Описание работы

Технология изготовления,применение деталей данного типа в механике,в авиации,в промышленности

Введение 2
1.Общий раздел 4
1.1. Описание конструкции и служебного назначения детали. 4
1.2. Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на технологичность. 4
2.Технологический раздел. 7
2.1.Характеристика среднесерийного типа производства. 7
2.2.Выбор вида и метода получения заготовки; экономическое обоснование выбора заготовки. 9
2.3.Разработка маршрута механической обработки детали с выбором оборудования и станочных приспособлений. Выбор и обоснование баз. 13
2.4.Расчет межоперационных размеров на две наиболее точные поверхности аналитическим методом, на остальные табличным. 15
2.5.Разбивка технологического процесса на составляющие операции. Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента. 22
2.6. Расчет режимов резания и нормирование операций 23
2.7.Расчет норм времени 25
3. Конструкторский раздел 27
3.1. Конструирование и расчет режущего инструмента 27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 30

Работа содержит 1 файл

К.Т2.151901.4Д.05.000ПЗ

Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной мере зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется совершенствованием технологии изготовления машин, уровнем их конструктивных решений и надежности их в последующей эксплуатации.

В настоящее время важно - качественно, дешево, в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину, применив современную высокопроизводительную технику, оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства.

Разработка технологического процесса изготовления машины не должна сводится к формальному установлению последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудования и режимов. Она требует творческого подхода для обеспечения согласованности всех этапов построения машины и достижения требуемого качества с наименьшими затратами.

При проектировании технологических процессов изготовления деталей машин необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения:

Приближение заготовок по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям, что дает возможность сократить расход материала, значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.

Повышение производительности труда путем применения: автоматических линий, автоматов, агрегатных станков, станков с ЧПУ, более совершенных методов обработки, новых марок материалов режущих инструментов.

Концентрация нескольких различных операций на одном станке для одновременной или последовательной обработки большим количеством инструментов с высокими режимами резания.

Применение электрохимических и электрофизических способов размерной обработки деталей.

Развитие упрочняющей технологии, повышение прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностного слоя механическим, термическим, термомеханическим, химикотермическим способами.

Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы детали и машины в целом, эффективное использование автоматических и поточных линий, станков с ЧПУ - все это направлено на решение главных задач: повышение эффективности производства и качества продукции.

1.Общий раздел

1.1. Описание конструкции и служебного назначения детали.

Данная деталь «Ось», массой 3.7кг изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88.

Деталь относится к классу «вал» и имеет форму вращения. Деталь состоит из 6 ступеней:

На первой ступени нарезана резьба М20-69, с шероховатостью Ra6.3, на длине 21 мм.

Вторая цилиндрическая Ø20 h8мм, шероховатость поверхности Ra3.2, длиной 18 мм; Допуск h8 предназначен для жесткой посадки стыкуемой детали.

Третья ступень выполнена без механической обработки, Ø25мм, длиной 5 мм.

Четвертая цилиндрическая ступень Ø20мм, длиной 80мм, на которой выполнены пазы для сопрягаемой детали и исключающие поворот сопрягаемой детали.

Пятая ступень выполнена Ø15f7 мм, длиной 25 мм, этот допуск говорит о том, что сопрягаемая деталь одевается на ось жестко.

На шестой ступени выполнена резьба М12-83 и отверстие Ø3.2мм.

Деталь «Ось» предназначена для передачи крутящего момента.

1.2. Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на технологичность

Химический состав и механические свойства материала детали

Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Сталь углеродистая конструкционная качественная.

Химический состав детали

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As	Fe
0,42÷0,5	0,17÷0,37	0,5÷0,8	до 0,25	до 0,04	до 0,035	до 0,25	до 0,25	до 0,08	ост.

Механические свойства

Деталь достаточно технологична. В упрощении конструкции деталь не нуждается. Базой детали является ось и торцы. Искусственные базы не требуются.

Токарную обработку будем производить в центрах, и в специальных приспособлениях. Фрезерование производим с помощью фрезы круглого сечения, а сверление на сверлильном станке с ЧПУ и с применением специального приспособления. Нарезание резьбы будем производить на токарном станке с ЧПУ.

Для измерения заданных на чертеже размеров следует использовать следующие мерительные инструменты: скобы, пробки, штангенциркули, шаблоны, индикаторы, резьбовые пробки.

Качественный анализ технологичности конструкции детали.

Деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени в результате правильного выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Данная деталь по качественной оценке является технологичной:

Конструкция детали состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов; большинство обрабатываемых поверхностей детали имеют правильную простановку размеров, оптимальные степень точности и шероховатость;

Конструкция детали позволяет изготавливать ее из заготовки, полученной рациональным способом;

Конструкция обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов при изготовлении.

Все вышеизложенное, позволяет сделать вывод, что представленная деталь является технологичной.

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

(1)

где

где цифры обозначают квалитеты точности размеров.

n 1 ; n 2 и т.д. – количество размеров данного квалитета точности.

Коэффициент шероховатости обработки определяется по формуле

(3)

где

где цифры обозначают классы шероховатости поверхности.

При К ТО ≤0,80 деталь считается трудоемкой в производстве.

n 1 ; n 2 и т.д. – количество поверхностей данного класса шероховатости.

При К ШО ≤0,16 деталь считается трудоемкой в производстве.

Вывод : Кт = 0,99 Кш = 0,91

0,99› 0,8 0,91› 0,16

Все выше изложенное позволяет сделать вывод, что представленная деталь является технологичной.

2.Технологический раздел

2.1.Характеристика среднесерийного типа производства

Характеристика вида производства.

Серийный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой выпуска, детали изготавливаются периодически повторяющимися партиями. Трудоёмкость и себестоимость ниже, чем в единичном производстве. Различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное типы производства. Крупносерийный тип производства характеризуется применением специализированного оборудования расположенного на участке по ходу технологического процесса. Применяется специализированный режущий и мерительный инструмент. Квалификация рабочих низкая. Применяется принцип не полной взаимозаменяемости.

Таблица 3.

Ориентировочное определение типа производства

Тип производства	Годовой объем выпуска
	Тяжелых	Средних	Легких
	> 30 кг	8 - 30 кг	< 8 кг
Единичное	< 5	< 10	< 100
Мелкосерийное	5 – 100	10 – 200	100 - 500
Среднесерийное	100 – 300	200 – 500	500 - 5000
Крупносерийное	300 – 1000	500 – 5000	5000 - 50000
Массовое	> 1000	> 5000	> 50000

Ориентировочно по таблице определяем тип производства - среднесерийное.

Более точно можно определить тип производства по коэффициенту закрепления операций К з.о. .

при К з.о. = 1 - производство массовое,

1 £ К з.о. £ 10 – крупносерийное,

10 £ К з.о. £ 20 - среднесерийное,

20 £ К з.о. £ 40 - мелкосерийное,

40 > К з.о. – единичное производство.

Значение К з.о. на стадии разработки процесса вычисляют по формуле:

Где: S О – количество операций, выполняемых на участке в течение месяца,

Вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

Валы - детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин.

Валы по назначению можно разделить на валы передач , несущие детали передач – зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты (рис. ,а и б), и на коренные валы машин и другие специальные валы, несущие кроме деталей передач рабочие органы машин двигателей или орудий – колеса или диски турбин, кривошипы, зажимные патроны и т. д. (рис. ,в и д )

По форме геометрической оси валы разделяют на прямые и коленчатые.

Оси – детали, предназначенные для поддержания вращающихся деталей и не передающие полезного крутящего момента.

Рис. 12.1 Основные типы валов и осей:

а – гладкий трансмиссионный вал; б – ступенчатый вал;

в – шпиндель станка; г - вал паровой турбины; д – коленчатый вал;

е – ось вращающегося вагонная; ж – ось невращающаяся вагонетки.

Опорные части валов и осей называют цапфами . Промежуточные цапфы называют шейками , концевые – шипами .

