Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение…………………………………………………………………………...2
1. Конструктивно - технологическая характеристика детали.
1.1. Характеристика обрабатываемых поверхностей………………………..3
1.2. Анализ способов получения заготовки…………………………………..5
1.3. Анализ методов обработки поверхностей детали……………………….8
2. Описание и обоснование разработанного технологического процесса.
2.1. Обоснование способа получения заготовки……………………………11
2.2. Описание разработанного технологического процесса……………….13
3. Определение припусков и операционных размеров………………………...15
4. Техническое нормирование операций технологического процесса.
4.1. Определение режимов резания…………………………………………21
4.2. Определение штучно-калькуляционного времени……………………32
5. Анализ и расчет спроектированной технологической оснастки.
5.1. Описание технологической оснастки…………………………………36
5.2. Расчет погрешностей базирования детали……………………………38
5.3. Расчет зажимных усилий……………………………………………….39
6. Проектно - точностные расчеты технологического процесса
6.1. Расчет настроечного размера ………………………………………….43
6.2.Определение поля рассеяния суммарной погрешности обработки ...44
Литература………………………………………………………………………...47
Приложение:
1. Маршрутные и операционные технологические карты изготовления детали.
2. Спецификация деталей общих видов спроектированных приспособлений.
Введение
Наша промышленность вступила в такой период, когда на первое место выдвигается задача качественного выпуска товаров, для конкуренции с иностранными производителями, выпускающими аналогичную продукцию.
Бурный прогресс науки и техники во всех отраслях народного хозяйства обусловил следующие задачи, стоящие перед современным машиностроением:
В заданном курсовом проекте обосновывается способ получения заготовки, возможные методы её обработки, разработан технологический процесс механической обработки заготовки, cпроектированы УЗП и проведён расчёт возможной точности обработки некоторых поверхностей.
Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат (в настоящее время наиболее актуальный вопрос), уменьшение вредных воздействий на окружающую среду. При разработке техпроцесса учитываются весьма жёсткие требования к точности поверхности детали, их взаимное расположение, параметры шероховатости. Точность и качество деталей современных механизмов – это один из основных критериев для получения конструкций с высокими эксплуатационными показателями, отвечающих технологическим требованиям.
Для выполнения этой задачи целесообразно использовать высокоточные станки с ЧПУ, быстродействующие и точные станочные и контрольные приспособления, прогрессивный режущий и измерительный инструмент, новые методы организации и управления производством.
1. Конструктивно – технологическая характеристика детали
Деталь изготавливается из алюминиевого сплава В95 ГОСТ 4784 – 65.
Алюминий и его сплавы нашли широкое применение и распространение в промышленности. Плотность в г/см 3 равна 2,8 , легко обрабатывается, большая пластичность и другие свойства делают алюминий весьма ценным конструкторским материалом.
Алюминий технической чистоты, применяется для изготовления полуфабрикатов и изделий путём деформации.
Химический состав сплава В95 ГОСТ 4784 – 65 и его физико – механические свойства указаны в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Химсостав и физико-механические характеристики алюм. сплава В95
Сплав |
Al (не менее) |
Примеси (не более) |
Сумма допустимых примесей (не более) |
|||||||
|
Fe |
Si |
Cu |
Mn |
Zn |
Ti |
Mg |
Прочие |
|||
В95 |
99,30 |
0,30 |
0,30 |
0,05 |
0,025 |
0,1 |
0,15 |
0,05 |
0,02 |
0,70 |
|
Твёрдость по Бринеллю, НВ |
Временное сопротивление разрыву, σвр, Мпа (кгс/мм2) |
Относительное удлинение, % |
|
125 |
52 |
6 |
Сплав В95 является высокопрочным сплавом. Пластичность сплава В95 в отожжённом, свежезакалённом и горячем состоянии удовлетворительная. Сплав хорошо сваривается точечной сваркой. Обрабатывается резанием очень хорошо. Имеет повышенную чувствительность к надрезу и пониженную статическую выносливость.
Детали из сплава В95 должны иметь форму, обеспечивающую минимальную концентрацию напряжений, большую плавность всех переходов при изменении сечения деталей, малые эксцентриситеты.
