Определение типа производства. Служебное назначение детали, используемые для ее изготовления материалы и инструменты, требования к оборудованию, анализ технологичности конструкции. Разработка технологических операций. Расчет припусков и размеров.
Аннотация к работе
Для повышения эффективности технологического процесса проводится анализ исходных данных, анализ процесса обработки вала при заданном объеме производства, выбор заготовки, выбираются и рассчитываются оптимальные режимы обработки, определяются величины припусков на обработку, необходимое технологическое оборудование и разрабатываются технологические операции. Определим тип производства по заданной годовой программе выпуска изделий и коэффициенту закрепления операций Кз.о. по формуле: (1) где О - число различных операций, выполняемых в течении месяца, шт.; Назначение: детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударных нагрузкам и работающие при температуре до 450-500°С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре. 2 Использование основных конструкторских баз как измерительных и технологических Да 3 Позволяет ли простановка размеров на чертеже детали производить обработку по принципу автоматического получения размеров Да 4 Позволяет ли конструкция детали применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки Нет Припуски на сторону для поковок, изготавливаемых на молотах массой до 40 кг с размерами до 800 мм - от 0,6-1,2 мм до 3,0-6,4 мм.
Введение
Увеличение чисел оборотов и мощностей современных машин при одновременном снижении их веса в значительной степени зависит от состояния деталей, грузоподъемности и срока их службы при заданных условиях работы.
Совершенствование машин, увеличение их сроков службы, повышение скоростей и производительности, снижение габаритов и веса, а также повышение точности требует дальнейшего улучшения качества конструкции выпускаемых валов и втулок: повышения их грузоподъемности, долговечности и надежности, точности и скорости вращения; уменьшения их веса и шумности.
В условиях рыночной экономики одной из самых важных задач промышленности является повышение эффективности производства и производительности технологического оборудования. Вместе с тем важным условием, определяющим успех предприятия на рынке, является повышение качества выпускаемой продукции по сравнению с ее аналогами.
Целью курсового проекта является разработка механического участка производства вала, который является деталью машины для перемешивания фарша с разработкой технологического процесса механической обработки с годовой программой выпуска 800 штук.
Для повышения эффективности технологического процесса проводится анализ исходных данных, анализ процесса обработки вала при заданном объеме производства, выбор заготовки, выбираются и рассчитываются оптимальные режимы обработки, определяются величины припусков на обработку, необходимое технологическое оборудование и разрабатываются технологические операции.
1. Анализ исходных данных деталь технологичность припуск вал
1.1 Определение типа производства
Определим тип производства по заданной годовой программе выпуска изделий и коэффициенту закрепления операций Кз.о. по формуле: (1) где О - число различных операций, выполняемых в течении месяца, шт.;
Р - число рабочих мест, выполняющих различные операции, шт.;
Фд-действительный годовой фонд времени, час;
Тшт.ср.-среднее значение нормы времени по основным операциям, мин.;
Q-годовой объем выпуска изделий, 1000 шт.;
В соответствии с данными нормами для металлорежущих станков с ЧПУ и многоцелевых станков, работающих отдельно и встраиваемых в автоматические участки массой до 10т и с числом рабочих смен равных двум, действительный годовой фонд рабочего времени работы единицы оборудования принимаем равным Фд=4015
Находим среднее штучно-калькуляционное время по основным операциям, мин
(17 17 16 18 17)=17 мин
Тшт.ср =60 мин.
Q = 1000 шт.
Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ 3.1108-74 рассчитываем по формуле: =1000 шт.
Тогда Данный коэффициент соответствует серийному производству.
1.2 Служебное назначение детали «вал»
Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы установлены в корпусе редукторов, в качестве опор используются шейки валов, на которые устанавливаются подшипники. Шейки валов имеют высокую точность. Крутящий момент передается посредством зубчатых колес закрепленных на валу с помощью шпоночных пазов и шпонок либо выполненных заодно с валом.
Функциональным назначением данной детали является передача крутящего момента в редукторе.