Прямые валы по форме разделяют на валы постоянного диаметра (валы трансмиссионные и судовые многопролетные, рис. ,а, а также валы, передающие только крутящий момент); валы ступенчатые (большинство валов, рис. б-г ); валы с фланцами для соединения по длине, а также валы с нарезанными шестернями или червяками. По форме сечения валы разделяются на гладкие, шлицевые, имеющие на некоторой длине профиль зубчатого (шлицевого) соединения, и профильные.

Форма вала по длине определяется распределением нагрузок по длине.

Эпюры моментов по длине валов, как правило, существенно неравномерны. Крутящий момент обычно передается не на всей длине вала. Эпюры изгибающих моментов обычно сходят к нулю к концевым опорам или к концам валов. Поэтому по условию прочности допустимо и целесообразно конструировать валы переменного сечения приближающимися к телам равного сопротивления. Практически валы выполняю ступенчатыми. Эта форма удобна в изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы.

Перепад диаметров ступеней определяется: стандартными диаметрами посадочных поверхностей под ступицы и подшипники, достаточной опорной поверхностью для восприятия осевых сил при заданных радиусах закругления кромок и размерах фасок и, наконец, условиями сборок.

Цапфы (шейки) валов, работающие в подшипниках скольжения, выполняют: а) цилиндрическими; б) коническими; в) сферическими (рис.). Основное применение имеют цилиндрические цапфы. Концевые цапфы для облегчения сборки и фиксации вала в осевом направлении обычно делают несколько меньшего диаметра, чем соседний участок вала (рис.).

Цапфы валов для подшипников качения (рис.) характеризуются меньшей длиной, чем цапфы для подшипников скольжения.

Цапфы для подшипников качения нередко выполняют с резьбой или другими средствами для закрепления колец.

Посадочные поверхности под ступицы деталей, насаживаемых на вал, выполняют цилиндрическими или коническими. Основное применение имеют цилиндрические поверхности как более простые в изготовлении.

Рис. 12.4 Конструктивные средства повышения выносливости

валов в местах посадок: а – утолщение подступичной чвсти вала;

б – закругление кромок ступицы; в – утонение ступицы; г – разгрузочные

канавки; д – втулки или заливки в ступице из материала с низким модулем

упругости.

Выносливость валов определяется относительно малыми объемами металла в зонах значительной концентрации напряжений. Поэтому особо эффективны специальные конструкторские и технологические мероприятия по повышению выносливости валов.

Конструктивные средства повышения выносливости валов в местах посадок путем уменьшения кромочных давлений показаны на рис. .

Упрочнением подступичных частей поверхностным наклепом (обкаткой роликами или шариками) можно повысить предел выносливости валов на 80 – 100%, причем этот эффект распростра- няется на валы диаметром до 500 – 600 мм.

Прочность валов в местах шпоночных, зубчатых (шлицевых) и других разъемных соединений со ступицей может быть повышена: применением эвольвентных шлицевых соединений; шлицевых соединений с внутренним диаметром, равным диаметру вала на соседних участках, или с плавным выходом шлицев на поверхность, обеспечивающим минимум концентрации напряжений; шпоночных канавок, изготовляемых дисковой фрезой и имеющих плавный выход на поверхность; бесшпоночных соединений.

Осевые нагрузки и на валы от насаженных на них деталей передаются следующими способами. (рис.)

1) тяжелые нагрузки – упором деталей в уступы на валу, посадкой деталей или установочных колец с натягом (рис. ,а и б)

2) средние нагрузки – гайками, штифтами непосредственно или через установочные кольца, клеммовыми соединениями (рис. ,в – д);

3) легкие нагрузки и предохранение от перемещений случайными силами – стопорными винтами непосредственно или через установочные кольца, клеммовыми соединениями, пружинными кольцами (рис. ,д – ж).

Деталь, на которую насажены вращающиеся чести машины, реально осуществляющая геометрическую ось вращения этих частей, называется осью или валом.

Ось предназначена лишь для поддержания вращающихся деталей. Оси могут быть неподвижными относительно машины, либо вращаться вместе с насаженными на них деталями. В любом случае ось воспринимает лишь изгибающие нагрузки от усилий, действующих на вращающиеся части машин.

Вал, в отличие от оси, не только поддерживает вращающиеся детали, но и передает крутящий момент. Вследствие этого валы оказываются нагруженными не только изгибающими усилиями, но и крутящим моментом.

Крутящий момент связан с передаваемой мощностью и числом оборотов вала соотношением

где N - мощность, кВт;

n - число оборотов вала, об/мин.

По форме геометрической оси вала различают: прямые валы и коленчатые валы. Коленчатые валы обычно считают не типовой, а специальной конструкцией. Прямые валы могут быть гладкими, если имеют постоянный диаметр по всей длине, или ступенчатыми.

Особую группу составляют валы с изменяющейся формой геометрической оси - гибкие валы.

Опорные участки осей и валов называются цапфами. В зависимости от системы нагружения, направление опорных реакций может быть радиальным и осевым.

Цапфы, воспринимающие опорные реакции радиального направления, называются шипами, если они являются концевыми, или шейками, если они расположены на удалении от конца вала.

Цапфы, воспринимающие осевые опорные реакции, называются пятами. Одна и та же конструктивная задача может быть решена как с помощью вала, так и оси.

а - барабан насажен на неподвижную ось, зубчатое колесо для приведения вала во вращение закреплено на барабане; б - барабан закреплен на вращающейся оси; в - барабан закреплен на валу, зубчатое колесо тоже, вращающий момент с зубчатого колеса на барабан передается валом.

В случае "а " ось испытывает односторонний изгиб, в случае "б " нагрузка на ось - знакопеременная, поэтому диаметр оси должен быть больше. Но зато в варианте "б " легче доступ к подшипникам. Достоинством варианта "в " является свободный доступ к узлам трения, насадка зубчатого колеса на вал, а не на барабан упрощает конструкцию.

Диаметры посадочных мест осей и валов выбираются стандартные, что обеспечивает возможность использования стандартного измерительного инструмента и стандартных подшипников. Свободные размеры выбираются из ряда предпочтительных чисел.

Переход на ступенчатом валу с одного диаметра на другой осуществляется не резко, а с помощью галтели с целью уменьшения усталостных напряжений, возникающих при знакопеременной нагрузке.

Существенное снижение массы вала или оси при незначительном уменьшении момента сопротивления может быть достигнуто при использовании полого вала. Оси и валы - ответственные детали, обязательно подлежащие расчету на прочность. Ось считают на изгиб. Вал, помимо изгиба, проверяют на критическое число оборотов. В некоторых случаях помимо прочности требуется проверка вала на жесткость.

Поскольку валы и оси являются достаточно нагруженными элементами конструкции, для их изготовления используют материалы повышенной прочности. Так, если машина изготовлена из черных металлов, вал или ось изготавливают из стали 45, в нержавеющих стальных конструкциях - из 3Х13 и т.д. Следует заметить, что указанные марки сталей способны подвергаться закалке и другим методам термообработки.

Особую конструкцию представляют собою гибкие валы, применяемые для передачи движения между деталями, если в процессе работы изменяются относительное расположение их осей вращения. Пример : использование вибратора в бетонных работах.

Распространенной конструкцией является гибкий вал, состоящий из ряда последовательно навитых друг на друга слоев стальной проволоки. Первый от центра слой навивается на центральную проволоку - сердечник, который может быть затем извлечен из вала, либо оставлен внутри его. Конструктивно гибкий вал похож на многозаходную, многослойную винтовую пружину кручения с плотно прилегающими друг к другу витками и слоями. Смежные слои имеют противоположные направления навивки. Направление вращения вала должно быть таким, чтобы пружина, образующая внешний слой, закручивалась, а не раскручивалась.