Сплав В95 применяется для изготовления ответственных деталей повышенной прочности: корпуса, рамки, фланцы, кулачковые валики программных механизмов и другие детали.
Если сделать анализ детали изображенной на чертеже, то мы увидим , что точность размеров отдельных поверхностей находится в пределах 7 и 8 квалитета.
Наибольшими размерами детали является диаметр равный 40мм и длина
детали равная 32мм. Сама деталь имеет сквозное отверстие по середине Ø21,5мм и 12-ть сквозных отверстий Ø4,2мм, расположенных по окружности R16мм.Углы поворота каждого из этих отверстий относительно другого 25° или 35°. Так же деталь имеет 12-ть резьбовых отверстий, требования к взаимному расположению которых находятся в пределах ±20'.
Шероховатость поверхности – в пределах Ra 1,25 – Rz 20 мкм.
Предельные отклонения неуказанных отдельно размеров: охватывающих по H14, охватываемых по h14, остальных по ± JT14/2.
Острые кромки необходимо притупить 0,3x45° .
Твердость по Бринеллю HB 125.
1.2. Анализ способов получения исходной заготовки
Для изготовления детали «Корпус» могут использоваться следующие методы получения заготовки:
При выборе технологических методов получения заготовки исходят из экономических соображений: снизить расход материала и уменьшить долю затрат на механическую обработку, и далее сравнивая выбранный метод с другими, тем самым добиваясь оптимальных условий изготовления заготовки.
Для сравнения: плазменная резка предназначена для разрезания металла диаметром 100 – 300 мм и для тонкостенного металла. Плазменная резка является очень дорогим средством обрабатывания и получения заготовки, вследствие этого их использовать не технологично по экономическим соображениям.
Пила для распилки металла представляет собой остро заточенную фрезу. Пилы небольшого диаметра могут быть изготовлены в виде цельного диска, у которого имеется ряд зубьев, расположенных на периферии. Для уменьшения трения пилы о стенки пропила толщина диска должна уменьшаться по направлению от периферии к центру. Каждый зуб пилы представляет собой отдельный резец, который снимает стружку. Объём стружки пропорционален пути, проходимому этим резцом. При большом диаметре пилы объём стружки, снимаемый одним зубом, благодаря большой длине дуги соприкосновения может быть значительным. Стружечное пространство должно быть достаточным для помещения этой стружки. В зависимости от свойств обрабатываемого материала и от режимов резания форма и размеры снимаемой стружки могут быть различными; поэтому число зубьев и форма впадины зуба должны быть определены с учётом условий работы пилы.
Круглые пилы диаметром более 250 мм делают сборными. Наибольшее распространение получили сборные пилы с прикреплёнными сегментами. Корпус
пилы выполняется в виде диска, на периферии которого имеется тонкий кольцевой выступ. По всей окружности к диску прикреплены заклёпками сегменты из быстрорежущей стали. Сегмент имеет узкий паз, которым он надевается на кольцевой выступ диска пилы и закрепляется на этом кольцевом выступе заклёпками. Кроме заклёпок, скрепляющих сегмент с диском, два смежных сегмента скрепляются между собой заклёпкой, которая вставляется и закрепляется в месте стыка двух сегментов.
По числу зубьев пилы делятся на мелкозубые, среднезубые и крупнозубые. Первая группа пил предназначена для обработки материалов повышенной твёрдости; пилы этой группы имеют восемь зубьев на сегменте. Вторая группа пил предназначена для обработки материалов средней твёрдости; у пил этой группы шесть зубьев на сегменте. Третья группа пил предназначена для распиловки мягких материалов; у пил этой группы минимальное количество зубьев (четыре зуба на сегменте); меж зубовое пространство имеет большую вместимость.
Бесконечные ленточные пилы позволяют резко уменьшить ширину пропила; такие пилы работают на специальных ленто – пильных станинах. Для заточки диск пилы устанавливают на оправку заточного станка. Шлифовальный круг закрепляется на шпинделе станка, расположенного на вертикальных салазках. После заточки одной впадины и зуба храповой механизм станка поворачивает диск пилы на следующую впадину. На таком станке для разрезаемого материала можно получить требуемую геометрию зуба пилы.
