Механическая обработка детали «куб»

1. Анализ детали на технологичность

Деталь куб, выполненная сталь 40 по Г0СТ1050−88. Масса детали 40 кг. Для повышения эксплутационных свойств необходимо обеспечить точную обработку по посадочным поверхностям.

Согласно чертежу деталь не требует значительной механической обработки. Обрабатываемые поверхности отверстие диаметром 60Н10, основание простой формы. Точность обработки отверстия достаточно высока. Тем не менее, все требования и точности обработки выполнимы при чистовых проходах механической обработки. К качеству поверхностей, требования высокие.

Конструкция детали для процесса механической обработки вполне технологична. Для ускорения механической обработки за счет снижения вспомогательного время необходимо применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Все поверхности заготовки, легко доступны как для обработки, так и для контроля.

2. Определение типа производства

Расчетное количество деталей выпускаемых в год N=10 000 шт. Тип производства ориентировочно можно определить по коэффициенту закрепления операций. Если известны все операции, проводимые на данном участке и количество рабочих мест.

К_зак=n/m, где n — все различные технологические операции, выполненные или подлежащие выполнению в течение месяца, m — число рабочих мест.

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска и массу детали.

Годовой объем составляет 10 000 штук, масса детали — 40 кг. Тип производства по ГОСТЗ.1108−74 получается среднесерийным.

При среднесерийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные агрегатные и другие металлорежущие станки. При выборе оборудования специального или специализированного, дорогостоящего приспособления и инструмента необходимо выполнить расчеты затрат, сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологической оснастки.

3. Обоснование выбора заготовки

деталь компоновочный схема заготовка На основании чертежа детали определяются параметры исходной заготовки.

Для нашей детали можно предложить литье в песчано-глинистые формы и смеси с влажностью до 3,5%, прочностью до 160 кПа и средним уровнем уплотнения.

Назначим припуски на линейные обрабатываемые поверхности:

1. Определение допуска размера.

360−1,4 допуск = 1,4 мм по ЕСДП. Поскольку для обработки используется ось, в качестве базы, то окончательно допуск принимается половинным = 1,4 мм.

2. Необходимо определить вид окончательной обработки поверхности в зависимости от соотношения между допуском размера детали и заготовки. В соответствии с методом литья — в песчано-глинистые формы наибольшим габаритным размером отливки 400 мм и типом материала — сталь 35 выбираем класс точности 7−12, выбираем среднее — 10 класс. По табл. П2 определяем допуск на размер заготовки = 4,0 мм. Тогда соотношение допусков будет ТDдет/TDзаг=1,4/2,0=0,7 мм.

Руководствуясь данными таблицы П3 вид обработки — черновое, параллельно формируется в соответствии с приложением П3 планы обработки поверхности.

3. Необходимо определить уровень точности обработки по табл. П7. Для автоматизированного оборудования и для станков нормальной точности принимаем уровень точности — средняя.

4. Определяем степень точности поверхности отливки по таблице П4. Интервал 10−17 принимаем = 14. Для данной степени точности отливки по табл. П6 необходимо назначить среднее значение ряда припуска. 5−8 ряд, принимаем 7 ряд припусков.

5. Определяем припуск на обрабатываемую поверхность. Учитываем, что припуск на поверхность вращения, назначают с половинным значением = 2,0 мм. Для допуска 2,0 мм общий припуск на сторону определяется по таблице П9, равен 2,0 мм. С учётом пониженного уровня точности обработки П7 припуск должен назначается на 1 ступень ниже интервала действительного допуска следовательно новый припуск на сторону будет назначен для интервала общего припуска, применяется на сторону 2,2 мм. Данный припуск суммарный на все переходы обработки.

1. Определение допуска размера от базы до обрабатываемой поверхности.

34−0,64 допуск = 0,64 мм по ЕСДП.