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Лекция 8

ВАЛЫ И ОСИ

А.М. СИНОТИН

Кафедра технологии и автоматизации производства

Валы и оси Общие сведения

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

Вал предназначен для поддержания сидящих на нем деталей и для передачи крутящего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.

Ось – деталь, предназначенная только для поддержания сидящих на ней деталей. В отличие от вала, ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями.

Разновидность валов и осей

По геометрической форме валы делятся на прямые (рисунок 1), коленчатые и гибкие.

1 – шип; 2 – шейка; 3 – подшипник

Рисунок 1 – Прямой ступенчатый вал

Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям и в настоящем курсе не рассматриваются. Оси, как правило, изготавливают прямыми. По конструкции прямые валы и оси мало отличаются друг от друга.

По длине прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также условиями изготовления и удобства сборки.

По типу сечения валы и оси бывают сплошные и полые. Полое сечение применяется для уменьшения массы или для размещения внутри другой детали.

Элементы конструкции валов и осей

1 Цапфы. Участки вала или оси, лежащие в опорах, называются цапфами. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты.

Шипом называется цапфа, расположенная на конце вала или оси и передающая преимущественно радиальную нагрузку (рис. 1).

Рисунок 2 – Пяты

Шейкой называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси. Опорами для шеек служат подшипники.

Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В большинстве случаев применяются цилиндрические цапфы (рис. 1).

Пятой называется цапфа, передающая осевую нагрузку (рисунок 2). Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме могут быть сплошными (рисунок 2, а), кольцевыми (рисунок 2, б) и гребенчатыми (рисунок 2, в). Гребенчатые пяты применяют редко.

2 Посадочные поверхности. Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими (рисунок 1) и реже коническими. При прессовых посадках диаметр этих поверхностей принимают примерно на 5% больше диаметра соседних участков для удобства напрессовки (рисунок 1). Диаметры посадочных поверхностей выбирают по ГОСТ 6336-69, а диаметры под подшипники качения – в соответствии с ГОСТами на подшипники.

3 Переходные участки. Переходные участки между двумя ступенями валов или осей выполняют:

С канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820-69 (рисунок 3, а). Эти канавки повышают концентрацию напряжений, поэтому рекомендуются на концевых участках, где изгибающие моменты небольшие;

Рисунок 3 – Переходные участки вала

с галтелью * постоянного радиуса по ГОСТ 10948-64 (рисунок 3, б);

С галтелью переменного радиуса (рисунок 3, в), которая способствует снижению концентрации напряжений, а потому применяется на сильно нагруженных участках валов и осей.

Эффективными средствами для снижения концентрации напряжений в переходных участках является протачивание разгрузочных канавок (рисунок 4, а), увеличение радиусов галтелей, высверливание в ступенях большого диаметра (рисунок 4, б).

Рисунок 4 – Способы повышения усталостной прочности валов

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На данном этапе развития рыночной экономики уделяется большое внимание технологии машиностроения.

Технология машиностроения - наука, систематизирующая совокупность приемов и способов обработки сырья, материалов, соответствующими орудиями производства с целью получения готовых продукций. Предметом изучения в машиностроении является изготовление изделий заданного качества с установленной программой выпуска при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда.

Технологический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства.

В настоящее время в связи с высоким уровнем развития электроники машиностроении широко внедряются станки с ЧПУ. Применение такого оборудования позволяет сократить: слесарно-доводочные работы; предварительную разметку; сроки подготовки производства и т.д.

Учитывая все это я широко применяю станки с ЧПУ, а также в дипломном проекте рассматривается ряд задач необходимых для выполнения задания на дипломное проектирования.

К числу таких задач относятся:

Повышение технического уровня производства;

Механизация и автоматизация производства;

Разработка прогрессивного технологического процесса обработки детали «Ось»;

Разработка мероприятий по дальнейшему увеличению экономии основных средств, качества продукции и снижению себестоимости изготовления детали.

Правильное решение всех выше названных задач позволяют получить:

Рост производительности труда;

Высвобождения части рабочих;

Увеличение годового экономического эффекта;

Снижение срока окупаемости дополнительных затрат.

1 . Технологическая часть

1.1 Описание условий работы, служебное назначение детали, анализ технологичности детали и целесообразности перевода ее обработки на станки с ЧПУ

Деталь: «Ось» №В. 5750.0001

Она является составной часть механизма привода стабилизатора. На оси вращается качалка привода, поэтому на поверхности Ш40f7 наносится Хтв. 48-80, Ш24H9 отверстие под специальный крепежный болт В. 5750.0001. Для фиксации со специальным крепежным болтом выполнены пазы 20H11, а также 3 отверстия Ш1,5 выполнены для контровки (стопорения) 2.2 ОСТ 139502.77, шплинтом 2,5х 32.029 ГОСТ 397-79.

Технологичность конструкции детали оценивается качественными параметрами и количественными показателями.

Качественная оценка технологичности конструкции

1 Деталь «Ось» правильной геометрической формы и представляет собой тело вращения.

2 Материал детали (сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71) обладает хорошей обрабатываемостью механическим способом.

3 Возможность применения заготовки-штамповки, геометрическая форма и размеры которой обеспечивают небольшие припуски на механическую обработку.

4 Наличие унифицированных элементов детали подтверждает технологичность ее конструкции.

5 Конструкция детали обладает достаточной жесткостью, так как соблюдается условие

6 Конфигурация, точность и шероховатость поверхностей позволяют обрабатывать деталь на стандартном оборудовании нормальной точности и с помощью стандартного режущего инструмента.

Таблица 1.1 - Точность размеров и параметр шероховатости поверхностей детали

Размеры поверхностей	Квалитет точности	Параметр шероховатости	Количество конструкционных элементов	Количество унифицированных элементов

Количественная оценка технологичности конструкции

1 Коэффициент унификации:

где Qуэ - количество унифицированных элементов;

Qэ - количество конструкционных элементов.

2 Коэффициент точности поверхностей детали:

где Ti - соответственно квалитет точности обрабатываемых поверхностей;

Тср. - среднее значение этих параметров;

ni - число размеров или поверхностей для каждого квалитета

3 Коэффициент шероховатости поверхностей деталей:

где Rai - соответственно значения параметров шероховатости обрабатываемых поверхностей;

Raср. - среднее значение этих параметров;

ni - число размеров или поверхностей для каждого значения параметра шероховатости.

Вывод: из выше рассчитанных коэффициентов видно, что числовые значения почти всех показателей технологичности близки к 1, т.е. технологичность конструкции детали удовлетворяет требованиям, предъявленным к изделию. Деталь «Ось» целесообразно обрабатывать на станках с числовым программным управлением, так как деталь хорошо обрабатывается резанием и удобно базируется.

1.2 Химический состав и механические свойства материала детали

Деталь «Ось» изготовляется из стали 30ХГСА - конструкционная легированная сталь, выдерживающие значительные деформирующие нагрузки.

Из стали 30ХГСА рекомендуется изготовлять: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 2000С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

Данные о химическом составе и механических свойствах материала размещаем в таблицы из соответствующих источников.

Таблица 1.2 - Химический состав стали

Таблица 1.3 - Механические свойства стали

	Сечение, мм

Технологические свойства

Свариваемость - ограничено свариваемая.

Способы сварки: РДС; АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при НВ 207ч217 и в=710 МПа.

Флокеночувствительность - чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости - склонна.

1.3 Определение типа производства

В машиностроении различают следующие типы производства:

Единичное;

Серийное (мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное);

Массовое.

Каждый тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операции Кз.о.

Коэффициент закрепления операций Кз.о. определяется по формуле:

где Qоп. - число различных операций, выполняемых на участке;

Pm - число рабочих мест (станков), на которых выполняются эти операции.