Исходя из:
Данный способ получения заготовки позволяет:
Вывод: наиболее применимым для получения 500 штук заготовок считаю резку на ленточной пиле, обеспечивающая требования точности размеров,
Взаимного расположения поверхностей и шероховатость ( Rа ) торцов заготовки в пределах требования чертежа.
1.3. Анализ методов обработки поверхностей детали
В современной промышленности в связи с достижениями НТР существует огромное разнообразие методов получения поверхностей требуемой формы размеров и шероховатости. Однако при выборе определённого метода необходимо руководствоваться также экономическими соображениями и просто здравым смыслом. Поверхности тел вращения или отверстий деталей из цветных металлов целесообразно выполнять методом токарного точения, а при сверлении большого числа отверстий с определённой точностью расположения их друг относительно друга и при больших партиях деталей целесообразно производить через дешёвые кондукторы, а не растачивать или сверлить по программе на дорогостоящих станках.
При малых объёмах материала для получения плоских поверхностей более предпочтительным является фрезерование, а не строгальная обработка. Тем более что фрезерование может обеспечить меньший параметр шероховатости и уменьшается время обработки.
Выбор метода изготовления и применяемого оборудования и станочных приспособлений зависит преимущественно от требований к форме, точности размеров и взаимного положения поверхностей, шероховатости поверхностей, что отражено в табл. 1.3.1. и 1.3.2.
Таблица 1.3.1.
Анализ требований точности размеров, форм и
методов обработки.
|
Обрабатываемая поверхность или размер. |
Шероховатость Rz , Ra |
Виды обработки |
||
|
№ поверхности |
Наименование |
Номинальный размер или допуск |
||
|
1. |
Наружная цилиндрическая поверхность |
Ø40h8 |
1,25 |
Получистовое и чистовое точение на токарном станке |
|
2. |
Внутренняя цилиндрическая поверхность |
Ø21,5Н7 |
1,5 |
Токарная обработка: 1.Предварительное сверление 2.Черновое растачивание 3.Чистовое растачивание - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.Предварительное сверление 2.Зенкерование 3.Развертывание |
|
3. |
Внутренняя цилиндрическая поверхность |
Ø22,5+0,023 |
1,25 |
Чистовое растачивание на токарном станке |
|
4. |
Торец |
32-0,05 |
2,5 |
Получистовое и чистовое точение |
|
5. |
Резьбовое отверстие |
М1,4-7Н 12 отв. |
Rz20 |
1. Сверление на сверлильном станке в кондукторе. 2. Нарезать резьбу на резьбонарезном станке. - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.Сверление на сверлильно-фрезерном станке с ЧПУ. 2.Нарезание резьбы вручную. |
|
6. |
Пазы |
1,8+0,1 6 пазов |
Rz20 |
Долбление на долбёжном станке |
|
7. |
Отверстие |
Ø4,2 12 отв. |
Rz20 |
Сверление на сверлильном станке по кондуктору. |
|
8. |
Отверстие |
Ø6x12(10) 6 отв. |
Rz20 |
Зенковка на сверлильном станке по кондуктору. |
|
9. |
Отверстие |
Ø2 6 отв. |
Rz20 |
Сверление на сверлильном станке по кондуктору. |
|
10. |
Поверхность Ø32-0,28 |
Ø32x4,5(слева) Ø32x7(справа) |
2,5 |
Черновое, получистовое и чистовое точение на токарном станке |
Галочкой выбраны методы , которые я считаю более рациональными для проектирования технологического процесса.
Таблица 1.3.2.