1.3 Материал детали и его свойства
Материал вала - легированная конструкционная Сталь 20Х13 ГОСТ 5632-72
Химический состав Стали 20Х по ГОСТУ 5632-72: Углерод (С) - 0,16-0,25%
Кремний (Si) - до 0,6%
Марганец - до 0,6%
Никель (Ni) - до 0,6%
Сера (S) - до 0,025%
Фосфор (Р) - до 0,03%
Медь (Cu) - до 0,3%
Титан (Ti) - до 0,2%
Хром (Х) - 12-14%
Стали, применяемые для деталей воспринимающих нагрузки, можно разделить на две группы: высокоуглеродистые закаляющиеся и малоуглеродистые цементуемые. Преобладающую массу деталей во всем мире изготавливают из высокоуглеродистых закаляющихся сталей.
Материалы валов должны обладать хорошими механическими и пластическими свойствами, высокой износоустойчивостью и высокой циклической вязкостью.
Валы двигателей изготовляют из углеродистых и легированных сталей или из высокопрочных чугунов и др., которые удовлетворяют данным требованиям.
Большинство валов изготовляют из сталей марок 45, 40Х, 45Г2 и 50Г. Валы, работающие в условиях высоких нагрузок, изготовляют из сталей марок 18ХНМА, 18ХНВА, 40ХНМА.
Таким образом, учитывая циклическое действие сил на материал втулки и валов и воздействие других неблагоприятных факторов, к материалу предъявляются следующие требования: - высокий предел упругости, чтобы избежать пластических деформаций, приводящих к преждевременному выходу из строя узла;
- высокий предел усталости изза многократных знакопеременных напряжений с целью повышения долговечности;
- пониженная хрупкость;
- однородность структуры стали и ее физических свойств, что обеспечивает устойчивость технологии изготовления вала стабильность исполнительных размеров.
Свойства стали 20Х13
Характеристика стали: Заменитель: 14Х17Н2; 12Х13.
Назначение: детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударных нагрузкам и работающие при температуре до 450-500°С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре. Сталь коррозионно-стойкая, жаропрочная мартенситного класса.
Применение: энергетическое машиностроение и печестроение; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град.
Температура критических точек материала: Ac1=820, Ac3 (Acm)=950, Ar1=780
Табл. 1. Механические свойства при Т=20ОС материала 20Х13.
Сортамент Размер, мм sв, МПА ST, МПА d5, % y, % KCU, КДЖ / м2
Поковка до 100 630 400 17 45 600 до 200 630 400 16 42 550 до 400 630 400 14 40 500 sв - предел кратковременной прочности, [МПА] ST - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПА] d5 - относительное удлинение при разрыве, [%] y - относительное сужение, [%]
KCU - Ударная вязкость, [КДЖ / м2]
Табл. 2. Физические свойства материала
T, Град E 10-5, МПА a106, 1 / Град l, Вт/(м·град) r, кг/м3 C, Дж/(кг·град) R 109, Ом·м
20 2,18 23 7670 588
100 2,14 10,1 26 7660 461 653
200 2,08 11,2 26 7630 523 730
300 2,00 11,5 26 7600 565 800
400 1,89 11,9 26 7570 628 884
500 1,81 12,2 27 7540 691 952
600 1,69 12,8 26 7510 775 1022
700 12,8 26 7480 963 1102
800 13,0 27 7450
900 28
T - температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - модуль упругости первого рода, [МПА] a - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T), [1 / Град] l - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)] r - плотность материала, [кг/м3]
C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T), [Дж/(кг·град)]
R - удельное электросопротивление, [Ом·м]
Табл. 3. Коррозионные свойства
Среда Температура испытания,°С Длительность испытания, ч Глубина, мм/год
Вода дистиллированная или пар 100 0,1
Вода почвенная 20 1,0
Морская вода 20 720 0
Технологические свойства: Температура ковки: начала 1250, конца 850. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150-400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением.
Свариваемость: ограниченно свариваемая; способы сварки: РДС, АДС под флюсом, АРДС и КТС. Подогрев и термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.
Обрабатываемость резанием: в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 241 и SB = 730 МПА Ku тв. спл. = 0,7, Ku б.ст. = 0,45.
Склонность к отпускной способности: склонна
Флокеночувствительность: не чувствительна
1.4 Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичности конструкции детали показал: 1. Изделие относится к средней точности
2. Соответственно по коэффициентам количественной оценки технологичности конструкции изделие является технологичным.