Согласно ГОСТ 3.1108-74 коэффициент закрепления операций принимают равным

Таблица №1.4 - Значение коэффициента закрепления операций

Из выше рассчитанного следует, что производство серийное, следует определить партию запуска деталей. Ориентировочно величину партии можно рассчитать по формуле:

где N - годовой объем выпуска, шт.;

Число рабочих дней в году (365-Твых. - Тпразд.), дн.;

Необходимый запас деталей на складе в днях, колеблется в пределах 3ч8 дней

· для единичного и мелкосерийного производства 3ч4 дней

· для среднесерийного производства 5ч6 дней

· для крупносерийного и массового производства 7ч8 дней

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий изготовленных или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемам выпуска.

При серийном производстве широко используются универсальные станки, а также специализированные и частично специальные станки.

Оборудование располагается не только по групповому признаку, но и по потоку.

Технологическая оснастка универсальная, а также специальная и универсально-сборная, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия.

Рабочие специализируются на выполнении только нескольких операций. Технологический процесс дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, переходы приемы, движения.

Себестоимость изделия - средняя.

1.4 Анализ заводского технологического процесса

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени от правильного выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоёмкость изготовления детали оказывают особое влияние её конструкция и технические требования на изготовление.

В заводском технологическом процессе деталь «Ось» обрабатывается следующим образом:

005 Контрольная 065 Слесарная

010 Токарная 070 Разметочная

015 Токарная 075 Сверлильная

020 Токарная 080 Промывочная

025 Контрольная 085 Магнитная

030 Термическая 090 Контрольная

035 Пескоструйная 095 Покрытие

040 Токарная 100 Шлифовальная

045 Шлифовальная 105 Слесарная

050 Токарная 110 Промывочная

055 Разметочная 115 Магнитная

060 Фрезерная 120 Подготовительная

Как видно из выше перечисленных операций заводского технологического процесса, здесь используется большое количество контрольных, слесарных, разметочных операций и используются станки старых моделей универсальные с ручным управлением.

Считаю, что в своем варианте технологического процесса обработки детали «Ось» необходимо на некоторых операциях применить высокопроизводительные станки с ЧПУ, что позволит:

Повысить производительность труда;

Ликвидировать разметочные и слесарные операции;

Сократить время на переналадку оборудования, на установку заготовок за счет применения универсальных сборочных приспособлений;

Сократить число операций;

Сократить затраты времени и средств на транспортировку и контроль деталей;

Уменьшить брак;

Сократить потребность в рабочей силе;

Уменьшить число станков;

Применить многостаночное обслуживание;

Кроме того на горизонтально-фрезерных и вертикально-сверлильной операциях целесообразно применить специальные быстропереналадочные приспособления с пневмозажимом, обеспечивающие надежное закрепление и точное базирование детали в процессе обработки, а так же позволит:

Сократить время на переналадку оборудования;

Обеспечить фиксированное и надежное положение заготовки в приспособлении;

Освободит от предварительной разметки перед данной операцией

Применение специального высокопроизводительного режущего инструмента обеспечивает высокую точность и необходимую шероховатость обрабатываемых поверхностей.

1.5 Технико-экономическая оценка выбора метода получения заготовки

Выбор метода получения заготовки является одним из важнейших факторов при проектировании и разработке технологического процесса.

Вид заготовки и метод в значительной степени определяется материалом детали, типом производства, а так же такими технологическими свойствами как конструктивная форма и габаритные размеры детали.

В современном производстве одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование чистовых заготовок с экономичными конструктивными формами, т.е. рекомендуется переложить большую часть процесса формообразования детали на заготовительную стадию и тем самым снизить затраты и расход материала при механической обработке.

В дипломной работе для детали «Ось» применяю метод получения заготовки горячую штамповку на кривошипных прессах.

При этом методе форма заготовки по своим размерам приближена к размерам детали и этим самым снижается расход материала и время на изготовление детали «Ось», а также уменьшается количество операций механической обработки и, следовательно, уменьшается себестоимость данной детали.

1.6 Выбор технологических баз

Базой называют поверхность, заменяющую совокупность поверхностей, ось, точку детали по отношению к которым ориентируются другие детали, обрабатываемые на данной операции.

Для повышения точности обработки детали необходимо соблюдать принцип совмещения (единства) баз, согласно которого при назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологических баз следует применять поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали.

А также принцип постоянства баз, который заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без необходимости смены технологических баз.

Стремление осуществить обработку по одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена баз увеличивает погрешность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей.

Проанализировав все выше названое, делаю вывод, что для обработки детали «Ось» за базовые поверхности необходимо принять:

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ А: 61,8

Установ Б: ? 40,3

: ?40,3

: ?40,3

Операция 025 Круглошлифовальная: отв. Ш24H9

1.7 Проектирование маршрутного технологического процесса детали: последовательность обработки; выбор оборудования; выбор станочных приспособлений; выбор режущих инструментов; выб ор вспомогательных инструментов

При разработке технологического процесса руководствуются следующими основными принципами:

В первую очередь обрабатываю те поверхности, которые являются в базовыми при дальнейшей обработке;

После этого обрабатывают поверхности с наибольшими припусками;

Поверхности, обработка которых обусловлена высокой точностью взаимного расположения поверхностей, необходимо обрабатывать с одного установа;

При обработке точных поверхностей следует стремиться к соблюдению двух основных припусков: совмещение (единства) баз и постоянства баз

Последовательность обработки

Операция 005 Заготовительная

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ А

Установить, закрепить заготовку

1 Точить торец «чисто»

2 Точить фаску 1х450

3 Точить Ш40,4 мм на l=63,5-0,2 мм, выдержав R1

4 Точить фаску 1х450

5 Зенковать фаску 1х450

Установ Б

Переустановить, закрепить заготовку

1 Точить торец «чисто» выдержав l=79,5-0,2 мм

2 Точить фаску 1х450

3 Точить Ш60 мм на проход

4 Зенкеровать Ш23,8 мм на проход

5 Зенковать фаску 2,5х450

6 Развернуть Ш24H9 (+0,052)

7 Контроль исполнителем

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Установ А

Установить, закрепить деталь

1 Фрезеровать паз B=20H11 (+0,13) на l=9,5 мм, выдержав R1

Установ Б

Переустановить, закрепить деталь

1 Фрезеровать паз B=20H11 (+0,13) на l=41 мм

2 Притупить острые кромки, припилить 2 фаски 0,5х450; 2 фаски 1х450

3 Контроль исполнителем

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Установить, закрепить деталь

1 Сверлить 3 отв. Ш1,5 мм на проход, выдержав?1200, l=48 мм

2 Рассверлить 3 фаски 0,3х450

3 Контроль исполнителем

Операция 025 Термическая

1 Калить 35,5…40,5 HRC

Установить, закрепить деталь

1 Шлифовать Ш40f) на l=60 методом поперечной подачи

2 Контроль исполнителем

Операция 035 Контрольная

Выбор оборудования

При выборе оборудования учитываются следующие факторы:

Тип производства;

Вид заготовки;

Требования к точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности;

Необходимая мощность;

Годовая программа.

На основании вышеизложенного выбираю технологическое оборудование.

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей со ступенчатым и криволинейным профилем в осевом сечении при полуавтоматическом цикле, заданной программой на перфоленте.

Параметры	Числовые значения
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной
над суппортом
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки
Шаг нарезаемой резьбы:
Метрической
Число скоростей шпинделя
Наибольшее перемещение суппорта:
продольное
поперечное
Подача суппорта, мм/об (мм/мин):
продольная
поперечная
Число ступеней подач
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного и поперечного
вертикального
Мощность электродвигателя главного привода, кВт
Габаритные размеры (без ЧПУ):
масса, кг

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Горизонтально-фрезерный широкоуниверсальный станок 6Р81Ш /10/

Станок предназначен для выполнения различных фрезерных работ, а так же сверлильных и несложных расточных работ в заготовках из чугуна, стали и цветных металлов. Станок может работать в полуавтоматическом и автоматическом режимах, что дает возможность многостаночного оборудования.