Анализ точности взаимного расположения поверхностей корпуса и
методов их обеспечения.
|
Требования к точности формы и взаимного положения обрабатываемых поверхностей |
Способы и виды обработки для достижения требуемой точности |
|
Допустимая неперпендикулярность левого торца 32 -0,05 относительно отверстия Ø22,5+0,023 не более 0,02 мм |
Обработка с применением специального токарного приспособления |
|
Допустимая несоосность оси отверстия Ø4,2Н12 относительно оси паза 1,8+0,1 не более 0,05 мм |
Обработка с применением специального долбёжного приспособления и наладкой станка долбежного. |
|
Допустимое биение торца 32-0,05 и цилиндрической поверхности Ø40h8 не более 0,01 мм |
Обработка цилиндрической поверхности Ø40h8 и торцевой поверхности производится с использованием токарного приспособления. |
|
Точность взаимного расположения отверстий Ø1,6Н12; Ø2Н12; Ø4,2Н12; Ø6Н12 (по торцу) не более ±20' |
Обработка с применением специального приспособления – кондуктора |
|
Угловое положение пазов 1,8+0,1 под Угол 60°20'.
|
Обеспечение точностью делительного стола долбежного приспособления. |
Вывод- способы обработки поверхностей согласно табл.1.3.1. и 1.3.2. будут использованы при разработки и при проектировании станочных приспособлений.
2. Описание и обоснование разработанного технологического процесса
Описание разработанного технологического процесса
Разработанный технологический процесс в своей основе опирается на новейшие направления технологии приборостроения, которые предусматривают максимальное использование новейшего оборудования, оснастки и инструмента.
Операции и их краткая характеристика :
05. Заготовительная - производится резка заготовки из прутка на мерные части с помощью ленточного станка.
10. Слесарная - зачистка получившейся заготовки
15. Контрольная – для контроля основных параметров твердости размеров, пластичности в соответствии с требованиями на чертеже.
20. Токарная обработка детали начинается с подрезки правого торца на токарно - винторезном станке. Далее на этом же станке сверлится отверстие и расточка Ø21,5Н7, а потом это же отверстие растачивается в размер Ø22,5+0,023 на глубину 4 мм. Базируется деталь по наружному диаметру заготовки и с упором по левому торцу и закрепляется в трёхкулачковом самоцентр. патроне.
25. Токарная - подрезается левый торец и обеспечивается размер 32-0,05 . Далее с левого торца растачивается отверстие Ø21,5Н7 до отверстия Ø22,5+0,023 на глубину 3 мм. Базируется по отверстию Ø21,5Н7 и с упором по правому торцу на разжимную оправку.
30. Сверлильная - на настольно – сверлильном станке на первом проходе сверлится по кондуктору 12 отверстий Ø4,2 на всю длину детали; на втором проходе сверлится 6 отверстий Ø6 на глубину 12+0,1 с правого торца и 6 отверстий Ø6 на глубину 10+0,1 с левого торца; на третьем проходе сверлится 6 отверстий под резьбу М1,4 на глубину 6 мм слева и 6 отверстий под резьбу М1,4 на 6 мм справа. Базирование на сверлильной операции происходит по отверстию Ø21,5Н7 и правому торцу . Для того чтобы выдержать точностные параметры размеров и взаимное расположение отверстий на сверлильной операции используется специальное приспособление – кондуктор.
35. Токарная операция - мы используем станок токарно – винторезный.
На первом переходе протачивается отверстие Ø32-0,28 на длине 7 мм; на втором переходе протачивается отверстие Ø32-0,28 на длине 4,5 мм. Базируется деталь на этой операции по отверстию Ø21,5Н7 и правому торцу на разжимную оправку.
40. Сверлится 6 отверстий Ø2 на всю длину детали
45. Для промежуточной зачистки заусенцев проводится слесарная операция.
50.Промывочная операция.
55. Нарезка резьбы выполняется на резьбонарезном станке, который специально предназначен для нарезки резьб малого диаметра в приборостроении.
60. Долбёжная операция - используется станок долбёжный с поворотным столом, на нём продалбливаются 6 пазов шириной 1,8+0,1 мм . Базируем по диаметру отверстия Ø32-0,28 и правому торцу на 7+0,1 и по отверстию Ø4,2 (пальцу с лыской).
65. Для окончательной зачистки заусенцев проводится слесарная операция
70. Промывочная операция.
75. Контрольная операция – на этой операции деталь попадает на проверку на стол ОТК.
80. Консервация и упаковка, деталь упаковывается в тару.
85. Транспортировка на склад.
Маршрутный и операционный технологический процесс приведены в приложении 1 и 2.