2. Необходимо определить вид окончательной обработки поверхности в зависимости от соотношения между допуском размера детали и заготовки. В соответствии с методом литья — в песчано-глинистые формы наибольшим габаритным размером отливки 555 мм и типом материала сталь 35 выбираем класс точности 7−12, выбираем среднее 10 класс. По табл. П2 определяем допуск на размер заготовки = 4,0 мм. Тогда соотношение допусков будет ТDдет/TDзаг=0,64/2,0=0,31 мм.

Руководствуясь данными таблицы П3 вид обработки черновая, параллельно формируется в соответствии с приложением П3 планы обработки поверхности.

3. Необходимо определить уровень точности обработки по табл. П7. Для автоматизированного оборудования и для станков нормальной точности принимаем уровень точности пониженный.

4. Определяем степень точности поверхности отливки по таблице П4. Интервал 8−15 принимаем = 11. Для данной степени точности отливки по табл. П6 необходимо назначить среднее значение ряда припуска. 4−7 ряд, принимаем 6 ряд припусков.

5. Определяем припуск на обрабатываемую поверхность.

Для допуска 2 мм общий припуск на сторону определяется по таблице П9, равен 1,1 мм. С учётом пониженного уровня точности обработки П7 припуск должен назначается на 1 ступень ниже интервала действительного допуска следовательно новый припуск на сторону будет назначен для интервала общего припуска, применяется на сторону 1,1 мм. Данный припуск суммарный на все переходы обработки.

1. Определение допуска размера.

60Н10 допуск = 0,14 мм по ЕСДП. Поскольку для обработки используется ось, в качестве базы, то окончательно допуск принимается половинным = 0,07 мм.

2. Необходимо определить вид окончательной обработки поверхности в зависимости от соотношения между допуском размера детали и заготовки. В соответствии с методом литья — в песчано-глинистые формы наибольшим габаритным размером отливки 200 мм и типом материала сталь 40 выбираем класс точности 7−12, выбираем среднее 10 класс. По табл. П2 определяем допуск на размер заготовки = 4,0 мм. Тогда соотношение допусков будет ТDдет/TDзаг=0,07/2,0=0,035 мм.

Руководствуясь данными таблицы П3 вид обработки тонкое, параллельно формируется в соответствии с приложением П3 планы обработки поверхности.

3. Необходимо определить уровень точности обработки по табл. П7. Для автоматизированного оборудования и для станков нормальной точности принимаем уровень точности средняя.

4. Определяем степень точности поверхности отливки по таблице П4. Интервал 10−17 принимаем = 14. Для данной степени точности отливки по табл. П6 необходимо назначить среднее значение ряда припуска. 5−8 ряд, принимаем 7 ряд припусков.

5. Определяем припуск на обрабатываемую поверхность. Учитываем, что припуск на поверхность вращения, назначают с половинным значением = 2,0 мм. Для допуска 2,0 мм общий припуск на сторону определяется по таблице П9, равен 1,1 мм. С учётом пониженного уровня точности обработки П7 припуск должен назначается на 1 ступень ниже интервала действительного допуска следовательно новый припуск на сторону будет назначен для интервала общего припуска, применяется на сторону 1,1 мм. Данный припуск суммарный на все переходы обработки.

1. Определение допуска размера.

120Н12 допуск = 0,46 мм по ЕСДП. Поскольку для обработки используется ось, в качестве базы, то окончательно допуск принимается половинным = 0,23 мм.

2. Необходимо определить вид окончательной обработки поверхности в зависимости от соотношения между допуском размера детали и заготовки. В соответствии с методом литья — в песчано-глинистые формы наибольшим габаритным размером отливки 200 мм и типом материала сталь 40 выбираем класс точности 7−12, выбираем среднее — 10 класс. По табл. П2 определяем допуск на размер заготовки = 4,0 мм. Тогда соотношение допусков будет ТDдет/TDзаг=0,23/2,0=0,13 мм.

Руководствуясь данными таблицы П3 вид обработки — чистовое, параллельно формируется в соответствии с приложением П3 планы обработки поверхности.

3. Необходимо определить уровень точности обработки по табл. П7. Для автоматизированного оборудования и для станков нормальной точности принимаем уровень точности средняя.