Технические характеристики станка

Параметры	Числовые значения
Размеры рабочей поверхности (ширина х длина), мм
Наибольшее перемещение стола; мм:
продольное
поперечное
вертикальное
Расстояние:
от оси оси горизонтального шпинделя до поверхности стола
от оси вертикального шпинделя до направляющих станины
от торца вертикального шпинделя до поверхности стола
Наибольшее перемещение гильзы вертикального шпинделя, мм
Угол поворота вертикальной фрезерной головки, в плоскости, параллельной:
продольному ходу стола
поперечному ходу стола:
от станины
к станине
Внутренний конус шпинделя по ГОСТ 15945-82:
горизонтального
вертикального
Число скоростей шпинделя:
горизонтального
вертикального
Частота вращения шпинделя, об/мин:
горизонтального
вертикального
Число рабочих подач стола
Подача стола, мм/мин:
продольная
поперечная
вертикальная
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин:
продольного
поперечного
вертикального
Габаритные размеры:
Масса (без выносного оборудования), кг

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Вертикально-сверлильный станок 2Н125

Станок предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания отверстий, нарезания резьбы метчиком и подрезания торцов ножами.

Параметры	Числовые значения
Наибольший условный диаметр сверления, мм
Рабочая поверхность стола
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола
Вылет шпинделя
Наибольшийход шпинделя
Наибольшее вертикальное перемещение:
сверлильной головки
Конус Морзе отверстия шпинделя
Число скоростей шпинделя
Частота вращения шпинделя, об/мин	45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400; 2000
Число подач шпинделя
Подача шпинделя, мм/об	0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
КПД станка
Габаритные размеры, мм:
масса, кг

Операция 030 Круглошлифовальная

Круглошлифовальный полуавтомат для врезного и продольного шлифования, повышенной точности 3М151

Станок предназначен для наружного шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей.

Параметры	Числовые значения
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
Наибольшая длина шлифования: наружного
Высота центров над столом
Наибольшее продольное перемещение стола
Угол поворота в о:
по часовой стрелке
против часовой стрелки
Скорость автоматического перемещения стола (бесступенчатое регулирование), м/мин
Частота вращения шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием, об/мин
Конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки
Наибольшие размеры шлифовального круга:
наружный диаметр
Перемещение шлифовальной бабки:
наибольшее
на одно деление лимба
за один оборот толчковой рукоятки
Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин
при шлифовании наружном
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
Габаритные размеры, мм:
масса, кг

Выбор станочных приспособлений

При разработке технологического процесса механической обработки детали необходимо правильно выбрать приспособление, которое должно способствовать повышению производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки детали и выверки ее при установке на станке.

Операция 010 Токарная ЧПУ

Приспособление: патрон самоцентрирующийся трёхкулачковый

ГОСТ 2675-80 входит в комплектность станка; центр вращающийся

ГОСТ 2675-80.

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Приспособление: специальное наладочное приспособление для фрезерования детали со встроенным пневматическим цилиндром.

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Приспособление: Головка делительная универсальная ГОСТ 8615-89;

жесткий цент ГОСТ 13214-79.

Операция 030 Круглошлифовальная

Приспособление: патрон поводковый для шлифовальных работ

ГОСТ 13334-67 Хомутик поводковый для шлифовальных работ

ГОСТ 16488-70

Выбор режущего инструмента

При выборе режущего инструмента необходимо стремиться принимать стандартный инструмент, но иногда целесообразно принимать специальный, комбинированный или фасонный инструмент, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей.

Правильный выбор режущей части инструмента имеет так же большое значение для повышения производительности труда, повышения точности и качества обрабатываемой поверхности.

Операция 010 Токарная с ЧПУ

Установ А

Переход 01, 02, 03, 04 Проходной упорный резец с пластинками из твердого сплава Т15К6, 16х25 ГОСТ 18879-73 /7/

Установ Б

Переход 01, 02, 03 Проходной упорный отогнутый резец с твердосплавными пластинками Т15К6, 16х25 ГОСТ 18879-73

Техническая характеристика резца: Н=25 мм, В=16 мм, L=140 мм, n=7 мм, l=16 мм, r=1,0 мм.

Переход 04 Зенкер цельный Ш23,8 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ГОСТ 12489-71

Техническая характеристика зенкера: D=23,8 мм, L=185 мм, l=86 мм.

Переход 05 Зенковка?450 из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ОСТ-2

Техническая характеристика зенковки: D=32 мм, L=145 мм, l=56 мм.

Переход 06 Развертка из быстрорежущей стали цельная Ш24H9 (+0,052) с коническим хвостовиком ГОСТ 1672-80

Техническая характеристика развертки: D=24 мм, L=225 мм, l=34 мм

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Переход 01 Дисковая трехсторонняя фреза Ш125 со вставными ножами, оснащенными твердым сплавом Т15К6, z=8 ГОСТ 5348-69

Техническая характеристика фрезы: D=100 мм, B=20 мм, d=32 мм, z=8 мм.

Переход 02 Надфиль плоский ГОСТ 1513-77

Техническая характеристика фрезы: L=130 мм.

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Переход 01 Сверло спиральное?1,5 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902-77

Техническая характеристика сверла: d=1,5 мм, L =63 мм, l=28 мм.

Переход 02 Сверло спиральное?6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902-77

Техническая характеристика сверла: d=6 мм, L =72 мм, l=34 мм

Операция 030 Круглошлифовальная

Переход 01 Шлифовальный круг 300х63х76 ПП 24А40НСМ25К8

ГОСТ 2424-83.

Техническая характеристика круга: D =300 мм, В =63 мм, d=76 мм.

1.7.5 Выбор вспомогательного инструмента

При выборе вспомогательных инструментов пользуются теми принципами, что и станочные приспособления.

На основании вышеописанного произвожу выбор вспомогательных инструментов.

На операции 010 Токарная ЧПУ:

Установ А

Переход 05 - применяю переходную втулку ГОСТ 13598-85

Установ Б

Переход 04, 05, 06 - применяю переходную втулку ГОСТ 13598-85.

1.8 Определение операционных припусков, допусков, межоперационных размеров и размеров заготовки (на две поверхности произвести расчет припусков аналитическим методом)

Выбор заготовки для дальнейшей механической обработки и установление величин рациональных припусков и допусков на обработку является одним из весьма важных этапов проектирования технологического процесса изготовления детали. От правильности выбора заготовки, т.е. установления ее форм, размеров, припусков на обработку, точности размеров и твердости материала в большей степени зависит характер и число операций или переходов, трудоемкость изготовления детали, величина расхода материала и инструмента и в итоге - стоимость изготовления детали.

Определение припусков аналитическим методом

Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки.

Для наружных или внутренних поверхностей тел вращения операционные припуски 2Zi min мкм определяются по формуле:

где - высота микронеровностей поверхности;

Глубина поверхностного дефектного слоя;

Суммарное значение пространственных геометрических отклонений;

Погрешность установки

Определяем промежуточные припуски и промежуточные размеры при обработке поверхности отверстия?24Н9 (+0,052).

Для наглядности и простоты определения промежуточных припусков и размеров составляем таблицу.

Таблица 1.5 - Расчеты припусков, допусков и промежуточных размеров на данную поверхность

Поверхность детали и маршрут ее обработки		Допуск на размер, мм	Элементы припуска,		Промежуточные припуски, мм
Заготовка-штамповка
Однократное растачивание
Нарезание резьбы

Проверка: Tdзаг - Tdд =

1400 - 62 = (3758+352) - (2488 + 284)

1338 мкм = 1338 мкм

Рис. 1.1 - Схема расположения полей припусков и допусков по обрабатываемой поверхности

Определяем промежуточные припуски и промежуточные размеры при обработке поверхности вала?40f7.