3. Определение припусков и операционных размеров
Повышение производительности труда и обеспечение экономии основных материалов при изготовлении деталей машин и приборов достигается двумя основными путями: применением высокоточных исходных заготовок, обеспечивающих минимальные трудовые затраты на последующую обработку резанием, и назначением обоснованных величин припусков, снимаемых в процессе обработки резанием.
Величина припуска – это важнейший фактор, определяющий производительность труда, расход основного материала, качество обработанной поверхности, точность выдерживаемого (операционного) размера. При малой величине припусков Zmin можно не обеспечивать заданные требования к шероховатости обрабатываемой поверхности и к точности выдерживаемого размера. Большая величина Z min приводит к излишним затратам материала и к уменьшению производительности труда за счёт увеличения потребного качества рабочих ходов. Следовательно, существует оптимальное значение наименьшего (минимального) припуска, необходимое и достаточное для полного обеспечения требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой поверхности.
Расчёт припусков
Обработка цилиндрических тел вращения (валов, втулок и т.п. деталей).
В качестве расчётного значения минимального припуска принимается двухсторонний припуск Zi min на размер (на диаметр).
Расчётная формула выглядит следующим образом [2]:
Z i min = 2(Rz(i-1) + T(i-1) + √ (δLi)2 + (δji)2 ) ,
где δLi – смещение оси заготовки в расчётном (опасном) сечении за счёт изогнутости;
δji – сумма квадратов допусков, регламентирующих несоосность обрабатываемой поверхности относительно технологической базы на предшествующей и выполняемой ступенях обработки;
Величина δLi определяется по формуле :
δLi =2·Δуд.i · lx,
где Δуд. – удельная изогнутость;
lx – расстояние от среднего сечения обрабатываемой шейки вала до ближайшей опоры.
Погрешности возникающие при установке, учитываются при расчёте симметричных (двухсторонних) припусков. При расчёте ассиметричных припусков эти погрешности не учитываются, так как они регламентируются полем допуска на выдерживаемый размер (то есть учитываются как погрешности базирования и закрепления при расчёте поля рассеивания суммарной погрешности обработки, которая должна быть равна или меньше допуска на выдерживаемый размер).
1. Определим припуски и операционные размеры для обработки поверхности торцев заготовки в размер 32-0.05 Rz = 10мкм. на токарных операциях 20;25
В качестве расчётного значения минимального припуска принимается односторонний припуск Zi min
Расчётная формула может быть представлена в виде :
Zi min = Rz (i -1) + Ti- 1 + ωф (i-1) , (3)
где ωф (i-1) – неконтролируемая погрешность формы обрабатываемой поверхности, полученная на предшествующей ступени обработки.
Rz (i -1) – шероховатость торцев, полученная на каждой стадии обработки;
Ti- 1 – глубина дефектного слоя по торцам.
Схема обработки поверхности на операции 25 будет выглядеть так:
1. Заготовка: Rz1 = 80 мкм; T1 = 100 мкм; ωф1 = 400 мкм (табл.11П [3]).
2. Получистовое точение:
R z2 = 30 мкм; Т2 = 0; ωф2 = 120 мкм (табл.11П [3]).
3. Чистовое точение:
Rz3 = 10 мкм; T3 = 0 мкм; ωф3 = 0 мкм.
Односторонний припуск на чистовое точение:
Z3 min пр. = Rz2 + T2 + ωф2 = 30 + 0 + 120 = 150 мкм
А3 = (Ад + Z3 min пр. + δAh9)-δAh9 = (32 + 0,15 + 0,062)-0,062 = 32,212-0,062 мм
Принимаю А3 = 32,2-0,062 мм.
Получистовое точение:
Z2 min пр. = Rz1 + T1 + ωф1 = 80 + 100 + 400 = 580 мкм
А2 пр. = (А3 + Z2 min пр. + δAh11)-δAh11 = (32,2 + 0,58 + 0,16)-0,16 = 32,9-0,16 мм
Определим операционный размер при обработке с другой стороны – на операции 20.