Производственная технологичность конструкции детали - это степень ее соответствия требованиям наиболее производительного и экономичного изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем более технологичной является конструкция детали.
Технологичность конструкции детали анализируют с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовления.
Оценка технологичности конструкции бывает двух видов: качественная и количественная.
Качественная оценка технологичности является предварительной, обобщенной и характеризуется показаниями: «лучше - хуже», «рекомендуется - не рекомендуется», «технологично - нетехнологично» и т.п. Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и отдельных ее элементов, при которой учтены возможности минимального расхода материала и использования наиболее производительных и экономичных для определенного типа производства методов изготовления. В связи с этим проанализируем чертеж детали, например, с точки зрения: степени унификации геометрических элементов (диаметров, длин, резьб, фаски). В данной детали является приемлемой, поскольку размеры входят в размерный ряд вала;
наличия удобных базирующих поверхностей, обеспечивающая возможность совмещения и постоянства баз присутствует для нашего вала;
существует возможности свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке вала;
контроля точностных параметров детали производить удобно;
методы обработки детали позволяют успешно решить задачу, по требуемому значению шероховатости на различных поверхностях изделия.
Количественная оценка технологичности выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности. Применительно производству количественную оценку технологичности производят по суммарной трудоемкости и технологической себестоимости , а также по техническим показателям, определение которых возможно из чертежа детали. К ним относятся коэффициенты точности КТ и шероховатости Кш
Табл. 5. Анализ обрабатываемых поверхностей вала
№ Номер поверхности Идентичные поверхности Квалитет точности Параметр шероховатости Ra Коэффициент приведения Примечание
1 1 - 7 1,6 6
2 2 - 14 6,3 4
3 3 - 14 6,3 4
4 4 - 14 6,3 4
5 5 - 14 6,3 4
6 6 - 7 1,6 6
7 7 - 14 6,3 4
8 8 - 7 1,6 6
9 9 - 14 6,3 4
10 10 - 14 6,3 4
11 11 - 14 6,3 4
12 12 - 14 6,3 4
13 13 - 14 6,3 4 4 фаски
14 14 - 7 1,6 6
15 15 - 14 6,3 4
16 16 - 14 6,3 4
17 17 - 14 6,3 4
18 18 - 14 1,6 6
19 19 - 14 6,3 4
20 20 - 14 6,3 4
21 21 - 14 6,3 4
22 22 - 14 6,3 4
23 23 - 14 6,3 4
24 24 - 14 6,3 4
25 25 - 14 6,3 4
26 26 - 9 6,3 4
27 27 - 14 1,6 6
28 28 - 14 6,3 4
29 29 - 14 6,3 4
30 30 - 7 1,6 6
31 31 - 14 6,3 4
32 32 - 14 6,3 4
33 33 - 14 6,3 4
34 34 - 14 6,3 4
Количественный анализ технологичности конструкции изделия
1) По коэффициенту точности обработки
Кто ;
Аср=?AINI/ ?ni= 1n1 2n2 … mnm/n1 n2 … nm
Аср=(14*30 2*9 7*5)/37=13
Кто=1-1/13=0,92 где Аср - средний квалитет точности обработки;
А - квалитет точности обработки;
ni - число размеров соответствующего квалитета
0,92 0,5
Изделие относится к средней точности.
2) По коэффициенту шероховатости
Кш=1/Бср
Бср=?БIПI/ ?ПI= 1n1 2n2 … knk/n1 n2 … nk
Бср=(6*5 4*32)/37=4,27
Кш=1/4,27=0,23 где Бср - средняя величина коэффициента приведения;
Б - величина коэффициента приведения, niш - число поверхностей соответствующего параметра шероховатости
0,23 0,16
Изделие относится к средней точности.