Для наглядности и простоты определения промежуточных припусков, допусков и размеров составляем таблицу /10/

Таблица 1.6 - Расчеты припусков, допусков и промежуточных размеров на данную поверхность

Вид заготовки и технологическая операция	Точность заготовки и обрабатываемой поверхности	Допуск на размер, мм	Элементы припуска, мкм	Промежуточные размеры заготовки, мм	Промежуточные припуски, мм
Заготовка-штамповка
Черновое точение
Чистовое точение
Термообработка шлифование

Проверка: Tdзаг - Tdд =

1400 - 25 = (2818+468+54) - (1668+257+40)

1375 мкм = 1375 мкм

Рис. 1.2 - Схема расположения полей припусков и допусков по обрабатываемой поверхности

Расчет припусков, допусков, межоперационных размеров табличным способом

На остальные поверхности заготовки припуски, допуски, межоперационные размеры считаю табличным способом, полученные данные свожу в таблицу

Таблица 1.7 - Расчет припусков, допусков и промежуточных размеров на остальные поверхности

Последовательность обработки	Квалитет точности	Шероховатость	Допуски мм	Величина припуска	Расчетный размер, мм	Предельный размер, мм	Предельный припуск, мм
Заготовка-штамповка Однократное получист точение l=79,5
Заготовка-штамповка Однократное получист точение?60

Таблица 1.8 - Межоперационные размеры поверхностей заготовки

1.9 Определение нормы расхода (вычислить коэффициент использования материала и коэффициент использования заготовки)

Для определения нормы расхода материала необходимо определить массу заготовки. Массу заготовки рассчитывают исходя из его объема и плотности материала. Необходимо стремиться к тому, чтобы форма и размеры заготовки были близки к форме и размерам готовой детали, что уменьшает трудоемкость механической обработки, сокращает расход материала, режущего инструмента, электроэнергии и т.д.

Массу заготовки рассчитывают по формуле:

где - плотность материала, гр./см3

Общий объем заготовки, см3.

Обычно сложную фигуру заготовки необходимо разбить на элементарные части правильной геометрической формы и определить объемы этих элементарных частей. Сумма элементарных объемов составит общий объем заготовки.

Объем цилиндрической трубы V, см3 рассчитываем по формуле:

где - наружный диаметр цилиндрической трубы, см

Внутренний диаметр цилиндрической трубы, см

h - высота цилиндрической трубы, см.

Правильный выбор способа получения заготовки характеризуется двумя коэффициентами:

Ким - коэффициент использования материала

Киз - коэффициент использования заготовки

где - масса детали, гр

где - масса потерь металла (угар, облой, на отрезку и т.д.)

Коэффициент использования материала колеблется в следующих пределах:

Для отливки 0,65 ч 0,75…0,8

Для штамповки 0,55ч 0,65…0,75

Для проката 0,3ч 0,5

Произведя расчеты коэффициента использования материала и коэффициента использования заготовки делаю вывод, что эти коэффициенты лежат в допустимых пределах, следовательно, выбранный метод получения заготовки правильный.

1.10 Определение режимов резания, мощности для двух

Определение режимов резания и мощности можно производить двумя методами:

Аналитическим (по эмпирическим формулам);

Табличным

Расчет режимов резания для двух разнохарактерных операций или переходов по эмпирическим формулам

Производим расчет режимов резания и мощности для разнохарактерных операций и переходов по эмпирическим формулам

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ Б

Переход 01 Точить торец «чисто» выдержав l=79,5-0,2 мм

Глубина резания: t=1,0 мм

Подача: S=0,5 мм/об /10/

Скорость резания V, м/мин:

где Cv = 350; x=0,15; y=0,35; m=0,2 /7/

T - стойкость резца, мин (Т=60 мин)

Kv = Kmv Knv Kuv KTv KTc Kц Kr

где Kф - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

Кnv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (Кnv=0,8) /9/

Кuv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания (Кuv=1,15) /9/

КTv - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в зависимости от количества одновременно работающих инструментов (КTv=1,0)/9/

КTс - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в зависимости от количества одновременно обслуживающих станков (КTс=1,0)

Кц - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане ц (Кц=0,7)

Кr - коэффициент, учитывающий влияние радиуса r при вершине резца (Кr=0,94) /9/

Kv = 0,56 0,8 1,15 1,0 1,0 0,7 0,94 ? 0,34

Частота вращения заготовки, n об/мин:

где V - скорость резания, м/мин

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм

Согласно условия обработки принимаем:

nпр= 359 об/мин

Сила резания, PZ Н:

PZ = 10·Cp·tx ·Sy·Vn·Kp

где Cp = 300; х=1,0; y=0,75; n= -0,15 /7/

Кр - коэффициент, влияющий на силу резания

Кр = Kmp·Kцp·Kp·Kp·Krp

где n - показатель степени (n=0,75) /9/

Кцр - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане

на силу резания (Кцр=0,89) /9/

Кр - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на силу резания (Кр=1,0) /9/ Кр - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на силу резания (Кр =1,0). Кrp - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине на силу резания (Кrp=0,87).

Кр = 1,31 0,89 1,0 1,0 0,87 ? 1,01

Отсюда сила резания PZ Н:

PZ = 10 300 1,01,0 0,50,75 70-0,15 1,01 ? 947 Н

Минутная подача Sm, мм/мин

где So - подача на оборот заготовки, мм/об;

nпр - принятая частота вращения заготовки об/мин

Sm = 0,5 359 ? 180 мм/мин

Эффективная мощность резания Ne, кВт:

где - сила резания, Н

Скорость резания, м/мин

Эффективная мощность рассчитана правильно, если выполняется условие: 1,08 кВт 10 0,75

1,08 кВт 7,5 кВт

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Переход 01 Фрезеровать разы в размер 20H

Глубина резания: 9 мм

Ширина фрезерования B = 20 мм

Подача: Sz. =0,06 мм/зуб /10/

Скорость резания V, м/мин:

где Cv = 690; m = 0,35; x = 0,3; y = 0,4; u = 0,1; p = 0 /5/

T - стойкость фрезы, мин (Т=120 мин); /7/

B - ширина фрезерования, мм. B = 20 мм

Kv - коэффициент, влияющий на скорость резания

Kv = Kmv Kuv Klv

где Кmv - коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

где Kф - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости (Kф=0,8)

nv - показатель степени (nv=1,0)

Кuv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания (Кuv=1,0)

Kv = 0,54 0,8 1,0 ? 0,5

Отсюда скорость резания V, м/мин:

Частота вращения шпинделя, n об/мин:

где обозначения прежние

nд=500 об/мин

Действительная скорость резания Vд, м/мин:

где обозначения прежние

Минутная подача Sm, мм/мин:

где обозначения прежние

Sm =0,06·8·500=240 мм/мин

Согласно условия обработки и паспортных данных станка принимаю:

Sm = Sv =200 мм/мин, тогда действительная подача на зуб фрезы:

Сила резания, Pz Н:

где Cp = 261; x = 0,9; y=0,8; u = 1,1; = 1,1; w = 0,1 /7/

где Kp - коэффициент, влияющий на силу резания

где Kmp - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силу резания

где n - показатель степени (n=0,3) /9/

Kmp = ? 1,12 Отсюда сила резания, Pz Н:

Мощность на резание Nрез, кВт:

где обозначения прежние

Проверяем достаточно ли мощность привода станка

Мощность на шпинделе станка N_(шп,)

где обозначения прежние

Эффективная мощность резания рассчитана правильно, если выполняется условие:

3,56 кВт 6 Следовательно, обработка возможна.