На чистовом точении торца:
А3 лев. = (А2 пр. + Z3 min лев. + δAh9) -δAh9 = (32,9 + 0,15 + 0,062)-0,062 = 33,112-0,062 мм
Принимаю: А3 лев. = 33,1-0,062 мм
На получистовом точении:
А2 лев. = (А3 лев. + Z2 min лев. + δAh11) –δAh11 = 33,1 + 0,58 + 0,16 = 33,84-0,16 мм
Принимаю: А2 лев. = 33,8-0,16
А2 лев. = Азаг. = 33,8-0,16 мм
Глубина резания на получистовом точении:
t2 = (33,8 – 33,1) / 2 = 0,35 мм
Глубина резания на чистовом точении:
t3 = (33,1 – 32) / 2 = 0,2 мм
2. Определим припуски и операционные размеры для обработки поверхности отверстия Ø 21,5Н7 Rz =6мкм. на 20.токарной операции
В качестве расчётного значения минимального припуска принимается двухсторонний припуск Zi min .
Схема обработки отверстия:
1. Сверление отверстия:
Rz1= 30 мкм; Т1 = 0; δL1 = 2· Δуд.1 · lx [2] , где
lx – расстояние от среднего сечения обрабатываемой шейки вала до ближайшей опоры;
Δуд. – удельная изогнутость;
Δуд.1 = 0,25 мкм / мм (табл.2П [3])
lx = 10 мм (согласно схеме базирования)
δL1 =2 · 0,25 · 10 = 5 мкм
δj1 = 0,19 мм =190 мкм – смещение оси отверстия относительно технологической базы (табл.9П [3]).
2. Получистовое растачивание:
Rz2 = 10 мкм; Т2 = 0 мкм; δL2 = 0 ; δj2 = 0
3. Чистовое растачивание:
Rz3 = 6 мкм; Т3 = 0 мкм; δL3 = 0 ; δj3 = 0
Расчёт припусков и операционных размеров начинаю с чистового растачивания :
Zmin3 = 2(Rz2 + T2 + √ (δL2)2 + (δj2)2 ) = 2(10 + 0 + 0) = 20 мкм
A3 = (A д - Zmin3 – δAH9)+δAH9 = (21,5 – 0,2 – 0,052) +0,052 = 21,475 +0,052 мм
t3 = (21,5 – 21,475) / 2 = 0,0125 мм
Но минимальная глубина резания при токарной обработке согласно [ ] tmin≥0,1 мм.
Тогда принимаю t3 =0,1 мм и
A3 = (A д -2 t3р – δAH9)+δAH9 = (21,5 – 0,2 – 0,052) +0,052 = 21,25 +0,052 мм
Принимаю A3 = 21,2 мм.
t3 = (21,5 – 21,2) / 2 = 0,15 мм.
При получистовом растачивании:
Zmin2 = 2(Rz1 + T1 + √ (δL1)2 + (δj1)2 ) = 2(30 + 0 + ((5)2 + (190)2)1/2 ) = 440,1 мкм.
Операционный размер на получистовое растачивание :
A2 = (A 3 - Zmin2 – δAH12)+δAH12 = (21,2 – 0,44 – 0,21) +0,21 = 20,55 +0,21 мм.
Принимаю A3 = 20,5 мм, по которому и выбирается сверло для сверления отверстий.
Глубина резания при получистовом растачивании:
t2 = (21,2 – 20,5) / 2 = 0,35 мм.
3. Определим припуски и операционные размеры для обработки поверхности отверстия Ø 22,5+0,023 Rz =5мкм. на 25.токарной операции.
В качестве расчётного значения минимального припуска принимается двухсторонний припуск Zi min .
Схема обработки отверстия:
Т1 = 0; δL1 = 0 ; δj1 = 0,01 ;
2. Чистовое растачивание:
Rz2 = 5 мкм; Т2 = 0; δL2 = 0 ; δj2 = 0
Расчёт припусков и операционных размеров начинаю с чистового растачивания [2]:
Zmin2 = 2(Rz1 + T1 + √ (δL1)2 + (δj1)2 ) = 2(7 + 0 + 0,01 ) = 14,02 мкм
Адет. = А1 = 22,5+0,023 мм
Глубина резания при чистовом растачивании:
t1 = (22,5 – 21,5) / 2 = 0,5 мм. >> Zmin
4. Определим припуски и операционные размеры для обработки поверхности Ø40h8 Rz1 = 5 мкм. на 35.токарной операции.