4. Определяем степень точности поверхности отливки по таблице П4. Интервал 10−17 принимаем = 14. Для данной степени точности отливки по табл. П6 необходимо назначить среднее значение ряда припуска. 5−8 ряд, принимаем 7 ряд припусков.

5. Определяем припуск на обрабатываемую поверхность. Учитываем, что припуск на поверхность вращения, назначают с половинным значением = 2,0 мм. Для допуска 2,0 мм общий припуск на сторону определяется по таблице П9, равен 1,3 мм. С учётом пониженного уровня точности обработки П7 припуск должен назначается на 1 ступень ниже интервала действительного допуска следовательно новый припуск на сторону будет назначен для интервала общего припуска, применяется на сторону 1,4 мм. Данный припуск суммарный на все переходы обработки.

Результаты определения припусков, допусков и размеров заготовки запишим в виде таблицы 1

Таблица 1: Определение общих припусков, допусков и размеров заготовки

4. Обоснование выбора многоцелевого станка

Обработка стойки на станке должна включать в себя несколько фрезерных операций, для того чтобы обработать его со всех сторон. Для сокращения операций возможно применение многоцелевого станка. На отдельной операции необходимо выполнить удаление облоя, а затем, установив заготовку в приспособлении на поворотном столе горизонтального многоцелевого станка, можно обработать остальные поверхности. Возможности станка необходимые для обработки данной детали должны включать в себя перемещение, как минимум, одновременно по двум координатам.

Многоцелевой горизонтальный станок мод. ИР500ПМФ4

Технические характеристики станка:

Перемещения продольное по оси X: 700 мм поперечное по оси Y: 560 мм вертикальное по оси Z: 700 мм Размеры поворотного стола: 500×500 мм Точность позиционирования по всем координатам: ±0,02 мм Дискретность поворота стола 0,001 град

3 Т-образных паза 18Н7;

Расстояние между пазами: 160 мм Максимальная нагрузка: 600 кг Конус шпинделя: ISO 40

Мощность привода: 7,5кВт Частота вращения шпинделя: 13…5000 об/мин Частота вращения стола: 0,05…200 об/мин Максимальная подача при резании: 3200 мм/мин Габариты станка: 3990×2300×2507

5. Описание выбранной технологии

Выбор оборудования, приспособления, режущего, измерительного инструмента.

Разработка маршрута обработки

Учитывая объем, и тип производства разработаем маршрут обработки.

-005 Заготовительная Отлива заготовок.

-010 Многоцелевая Фрезерование основания.

Сверлить 2 отверстия 14

Зенкеровать 2 отверстия 14

Развернуть 2 отверстия 14

-015 Многоцелевая (Многоцелевой горизонтальный станок ИР500ПМФ4)

На этой операции происходит обработка по торцевым поверхностям, растачивание черновое и чистовые отверстия ?60Н10 и ?120Н12, крепёжные отверстия М16. Такая обработка происходит последовательно по всем поверхностям.

Здесь достаточно высоки требования по точности поверхностей и взаимному расположению. Отсюда вытекает еще одно необходимое требование, предъявляемое к станку — точность позиционирования по всем координатам и при вращении стола. Возможности применяемого станка удовлетворяют этим требованиям.

Для данной операции используется универсальное приспособление, на котором — происходит обработка по всем поверхностям.

-020 Окончательный контроль.

Эта операция является завершающей в данном технологическом процессе. Полностью обработанная, она поступает на стол контролера.

Выбор и обоснование баз

Устанавливаем базовые поверхности для многоцелевой обработки.

Приспособление: стандартное, с базированием по основанию и 2 отверсиям и жестким закреплением при помощи винтов. Зажим осуществляется вручную станочником.

Инструмент режущий: фреза торцевая 240 мм; оправка расточная диаметром 49,

Инструмент измерительный: ШЦ-11−250−0,05 ГОСТ 166, Пробки-калибры 60 мм и 120 мм, резьбовая пробка М16, набор эталонов шероховатости.