Расчет режимов резания и мощности для остальных операций и переходов по действующим нормативам Для удобства дальнейшего использования рассчитанных режимов резания составляем таблицу

Таблица 1.9 - Расчет режимов резания по операциям технологического процесса

Глубина резанияt, мм	Подача S мм/об SZ мм/зуб	Скорость резания V, мм/мин	Частота вращения n, об/мин	Фактическая скорость резания Vф м/мин	Минутная подача Sm мм/мин	Мощность на резание Nр, кВт
Операция 010 Токарная ЧПУ Переход 01 Точить торец «чисто»
Переход 02 Точить фаску 1х450
Переход 03 Точить Ш40,4 мм на l=63,5-0,2 мм, выдержав R1
Переход 04 Точить фаску 1х45о
Переход 05 Зенкеровать фаску 1х45о
Установ Б Переход 02 Точить фаску 1х45о
Переход 03 Точить Ш60 мм на проход
Переход 04 Зенкеровать Ш23,8 мм на проход
Переход 05 Зенковать фаску 2,5х450
Переход 06 Развернуть Ш24H9 (+0,052)
Операция 020 Вертикально-сверлильная Переход 01 Сверлить 3 отв. Ш1,5 мм на проход, выдержав?1200, l=48 мм
Переход 02 Рассверлить 3 фаски 0,3х450
Операция 030 Круглошлифовальная Переход 01 Шлифовать Ш40f) на l=60 мм методом поперечной подачи

1.11 Определение норм времени по операциям

Техническая норма времени на обработку заготовки является основным параметром для расчета стоимости изготовляемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы и планирования производства. Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организации рабочего места.

Определение норм времени для операции, выполняемой на станке с ЧПУ

Операция 010 Токарная ЧПУ

1 Время автоматической работы станка Та, мин:

Та = Тоа + Тва

где Тоа - основное время автоматической работы станка, мин;

Тва - вспомогательное время работы станка по программе, мин.

где l - длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, мм;

l1 - величина врезания, мм;

l2 - величина перебега, мм;

S - подача на оборот детали, мм/об;

i - число проходов.

Тоа =0,06+0,03+0,25+0,03+0,02+0,03+0,12+0,41+0,71+0,03 = 1,69 мин

Тва = Твха + Тост

где Твха - время выполнения автоматических вспомогательных ходов (подвод детали или инструмента от исходных точек в зоны обработки и отвод, установка инструмента на размер), мин;

где dxx - длина холостого хода, мм;

Sxx - скорость холостого хода, м/мин;

Число технологических участков.

Тост - время технологических пауз (остановок, подачи вращения шпинделя для проверки размеров, осмотра или смены инструмента), мин

где а - количество остановок

2 Время вспомогательной ручной работы Тв, мин:

где а=0,0760; х = 0,170; у = 0,15

Вспомогательное время, связанное с выполнением операции, мин

где а=0,36; b= 0,00125; c=0,04; d=0,022; =0

Xо Yо Zо - нулевые координаты;

k - число корректоров в наладке;

lпл - длина перфоленты, м (lпл=0,5 м)

Вспомогательное время, перекрываемое на контрольные измерения детали, мин

где k = 0,0187; z = 0,21; u = 0,330 /11/

D - измеряемый диаметр, мм

L - измеряемая длина, мм

Тв = 0,25 + 0,58 + 0,16 = 0,99 мин

3 Подготовительно-заключительное время Тпз, мин:

Тпз = а + в nu + c Pp + d Pnn

где а =11,3; в = 0,8; c = 0,5; d = 0,4

nu - число режущих инструментов;

Рр - число установленных исходных режимов работы станка (Рр=2);

Рnn - число размеров, набираемых переключателями на пульте управления (Рnn = 2 ч 3)

Т nз = 11,3 + 0,8 4 + 0,5 2 + 0,4 3 = 16,7 мин

После определения Тв производят его корректировку в зависимости от серийности производства.

4 Поправочный коэффициент серийности:

где а=4,17; х =0,216;

где nпр - производительная партия деталей, шт. (раздел 1.4)

5 Штучное время Тшт, мин:

где (аорг + аотл) - процент времени на организационное и техническое обслуживание рабочего места и отдыха (аорг + аотл) = 10% /2/

Время обработки партии деталей:

где обозначения прежние

Т = 3,44 280 + 16,7 = 980 мин

Определение норм времени для операций, выполняемых на универсальных станках

Операция 015 Горизонтально-фрезерная

Установ А

Переход 01

где L - путь, пройденный инструментом, мм:

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - величина врезания инструмента, мм;

l2 - величина перебега инструмента, мм;

n - частота вращения детали, об/мин;

i - число проходов.

где - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин

Вспомогательное время, связаное с переходом, мин

Вспомогательное время, связаное с контрольными измерениями, мин

Установ Б

Переход 01

1 Основное время работы станка То, мин:

Вспомогательное время Тв, мин:

где обозначения прежние

Топер = 0,48 + 1,0 = 1,48 мин

Тобс =3,5% от Топер

Тотл = 4% от Топер

где К - суммарный процент времени на обслуживание рабочего места и времени на отдых и личные надобности

где - подготовительно-заключительное время на наладку станка, инструмента и приспособлений, мин

Подготовительно-заключительное время на дополнительные приёмы, мин

Подготовительно-заключительное время на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки, мин

Операция 020 Вертикально-сверлильная

Переход 01

1 Основное время работы станка То, мин:

2 Вспомогательное время Тв, мин:

Переход 02

1 Основное время работы станка То, мин:

2 Вспомогательное время Тв, мин:

3 Оперативное время Топер, мин:

Топер = 0,93 + 0,79= 1,72 мин

4 Время на обслуживание рабочего места Тобс, мин:

Тобс =4% от Топер

5 Время на отдых и личные надобности Тотл, мин:

Тотл = 4% от Топер

6 Норма штучного времени Тшт, мин:

7 Подготовительно-заключительное время Тпз, мин:

8 Штучно-калькуляционное время Тшк, мин:

Операция 030 Круглошлифовальная

Переход 01

1 Основное время работы станка То, мин:

где - длина хода стола, мм/дв. ход

Припуск на обработку на сторону, мм

Минутная продольная подача, мм/мин

Поперечная подача, мм/об

2 Вспомогательное время Тв, мин:

3 Оперативное время Топер, мин:

Топер = 0,3+ 0,81= 1,11 мин

4 Время на обслуживание рабочего места Тобс, мин:

Тобс =9% от Топер

5 Время на отдых и личные надобности Тотл, мин:

Тотл = 4% от Топер

6 Штучное времени Тшт, мин:

7 Подготовительно - заключительное время Тпз, мин:

8 Штучно-калькуляционное время Тшк, мин:

Для удобства дальнейших расчетов все полученные данные свожу в таблицу

Таблица 1.10 - Нормы времени по всем операциям технологического процесса

Расчет и кодирование программ на заданные операции

Основываясь на все выше произведенные расчеты, произвожу расчет и кодирование управляющей программы для операции 010Токарная с ЧПУ.

Таблица 1.11 - Траектория движения инструмента

По составленным табличным данным произвожу кодирование программы:

Установ А

Установ Б

Контроль программы

При подготовке программы, как правило, возникают ошибки, которые исправляются в процессе отладки и внедрения программы.

Ошибки возникают при задании исходных данных в процессе расчета и записи УП на программоноситель. Соответственно различают ошибки геометрические, технологические и ошибки перфорации или записи на магнитную ленту.

Геометрические ошибки появляются при неправильном задании размеров детали, заготовки и т.д. Для выявления геометрических ошибок применяются различного типа графические устройства, например, координатные и графические дисплеи. Технологические ошибки связаны с непрерывным выбором режущего инструмента, режимов резания, последовательности обработки детали на станке. Ошибки записи программы на программоноситель появляются вследствии неправильных действий технологов при набивке информации или в результате сбоев в работе устройства подготовки данных. Эти ошибки появляются в процессе контроля управляющей программы координатографе или на станках с ЧПУ.

2 . Конструкторская часть

2.1 Описание конструкции и расчет станочного приспособления

Назначение устройства и принцип работы проектируемого приспособления

Делительная головка с цанговым зажимом предназначена для обработки пазов на фрезерной операции деталей типа «Ось».

Принцип действия приспособления заключается в следующем: Сжатый воздух из сети через штуцер(19) подается в пневмоцилиндр(20), образованный в корпусе приспособления и действует на поршень(22). Развиваемая в результате этого сила передается через упорный шарикоподшипник(37) на три штыря(25), которые поднимают стакан(4), помещенный в направляющей стальной гильзе(7).