В качестве расчётного значения минимального припуска принимается двухсторонний припуск Zi min = 2(Rz(i-1) + T(i-1) + √ (δx(i-1) +δx i)2 )
Схема обработки поверхности:
1.Заготовка: Rz1 = 80 мкм; Т1 = 100 мкм; δ.x1 = 0,1 мм.
2. Получистовая обработка:
Rz2 = 30 мкм; Т1 = 0 мкм; δx2 = 0,05мм ;
3. Чистовая обработка:
Ra = 5 мкм; Т3 = 0 мкм; δx3 = 0,01мм.
Находим минимально допустимый припуск на чистовую обработку :
Zmin3 = 2(Rz2 + T2 + √ (δx + δx-1)2 = 2(30 + 0 + 50 + 10) = 180 мкм
Операционный размер на чистовую обработку [2]:
A3 = (A 0 + Zmin3 + δAh9)-δAh9 = (40 + 0,18 + 0,062) -0,062 = 40,24 -0,062 мм
Принимаем A3 =40,3-0,062
Глубина резания:
t3 = (40 – 40,3) / 2 = 0,15 мм.
Находим минимально допустимый припуск на получистовую обработку:
Zmin2 = 2(Rz1 + T1 + √ (δx + δx-1)2 = 2(80 + 100 + 50 + 100) = 660 мкм.
Операционный размер на получистовую обработку:
A2 = (A 3 + Zmin2 + δAh12)+δAh12 = (40,3 +0,66 + 0,25) -0,25 =41,21 -0,25 мм
Принимаем A2 = 42 -0,25 мм.
На прокат холодный A2 = 42 -0,25 мм.
Глубина резания:
t2 = (42 – 40,3) / 2 = 0,85 мм .
4.Техническое нормирование операций технологического
процесса
4.1. Определение режимов резания
В современном приборостроении металлические детали обрабатываются различными методами: обтачивают, строгают, сверлят, фрезеруют, растачивают. При всех этих способах обработки – металл режут. Стружка срезается в результате движений инструмента относительно обрабатываемой детали. Выбор режимов резания должен сочетать весь комплекс параметров, к которым относятся: глубина резания, подача режущего инструмента, скорость резания, мощность.
Сочетание перечисленных факторов даёт наиболее оптимальный вариант трудоёмкости, применение режущего инструмента, оборудования и соблюдения технологического процесса.
I. Расчёт режимов резания для токарной операции (25).
а) Рассчитаем режим резания для сверления отверстия 21,5Н7 мм.
В данном курсовом проекте будем использовать свёрла спиральные с цилиндрическим хвостовиком средней серии по ГОСТ 19543 20,5 мм.
Выбираем подачу для В95:
S = 0,64 мм/об;
Найдём скорость резания при сверлении отверстий [5]:
V = Cv · Dq · Kv / ( Tm · Sy )
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания [5]:
Kv = Kmv · Kиv · Klv ,
где Kmv – коэффициент, на обрабатываемый материал;
Kиv – коэффициент, на инструментальный материал;
Klv – коэффициент, учитывающий глубину сверления.
Сv = 36,3 (табл.28 [5]);
T = 20 мин.(табл.30 [5]);
q = 0,25; m = 0,125; y = 0,55 (табл.28 [5]);
Kmv = 0,8 (табл.4 [5]);
Kиv = 1 (табл.6 [5]);
Klv = 0,75(табл.31 [5] ).
Для сверления отверстия Ø21,5 мм:
V = 36,3 · 21,50,25 · 0,8 · 1 · 0,75 / ( 200,125 · 0,640,55 ) = 41,2 м/мин
Найдём частоту вращения шпинделя [5]:
n = 1000 · V / π · dсв. ;
Частота вращения при сверлении отверстия Ø21,5 мм:
n = 1000 · 41,2 / 3,14 · 21,5 = 610 об / мин
Так как у применяемого нами станка максимальная частота вращения шпинделя nшп = 5000 об/мин, то полученная частота вращения шпинделя нас удовлетворяет.
Осевое усилие при сверлении [5]:
Px = 10 · Cp · Dq · Sy · Kp ,
где Kp = Kmp = 1 (табл.10 [5]) – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой детали.