6. Расчет припусков на механическую обработку

деталь компоновочный схема заготовка Таблица 2. Определение промежуточных припусков на обработку цилиндрический поверхностей и определение диаметральных размеров табличным методом

7. Режимы резания для заданной детали

Произведем расчет режимов резания при черновом проходе растачивания отверстия диаметром 60 мм.

1. Производим черновое растачивание с 57Н12 до 59,7Н10; длина обрабатываемой поверхности 47 мм.

Инструмент — расточная оправка_, Y=60°, с пластинкой из твердого сплава ВК6

Наименование оборудования: — ИР500ПМФ4; мощность N=7,5 кВт, КПД =75%

4. Определим глубину резания по формуле t=(D-D_o)/2

для черновой обработки t=(59,7−57)/2=1,35 мм где D — диаметр после обработки, мм;

D_o — диаметр детали до обработки, мм.

5. Подачу примем по таблице: S=0.1 мм/об.

6. Определим скорость резания:

V=C_v*K_v/T^m*t^x*S^y

Где:

Cv — коэффициент, учитывающий условия обработки и материал инструмента и заготовки;

Т — стойкость инструмента, мин. Стойкость инструмента в расчетах примем 60 минут;

m — показатель относительной стойкости;

х, у — показатель степени;

K_v — общий поправочный коэффициент;

Т=60 мин; m=0.2; х=0,15 у=0,2; C_v=292

K_v= K_mv *K_uv *K_nv

Где: K_MV — коэф. учитывающий материал заготовки;

K_uv — коэф. учитывающий материал инструмента;

K_nv — коэф. учитывающий состояние поверхности заготовки.

K_v=0,9*0,9*1=0,81

Скорость равна V=292*0,8/60^0,2*2,25^0,15*0,1^0,2 =76 м/мин

7. Определим частоту вращения:

n=1000*76/3.14*D_O=613 об/мин На станке обороты устанавливаются бесступенчато.

8. Определим силу реза ния:

P_Z=10C_P* t^x*S^y*Vⁿ*K_p;

С_р — поправочный коэф. условия обработки и материал инструмента и заготовки.

С_р=92; х=1.0; у=0.75; n=0

К_р — общий поправочный коэф.

К_р=К_мр*К_ир К_мр — коэф. учитывающий материал заготовки;

К_ир — коэф. учитывающий влияния главного угла в плане.

К_р =1*0,89=0,89

Pz=10*92*1,35*0,1^0,75*76°*0,89=840H

9. Определение мощности резания:

Ne=Pz*V/1020*60=840*76/1020*60=1,5 кВт

10. Определение мощности станка

N=Nq*? = 7, 5*0,75=5,6кВт

8. Описание выбора компоновочной схемы и конструкции зажимного приспособления

Схема 1 базирование установки детали.

Определение сил зажима

Для определения силы зажима, согласно схеме, расчёт производим по формуле:

Где:

Q — исходная сила в кг;

l — длина рукоятки ключа в мм;

r_ср — средний радиус резьбы в мм;

б — угол подъема резьбы в град.

Для основной метрической резьбы допустимая сила зажима, лимитируемая условием прочности винта на растяжение, составляет:

где:

[у_р] - допустимое напряжение при растяжении;

для стали [у_р]~800 кг/см кв.;

d — диаметр резьбы.

Список используемой литературы

Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т1/под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. 656 с.

Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т2/под ред.

А.Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 198 6. 496 с.

3. Справочник металлиста. В 5-и т. Т. З Под ред. А. Н. Малова, «Машиностроение», 1977. 748 с.

4. Каталог с техническим описанием инструментов фирмы

«Пумори-инструмент»

5. Каталог с техническим описанием и паспортными данными станков и приспособлений Стерлитамакского станкостроительного завода.

6. Станочные приспособления. Справочник в двух томах/ под ред.

Б.Н. Вардашкина и В. В. Данилевского, М.: Машиностроение, 1984. Т.2.

7. Методические указания и задания к Курсовой работе по «Автоматизации производственных процессов в машиностроении» для студентов всех форм обучения специальности 1201 — Технология машиностроения. Б. Х. Габайдулин, Екатеринбург. 1996.