3) По коэффициенту использования заготовки
Кзаг=Мд/Мзаг=0,99/1,2375=0,8
Где Мд - масса детали, Мзаг - масса заготовки
4) коэффициент унификации конструктивных элементов
Куэ=
Где Qуэ - число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов;
Qэ - число типоразмеров конструктивных в изделии
Куэ=33/37=0,9
0,9 0,65
Изделие относится к средней точности
Оценка качественных показателей технологичности конструкции детали
№№ п/п Наименование показателя Степень соответствия данному показателю
1 Методы получения заготовок, обеспечивающие получение поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками используются
2 Использование основных конструкторских баз как измерительных и технологических Да 3 Позволяет ли простановка размеров на чертеже детали производить обработку по принципу автоматического получения размеров Да 4 Позволяет ли конструкция детали применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки Нет
5 Обеспечена ли обработка на проход, условия для врезания и выхода режущего инструмента Да
2. Выбор заготовки
Выбор заготовки является одним из весьма важных вопросов проектирования процессов изготовления детали. От правильности выбора заготовок зависит число операций или переходов, трудоемкость и в итоге стоимость изготовления детали в целом. Выбранный способ получения заготовки в значительной степени предопределяет дальнейший процесс механической обработки. Если заготовка будет изготовлена достаточно точно, то механическая обработка может быть сведена к минимальному числу операций, минимальной трудоемкости и себестоимости.
Исходя из служебного назначения детали, а также выбранной марки материала, выбранным способом для получения заготовки является штамповка. Для первого предлагаемого варианта получения заготовки используем прокат, а для второго варианта - штамповку на молотах.
Припуски и допуски на данные методы изготовления заготовок указываются в соответствии с ГОСТ 7505-74. Припуски на сторону для поковок, изготавливаемых на молотах массой до 40 кг с размерами до 800 мм - от 0,6-1,2 мм до 3,0-6,4 мм. После допусков соответственно от 0,7-3,4 мм до 1,6-11 мм.
Штамповочные уклоны на заготовках изготавливаемых на молотах: Наружный ? = 5°;
Внутренний ? = 7°;
Для определения массы поковки необходимо умножить объем заготовки на плотность металла ?. Так как конфигурация поковки сложная, то для определения объема ее разделяют на отдельные простейшие объемы, а затем суммируют найденные значения.
Коэффициент К, определяемый по опытным данным в зависимости от метода ковки, составляет 0,35-1,2. Основной отход металла - облой, составляет 8-10%. Угар металла составляет 1-3% в зависимости от метода нагрева и используемых нагревательных устройств.
В составе стали 20Х13 входят: хром Cr=12-14% углерод C=0,16-0,25% кремний Si до 0,6% марганец Mn до 0,6 никель Ni до 0,6 сера S до 0,025 фосфор P до 0,03
Назначение стали: детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударных нагрузкам и работающие при температуре до 450-500°С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре. Сталь коррозионно-стойкая, жаропрочная мартенситного класса.
Технологические СВОЙСТВАТЕМПЕРАТУРА ковки
Начала 1250, конца 850. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150-400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением.
По химическом составу, сталь относится к группе М1. Масса детали 0,99 кг.
Рассчитываем массу поковки Мп=Мд*Кр
Кр принимаем для валов 1,1…1,4. Среднее значение Кр=1,25
Мп=Мд*Кр=0,99*1,25=1,2375.
Выбираем штамповочное оборудование: горячекштамповочный автомат. Класс точности соответствует Т3. Нагрев заготовок - индукционный.
Масса формы описывающей заготовку
Мф= (?*d2*h*p)/4 h - длина = 164*1,05=172,2 d - диаметр = 40*1,05=42
Мф= (?*d2*h*p)/4=(3,14*422*172,2*7850)/4=1,872 кг
Степень сложности Мп/Мф=1,2375/1,872=0,66, что соответствует С1.
Конфигурация разъема штампа - П - плоская. Класс точности соответствует Т3. Выбираем исходный индекс 13. В соответствии с исходным индексом определяем припуски на кузнечные напуски. D1=37 мм, Ra=1,6, припуск -1,7 мм;
D2=40 мм, Ra=6,3, припуск -1,7 мм;
D3=30 мм, Ra=6,3, припуск -1,7 мм;
L=164, Ra=6,3, припуск -2,3 мм;
Дополнительный припуск, учитывающий отклонение от плоскостности - 0,4 мм (для деталей с максимальным размером 160-250 и Т3).
Основные размеры поковки и допустимые отклонения
D1=29
D2=30 1,7*2= 33,4 мм. Принимаем 34 мм.
D3=40 1,8*2=43,6 мм. Принимаем 44 мм.
Принимаем радиусы величиной 2 мм.