Поднимаясь, стакан конусным отверстием сжимает конус цанги(5). Обрабатываемая деталь при этом закрепляется.

При отключении подачи воздуха пальцы(9) под действием пружины (8) возвращают стакан в исходное положение.

Для перехода на следующую позицию цангу вместе с обрабатываемой деталью поворачивают рукояткой(29). Для движения по часовой стрелке эксцентриковый диск(27) выталкивает фиксатор(14) из паза делительного диска(28), а собачка(30) под действием пружины(31) попадает в очередной его паз.

При обратном движении рукоятки(29) собачка(30) поворачивает делительный диск(28) с диском(3) и укрепленной на нем цангой(5) с обрабатываемой деталью до тех пор, пока фиксатор(14) не попадет в следующий паз делительного диска и тем самым не зафиксирует поворот детали на 900.

Колпачок(6) предохраняет прорези цанги от попадания стружки при фрезеровании.

Расчет и точность

Погрешностью базирования называется отклонение фактически достигнутого положения, определяется как предельное поля рассеивания расстояние между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера.

Суммарная погрешность при выполнении любой операции механической обработки состоит из:

1 погрешность установки заготовки;

2 погрешность настройки станка

3 погрешность обработки, возникающей в процессе изготовления детали. Значение погрешности базирования определяют следующими расчетами:

где - погрешность установки заготовки;

Погрешность настройки станка;

Погрешность обработки, возникающей в процессе изготовления детали;

д - допуск на размер.

Погрешностью установки - одна из составляющих суммарной погрешности выполняемого размера детали. Она возникает при установке обрабатываемой заготовки в приспособлении и складывается из погрешности базирования, погрешности закрепления и погрешности положения заготовки, зависящий от точности приспособления и определяемой ошибками изготовления и сборки его установленных элементов и их износа при работе.

Погрешностью настройки станка возникает при установке режущего инструмента на размер, а также вследствие неточности копиров и упоров для автоматического получения размера на детали.

Погрешность обработки, возникающая в процессе изготовления детали на станке объясняется:

1 Геометрической неточностью станка;

2 Деформацией технологической системы под действием сил резания;

3 Неточность изготовления и износа режущего инструмента и приспособления.

4 Температурными деформациями технологической системы.

Еу = 0,02+0+0,03=0,05 мм

0,05+0,03+0,03 ? 0,13 мм

0,11 мм? 0,13 мм

Определение усилия зажима

Для определения усилия зажима необходимо рассчитать силу резания на операцию, для которой спроектировано приспособление.

Сила резания на данную операцию рассчитана в пункте 1.10, то все данные для расчета беру оттуда.

Для обеспечения надежности зажима заготовки необходимо определить коэффициент запаса по формуле:

где - гарантированный коэффициент запаса

Коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях

Коэффициент, характеризующий увеличение сил резания, в следствии затупления режущего инструмента

Коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании

Коэффициент, характеризующий сил закрепления в зажимном механизме

Коэффициент, характеризующий экономику ручных зажимных механизмов

Коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся провернуть заготовку, установленную плоской поверхностью

Так как то принимаем

Необходимая сила зажима определяется по формуле:

Площадь поршня пневмоцилиндра определяется по формуле:

где - давление в сети =0,38МПа

Диаметр пневмоцилиндра определяется по формуле:

Принимаю стандартный диаметр пневмоцилиндра

Определяю действительную силу зажима цилиндра

Определяю время срабатывания цилиндра

где - ход штока

Скорость хода штока, м/с

Расчет экономической целесообразности приспособления

Расчет экономической целесообразности применения проектируемого приспособления основывается на сопоставлении затрат и экономической целесообразности.

где - годовая экономия без учета годовых затрат на приспособление, руб.

Р - годовые затраты на приспособления

Годовая экономия определяется по формуле

де- штучное время при обработке детали без приспособления =1,52 мин

Штучное время на операцию после внедрения приспособления

Часовая ставка по эксплуатации рабочего места для типа производства

25 руб./час

N - годовая программа выпуска

Годовые затраты определяются по формуле:

где - стоимость приспособления

А - коэффициент амортизации

В-коэффициент, учитывающий ремонт и хранение приспособлений

Р = 4500 (0,56+0,11)=3015 руб.

Согласно производственным расчетам и условию целесообразности, в моем случае это условие выполняется.

Из этого делаю вывод, что применение спроектированного приспособления экономически целесообразно.

2.2 Описание конструкции и расчет специального режущего инструмента

При конструировании режущего инструмента необходимо выполнить некоторые условия:

Найти наивыгоднеишие углы заточек;

Определить силы, действующие на режущие части;

Подобрать наиболее подходящий материал для режущей части и соединительной части инструмента;

Установить допустимые отклонения на размеры рабочей и соединительной частей инструмента в зависимости от условий работы и требуемой точности и качества обрабатываемой поверхности;

Произвести необходимые расчеты элементов режущего инструмента и при необходимости произвести расчеты на прочность и жесткость;

Разработать рабочий чертеж инструмента с необходимыми техническими требованиями на эксплуатацию и его изготовление;

Произвести расчет экономических расходов инструментальных материалов.

На основании выше изложенных условий произвожу расчет дисковой трехсторонней фрезы для фрезерования пазов в размер 20h11 на операции 015 Фрезерная

Исходные данные для расчета:

Материал заготовки 30ХГСА;

Припуск на обработку t=9 мм

Подобные документы

Технологический процесс изготовления детали "Крышка подшипника". Технология механической обработки. Служебное назначение и технологическая характеристика детали. Определение типа производства. Анализ рабочего чертежа детали, технологический маршрут.

курсовая работа , добавлен 10.11.2010


Особенности и преимущества станков с программным управлением. Служебное назначение, анализ материала и технологичности конструкции изготавливаемой детали. Проектный вариант технологического процесса механической обработки детали, наладка станка.

курсовая работа , добавлен 19.06.2017


Служебное назначение и конструкция детали "Рычаг правый", анализ технологичности конструкции. Выбор метода получения исходной заготовки. Технологический процесс механической обработки детали. Выбор оборудования; станочное приспособление, режим резания.

курсовая работа , добавлен 09.04.2016


Служебное назначение и техническая характеристика шестерни. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка технологического процесса обработки детали. Расчет припусков и точности обработки. Проектирование оснастки для изготовления шпоночных пазов.

курсовая работа , добавлен 16.11.2014


Служебное назначение и технические требования детали. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции. Выбор способа получения заготовки. Проектирование маршрутной технологии обработки детали. Расчет режимов резания и норм времени.

курсовая работа , добавлен 06.12.2010


Расчет объема выпуска и определение типа производства. Общая характеристика детали: служебное назначение, тип, технологичность, метрологическая экспертиза. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали. Эскизы обработки, установки.

курсовая работа , добавлен 13.02.2014


Проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки детали. Анализ технологичности конструкции детали. Выбор метода получения заготовки. Описание конструкции и принципа работы приспособления. Расчет параметров силового привода.

курсовая работа , добавлен 23.07.2013


Расчёт объёма выпуска и размера партии деталей. Служебное назначение детали "вал". Анализ соответствия технических условий и норм точности назначению детали. Анализ технологичности конструкции детали. Технологический маршрут изготовления детали.

курсовая работа , добавлен 10.03.2011


Описание и характеристика изготавливаемой детали. Анализ технологичности конструкции детали. Проектирование технологического процесса механической обработки. Разработка управляющей программы. Техническое нормирование операций технологического процесса.

курсовая работа , добавлен 22.11.2009


Служебное назначение детали. Обоснование метода получения заготовки. Разработка технологического процесса изготовления детали. Обоснование выбора технологических баз. Проектирование режущего инструмента. Техническое нормирование станочных операций.