстие 32. | 2,95 | 0,08 | 25,12 | ||||
5. Зенкеровать отверстие 35,6 | 35,6 | 1,8 | 0,08 | 17,89 | |||
6. Развернуть отверстие D36 | 0,02 | 0,05 | 18,08 | ||||
7. Зенковать фаску 0,5×45o | 0,5 | 0, 25 | 0,1 | 29,05 | |||
Операция 015 Токарная | |||||||
1. Подрезать торец, выдерживая размер 152 | ; | 2,1 | 0,3 | 90,43 | |||
2. Точить поверхность D37, выдерживая размер 116 | 1,5 | 0,2 | 55,8 | ||||
3. Нарезать резьбу М30х2 | 15,07 | ||||||
Операция 020 Фрезерная | |||||||
Фрезеровать поверхность, выдерживая размеры 20 и 94 | 1,44 | 125,6 | |||||
Операция 025 Вертикально-сверлильная | |||||||
1. Сверлить 2 отверстия 9 | 5,5 | 4,5 | 0,08 | 11,3 | |||
2. Сверлить отверстие 8,5 | 8,5 | 4,25 | 0,08 | 10,7 | |||
3. Сверлить отверстие 21 | 10,5 | 0,04 | 10,55 | ||||
4. Сверлить отверстие 29 | 14,5 | 0,04 | 14,6 | ||||
6. Компоновка станочного приспособления на одну из операций механической обработки
Проектируем станочное приспособление для вертикально-сверлильного и вертикально-фрезерных станков.
Приспособление представляет собой плиту (поз 1.) на которую с помощью штифтов (поз.8) и винтов (поз.7) монтируются 2 призмы (поз.10). Со стороны одной из призм расположен упор (поз.3) с расположенным в нем пальцем, служащим для базирования заготовки. Прижим детали обеспечивается за счет планки (поз 3), которая одним краем свободно вращается вокруг винта (поз.5), а в другой ее край, имеющий форму прорези, входит винт с последующим прижимом гайкой (поз.12).
Для фиксации приспособления на столе станка в теле плиты выполнены проушены и вмонтированы 2 шпонки (поз.13), служащие для центрования приспособления. Транспортировка осуществляется в ручную.
7. Расчет приспособления на точность механической обработки
При расчете точности приспособления необходимо определить допускаемую величину погрешности епр, для чего определяем все составляющие погрешности. (в качестве координирующего размера принимаем D29+0.28)
В общем случае погрешнось определяется по формуле:
где — допуск на координирующий размер. В данном случае Т = 0,28 мм;
— коэффициент точности, учитывающий возможное отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения (= 1,0…1,2 в зависимости от количества значимых слагаемых, чем их больше, тем коэффициент меньше), принимаем ;
— коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления: = 0,3…0,5; принимаем = 0,3;
Остальные значения формулы представляют собой совокупность погрешностей, определяемых ниже.
1. Погрешность базирования б возникает при несовпадении измерительной и технологической баз. При обработке отверстия погрешность базирования равна нулю.
2. Погрешность закрепления заготовки ез возникает в результате действия сил зажима. Погрешность закрепления при использовании ручных винтовых зажимов равна 25 мкм.
3. Погрешность установки приспособления на станке зависит от зазоров между присоединительными элементами приспособления и станка, а также от неточности изготовления присоединительных элементов. Она равна зазору между Т-образным пазом стола и установочным элементом. В используемом приспособлении размер ширины паза равна 18H7 мм. Размер установочной шпонки 18h6. Предельные отклонения размеров и. Максимальный зазор и соответственно максимальная погрешность установки приспособления на станке = 0,029 мм.
4. Погрешность износа — погрешность, вызванная износом установочных элементов приспособлений, характеризующее отклонение заготовки от требуемого положения вследствие износа установочных элементов в направлении выполняемых размеров.
Приближенно износ установочных элементов может определяться по следующей формуле:
где U0 - средний износ установочных элементов для чугунной заготовки при усилии зажима W = 10 кН и базовом числе установок N = 100 000;
k1, k2, k3, k4 — коэффициенты, учитывающие соответственно влияние на износ материала заготовки, оборудования, условий обработки и числа установок заготовки, отличающиеся от принятых при определении U0.
При установке на опорные гладкие пластины U0 = 40 мкм.
k1 = 0,95 (сталь незакаленная); k2 = 1,25 (специальное); k3 = 0,95 (лезвийная обработка стали с охлаждением); k4 = 1,3 (до 40 000 установок)
мкм.
5. Геометрическая погрешность станка ест после чистовой обработке равна 10 мкм.
6. Погрешность настройки станка на размер е н. ст зависит от типа обработки и выдерживаемого размера. В данном случае е н. ст =10 мкм.
Определяем погрешность приспособления:
мкм.
Суммарная погрешность обработки заготовки по координирующему размеру с использованием приспособления не должна превышать величину допуска Т на него, указанному в чертеже. Приведенное условие имеет вид:
где — статические погрешности, связанные с приспособлением, а также погрешности, в явном виде влияющие на точность изготовления приспособления.
— погрешности, зависящие от технологического процесса и в явном виде на точность изготовления приспособления не влияющие.
Значения погрешностей первой группы найдены выше.
Суммарная погрешность обработки, не зависящая от приспособления определяется как часть допуска на координирующий размер:
мкм
мкм.
мкм. — Условие выполняется.
1. Справочник технолога машиностроения; - М.: «Машиностроение» под редакцией А. Г. Косиловой, Р. К. Мещеряков; 2 тома; 2003 г.
2. Н. А. Нефедов, К. А. Осипов; Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту; - М.: «Машиностроение»; 1990 г.
3. Б. А. Кузьмин, Ю. Е. Абраменко, М. А. Кудрявцев, В. Н. Евсеев, В. Н. Кузьминцев; Технология металлов и конструкционные материалы; - М.: «Машиностроение»; 2003 г.
4. А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред; Курсовое проектирование по технологии машиностроения; - М.: «Машиностроение»; 1995 г.
5. В. Д. Мягков; Допуски и посадки. Справочник; - М.: «Машиностроение»; 2002 г.
6. В. И. Яковлева; Общемашиностроительные нормативы режимов резания; 2-е издание; - М.: «Машиностроение»; 2000 г.
7. В. М. Виноградов; Технология машиностроения: введение в специальность; - М.: «Академия»; 2006 г.;