Допустимые отклонения размеров
D1=29-0,9 1,6мм;
D2=34-0,9 1,6мм;
D1=45-0,9 1,6мм;
l=168,6-1,1 2,1мм.
6) Коэффициент использования материала заготовки: Ки.м= (15)
Для среднесерийного производства эта величина Ки.м допустима.
Стоимость заготовок, получаемых горячей штамповкой на молотах, ГКМ определяют по следующей формуле: Sзаг= , где Сі - базовая стоимость 1т заготовок, тг;
, - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки металла и объема производства заготовок;
Q - масса заготовки, кг;
q - масса готовой детали, кг;
Sotx - цена 1т отхода, у. е.;
Стоимость заготовки при изготовлении ее на молотах: Вариант 1.
Стоимость 1 кг проката Sп= 11 у. е. (11000 у. е. за 1т)
Стоимость материала на данную заготовку
Sm= 2,1 *11= 23,1 у. е.
Стоимость отходов на данную заготовку (25 у. е. за 1т)
Sotx= (2,1 -0,99)*25/1000= 0,27 у. е. где m= 2,1 кг - масса заготовки m= 0,99 кг - масса детали
Стоимость заготовки: Sзаг1= Sm-Sotx
Sзаг1= 23,1-0,27= 23,83 у. е.
Умножая на переводной коэффициент Sзаг1= 23,83 *30= 684,9 у. е.
Вариант 2.
Стоимость 1т штампованных заготовок Сі= 315 у. е.
Масса поковки Q= 1,2375 кг
Масса детали q= 0,99 кг
Стоимость 1т отходов С= 25 у. е.
Стоимость заготовки рассчитываем по формуле: Sзаг2=
Sзаг2=( *0,92*1*0,94*1*1*2) - (1,2375-0,99) = 0,539 у. е.
Умножая на переводной коэффициент Sзаг2= 0,539*30 = 16,17 у. е.
Экономический эффект при изготовлении заготовки на прессах составляет: Эк=(Sзаг1-Sзаг2)*N, где Sзаг1,Sзаг2 - стоимость сопоставляемых заготовок, у. е.
N - годовой объем выпуска заготовок, шт.
Эк= (16,17-0,539)*4000= 62524 у. е.
Коэффициент использования материала определяем по следующей формуле: h1= h2=
Полученные данные запишем в таблицу
Показатели Первый вариант Второй вариант
Вид заготовки Прокат Штамповка на молотах
Годовой объем выпуска 1000 шт. 1000 шт.
Масса заготовки 2,1 кг 1,2375 кг
Стоимость заготовки 45 у. е. 33,4 у. е.
Коэффициент использования материалла 0,47 0,8
Из выше указанного следует, что получение заготовки методом штампования существенно снижает расход материала на 58%, и как следствие снижается цена одной заготовки.
2.1 Разработка технологических операций
При выполнении операций обработки резанием и слесарных работ соблюдать правила безопасности согласно инструкциям №№1,6,84
Операции обработки резанием выполнять инструментом, обработанным на установке «Булат».
Обеспечить помарочный сбор и сдачу черных и цветных металлов и сплавов согласно технологической инструкции 751805. 25240. 00001
005 Заготовительная.
Ковку произвести согласно технологическому процессу
010 Технический контроль
Проверить: качество заготовки внешним осмотром, сопроводительную документацию, соответствие материала и маркировки.
Операции №015:040-производить на станках с ЧПУ.
015 4114 Токарная
Токарно-винторезный 16К20
1. Подрезать торец, выдерживая размер 170±0,5. (чертежный азмер 164)
2. Сверлить отв.D=14,43 0,3, под резьбу М16х1,5-7Н
3. Точить поверхность, выдерживая размер D=42-0,62 (чертежный размер D=40) на длине 70±0,8.
4. Рассверлить отверстие D=14,43 до D=17 0,43, выдерживая размер 5±0,15
Фрезеровать паз, выдерживая размеры 8-0,051-0,015; 24±0,26; 25 1; R4±0,3; 4,2 ±0,15 (чертежный размер 4) и шероховатость поверхности 1,6 (см. чертеж вид Б)
Шлифовать поверхность, выдерживая размер D=40-0,062 и шероховатость поверхности 1,6
КШ-3А151
Центра, хомутик
130 4130 Шлифовальная
Шлифовать поверхность, выдерживая размер D=30-0,021 и шероховатость поверхности 1,6
КШ-3А151, круг шлифовальный, скоба 30h7; образец шероховатости 1,6
Центра, хомутик
135 4130 Шлифовальная
Шлифовать поверхность, выдерживая размер D=26-0,021 и шероховатость поверхности 1,6
КШ-3А151, круг шлифовальный, скоба 30h7; образец шероховатости 1,6;
Штангенциркуль ШЦ-1-150-0,05, Центра, хомутик
140 Промывка
1. Промыть деталь в жидкости «Олинол - I» ТУ30-101461-78
2. Допускается вместо жидкости «Олинол - I» использовать «Нефрас» ГОСТ 8505-80
3. При работе с жидкостью «Нефрас» строго соблюдать правила противопожарной безопасности согласно инструкции
4. Обдуть сухим сжатым воздухом
5. Протереть вал
Верстак, кисть маховая ГОСТ 10597-87
РНД
Ветошь
145 0220 Технический контроль.
Проверить размеры: D=30-0,021; 40-0,062 19±0,26
Шероховатость поверхности 1,6
Штангенциркуль ШЦ-1-150-0,05
Скоба 30h7, 40h9
Образец шероховатости 1,6
150 0109 Слесарная
Зачистить заусенцы и притупить острые кромки в пазу
Напильник, шабер
155 0384 Технический контроль
Проверить: правильность оформления сопроводительной документации, выполнение всех контрольных операций по процессу, отсутствие заусенцев, острых кромок
3. Выбор технологических баз
При выборе базовых поверхностей руководствуются принципами постоянства и совмещения баз. Принцип постоянства баз состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и ту же базу. Если по характеру обработки детали это невозможно, то необходимо за базу принимать ту поверхность, которая определяется наиболее точными размерами, относительно наиболее ответственной поверхности детали. Принцип совмещения баз состоит в том, что в качестве технологических базовых поверхностей используются конструкторские и измерительные базы.
Так как при обработке вала нужно производить его переустановку, на черновой и чистовых операциях используются разные базовые поверхности. На чистовых операциях наибольшая точность обработки достигается при использовании на всех операциях одних и тех же базовых поверхностей.
На черновой фрезерной операции выбираем базовой поверхностью наружную поверхность поковки, зажимаемую в неподвижном переднем центре с неподвижным люнетом.
Фрезерная операция, применяющая приспособление, представляющее собой призму, выполняется с упором в торец. Следующая термическая операция, как и все после, производят согласно технологическому процессу предприятия на термообработку. Очистку вала производят согласно технологическому процессу на очистку.
При токарной обработке используются установочные базы (центровые отверстия) и необработанная наружная поверхность.
Фрезерование шлицов производят с помощью делительной головки, с установкой вала в центры с базированием по торцу.
4. Расчет припусков на обработку размеров заготовки
Определение операционный и промежуточных размеров позволяет вести наладку станков и контроль точности выполняемых операций и переходов. Расчет межоперационных размеров обработки можно провести двумя методами: 1. Справочным путем использования таблиц операционных и промежуточных припусков (среднее значение) и расчета с их помощью операционных и промежуточных размеров. Этот метод ускоряет процесс расчета, так как значения припусков не рассчитываются, а берутся готовыми из таблиц. Однако для массового производства он не всегда приемлем, так как табличные значения припусков немного завышены и не учитывают конкретных условий производства.
2. Путем расчета значений операционных и промежуточных припусков и размеров расчетно-аналитическим методом. Этот метод позволяет определять промежуточные припуски с учетом (различных факторов, влияющих на их значения).
Расчет промежуточных припусков и размеров расчетно-аналитическим методом.
Составляем технологический маршрут обработки: 1. Отверстие O30Н7
Операция 025 Токарно черновая
Операция 035 Токарно чистовая
Операция 130 Шлифование
2. Отверстия O26Н7
Операция 060 Фрезерно черновая
Операция 060 Фрезерно чистовая
Операция 135 Шлифовальная
Для наглядности и простоты определения промежуточных припусков и промежуточных размеров составляем таблицу для поверхности O30Н7:
Маршрут обработки Элементы припуска мкм Расчетный Допуск мкм Предельные размеры мм Предельные припуски мкм
Rz h припуск 2Zmiп, мкм мин. размер, мм dmax dmin 2Zmax 2Zmiп
Расчетные значения припусков заносим в графу 6 табл.
Расчет наименьших размеров по технологическим переходам начинаем с наименьшего (наибольшего) размера детали по конструкторскому чертежу и производим по зависимости di = d Zi в такой последовательности: Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 7 табл., наименьшие предельные размеры (округленные) - в графу 10 табл. а) токарно черновая 30,4 1,6= 32,03 мм;
б) токарно чистовая 30,1 0,3=30,4 мм;
в) предварительное шлифование 30,01 0,3=30,1 мм г) чистовое шлифование 29,975 0,036=30,01 мм
Наибольшие предельные размеры по переходам рассчитываем по зависимости di = d Т в такой последовательности: а) токарно черновая 31,1 2,08= 33,18 мм;
б) токарно чистовая 30,3 0,8=31,1 мм;
в) предварительное шлифование 30,08 0,22=30,3 мм г) чистовое шлифование 30 0,076=30,08 мм
Результаты расчетов заносим в графу 9 табл.
Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности: Минимальные припуски: Максимальные припуски: 30,22 - 30,01 = 0,11 мм; 30,1 - 30,01= 0,09 мм;
30,4 - 30,22 = 0,28 мм; 30,4 - 30,1 =0,3 мм;
32,03-30,4=1,63 мм 32,03-30,4=1,99 мм
Результаты расчетов заносим в графы 11 и 12 табл.
Определяем общие припуски: общий наибольший припуск
Z = = 2,38;
общий наименьший припуск
Z = = 2,02
Правильность расчетов проверяем по уравнению: Z - Z = 2,38-2,02= Тзаг - Тдет = 0,36 мм.
Рассмотрим поверхность O26Н7: Маршрут обработки Элементы припуска, мкм Расчетный Допуск, мкм Предельные размеры, мм Предельные припуски, мкм
Расчетные значения припусков заносим в графу 6 табл.
Расчет наименьших размеров по технологическим переходам начинаем с наименьшего (наибольшего) размера детали по конструкторскому чертежу и производим по зависимости di = d Zi в такой последовательности: Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 7 табл., наименьшие предельные размеры (округленные) - в графу 10 табл. а) токарно черновая 26,43 1,6= 28,03 мм;
б) токарно чистовая 26,13 0,3=26,4 мм;
в) предварительное шлифование 26,01 0,12=26,13 мм г) чистовое шлифование 25,975 0,036=26,01 мм
Наибольшие предельные размеры по переходам рассчитываем по зависимости di = d Т в такой последовательности: а) токарно черновая 27,1 2,08= 29,18 мм;
б) токарно чистовая 26,3 0,8=27,1 мм;
в) предварительное шлифование 26,08 0,22=26,3 мм г) чистовое шлифование 26 0,076=26,08 мм
Результаты расчетов заносим в графу 9 табл.
Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности: Минимальные припуски: Максимальные припуски: 26,01 - 26 = 0,01 мм; 26,08-26=0,08 мм;
26,1 - 26,01 = 0,09 мм; 26,3-26,08=0,22 мм;
26,4-26,1=0,3 мм 27,1-26,3=0,8 мм
28,03-26,4=1,63 29,18-27,1=2,08
Результаты расчетов заносим в графы 11 и 12 табл.
Определяем общие припуски: общий наибольший припуск
Z = = 3,18;
общий наименьший припуск
Z = = 2,03
Правильность расчетов проверяем по уравнению: Z - Z = 3,18-2,03= Тзаг - Тдет = 1,15 мм.
5. Расчет режимов резания и нормирование технологических операций
При этом наиболее выгодными считаются такие режимы обработки, которые обеспечивают наименьшую себестоимость механической обработки при удовлетворении всех требований к качеству продукции и производительности обработки.
В общем случае необходимо соблюдать определенную последовательность назначения режимов резания , которая включает следующие этапы: 1. Выбор глубины резания t (мм) по условию удаления припуска под обработку за один рабочий ход, но в зависимости от требований по точности и шероховатости, предъявляемых к обработанной поверхности, припуск разделяют по стадиям обработки: предварительная, окончательная и отделочная.
O30Н7
I. По чертежу определяем глубину резания: Для черновой обработки t=1,7 мм;
Для чистовой обработки t=0,1 мм;
2. По справочным данным выбираем подачу для чернового точения = 0,5 (мм/об)
3. Определение скорости резания V (м/мин) с учетом выбранных свойств обрабатываемого и режущего материалов, геометрии и стойкости инструмента по эмпирическим зависимостям, имеющим общий вид где Cv, т, х, у - коэффициенты, учитывающие вид обработки;
Т - период стойкости инструмента, мин;
kv - коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки точение черновое. коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки. = 0,7
- коэффициент, учитывающий, состояние поверхности. = 0,97
- коэффициент, учитывающий, материал инструмента. = 1 подрезание торца черновое.
Kv= 0,97*0,7*1 = 0,93 где Cv = 350 - постоянный коэффициент, x = 0,15 - показатель степени при глубине резания, y = 0,35 - показатель степени при подаче, m = 0,2 - показатель степени при стойкости инструмента, T = 60 мин. - период стойкости резца из твердого сплава, По формуле (1) вычисляется скорость резания для чернового точения: 4, Определение частоты вращения (мин-1) либо числа двойных ходов заготовки или инструмента.
Число оборотов рассчитывается по формуле: n = где D = 30 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
n =
Принимается число оборотов шпинделя n = 1500 об/мин.
Фактическая скорость резания определяется по формуле: Vф=?DN= 3,14*30*1500=141300 мм/мин= 141,3 м/мин
Сила резания Pz рассчитывается по формуле: Pz=10Cp*TXSYVNKP где Cp = 300 - постоянный коэффициент, x = 1 - показатель степени при глубине резания, y = 0,75 - показатель степени при подаче;
n = -0,15 - показатель степени при скорости резания
Kp - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания, определяется по формуле: Kp = Kmp*Kup*Kyp*Клр*Krp, где Kmp = 0,88 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали на силовые зависимости, /1/;
Kup, Kyp, Клр, Krp - коэффициенты, учитывающие влияние параметров режущей части инструмента на силу резания, Kup = 1; Kyp = 0,89; Клр = 1; Krp = 1
Kp = 0,88*0,89*1*1*1 = 0,783.
По формуле вычисляется сила резания: Pz=10Cp*TXSYVNKP= 10*300*21*0,50,75*141,5-0,15*0,783=1,5КН
Мощность резания определяется по формуле: N= = 2,54 КВТ
Основное время перехода рассчитывается по формуле: To = где s = 0,63 мм/об - рабочая подача инструмента;
sy = 3 - ускоренная подача отвода инструмента;
n = 1500 об/мин - частота вращения шпинделя;
L - длина пути обработки, мм, определяется по формуле: L = l l1 l2, где l = 113 мм - длина пути резания;
l1 = 1,5 мм - врезание;
l2 = 1,5 мм - перебег.
Тогда L = 113 1,5 1,5 = 116 мм.
По формуле вычисляется основное технологическое время токарной операции: To = =0,12 0,26=0,38 мин
II. По чертежу определяем глубину резания: Для чистовой обработки t=0,1 мм;
По справочным данным выбираем подачу для чистового точения = 0,5 (мм/об);
Скорость резания определяется по формуле:
где Cv = 300 - постоянный коэффициент, x = 0,15 - показатель степени при глубине резания, y = 0,2 - показатель степени при подаче, m = 0,2 - показатель степени при стой
Список литературы
1 И.М Колесов «Основы технологии машиностроения» - М: Высшая школа, 2001-519 с.
2 Справочник технолога - машиностроителя в 2-х томах, под редакцией
А.Г Косиловой и Р.К мещерякова М., 1983 г.
3 Егоров М.Е., Дементьев В.И., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения. М.: Высш. школа, 1976.
4 Ковшов А.Н. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1987.
5 Королев А.В., Шапошник Р.К. Технологичность конструкции изделий. СГТУ, 1985.
6 Марочник сталей и сплавов / Под общ. Ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989.
7 Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988.
8 Расчетно-аналитический метод определения припусков на механическую обработку: Методические указания, М.Р. Бессер, В.А. Червоткин. - СГТУ, 1984.