Cp = 9,8; q = 1; y = 0,7 (табл.32 [5])
Осевое усилие при сверление отверстия Ø21,5 мм:
Px = 10 · 9,8 · 21,51 · 0,640,7 · 1 = 1540 Н
Крутящий момент при сверлении [5]:
Мкр = 10 · См · Dq · Sy · kp
См = 0,0005; q = 2; y = 0,8;
Kp = Kmp = 1 (табл.10 [5])
Крутящий момент при сверлении отверстия Ø21,5 мм:
Мкр = 10 · 0,0005 · 21,52 · 0,640,8 · 1 = 1,6 Н · м
Мощность сверления [5]:
Ne = Mкр · n / 9750 ,
где n – частота вращения инструмента или заготовки, об / мин.
Мощность при сверлении отверстия Ø21,5 мм:
Nэ = 1,6 · 610 / 9750 = 0,1 (кВт)
Условие по мощности [1]:
N/η ≤ Nст,
где η = (0,7÷0,9) – к.п.д. механизма.
Для токарного станка модели 250ИТВМ.01 мощность двигателя
Nст = 3,5 кВт.
N/η = 0,1 / 0,7 = 0,14 ≤ 3,5 кВт, что удовлетворяет условию.
Станок выбран правильно.
б) Расчёт режимов резания для токарной операции при точении левого торца Ø40h8, Rz = 10 мкм.
Расчёт подачи на получистовом проходе [1]:
S = ST · ks · kj · ka · kп · kHB · kr · ky · kB ,
где ST – табличное значение подачи для различных материалов (ST=1мм/об);
ks – коэффициент, характеризующий влияние толщины (S) режущей пластины, но при обработке цветных сплавов ks принять 1,0 независимо от толщины (s) СМП .
kj – коэффициент, характеризующий влияние главного (j =93º ) и вспомогательного (j 1 =7 ) углов резца в плане и угла при вершине (e =80) режущей пластины ( kj =1);
ka – коэффициент, характеризующий влияние заднего угла (a =15º ) резца
(ka =0,8);
kп – коэффициент, характеризующий прочностные свойства твёрдого сплава, соответствующей подгруппы применения (kп = 1,2);
kнв – коэффициент, характеризующий влияние твёрдости обрабатываемой поверхности заготовок, но при обработке цветных сплавов kнв принять 1,0 независимо от твердости (НВ).
kr – коэффициент, характеризующий влияние радиуса вершины
(rB = 0,8 мм) режущей пластины ( kr = 0,9);
ky – коэффициент, характеризующий влияние условий обработки заготовки (средние условия – ky =0,8) ;
kв – коэффициент, характеризующий вид обработки (kв =1);
S = 1 · 1 · 1 · 0,8 · 1,2 · 1 · 0,9 · 0,8 · 1 = 0,69 (мм/об).
На чистовом проходе :
S = √ rв · Rz / 125 = √ 0,8 · 10 / 125 = 0,25 (мм /об);
Скорость резания при точении левого торца на получистовых проходах обрабатываемой заготовки можно определить по формуле:
V = Vт · (10 · S)-0,26 · ( t )-0,16 · kHB · kт · kj · kп · kип · kз,
где Vт – табличное значение скорости резания обрабатываемого материала, полученной в определённых условиях обработки (ТК 20), Vт = 2000 м/мин;
S – подача резания ;
t – глубина резания ;
kHB – поправочный коэффициент, учитывающий разницу табличной и фактической твёрдости (DHB=0) материала обрабатываемой поверхности заготовки (kHB=1);
kт – поправочный коэффициент, учитывающий разницу периода стойкости выбираемого ( Т = 15 мин.) и эталонного ( Тэ =15 мин.) режущих инструментов ( kт =1);
kj – поправочный коэффициент, учитывающий разницу главного угла в плане ( j=93° ) выбираемого и эталонного ( jэ =90° ) режущих инструментов
( kj =1 );
kп – поправочный коэффициент, учитывающий подгруппу (30) применения выбираемого твёрдого сплава (kп=1,2);
kип – поправочный коэффициент, учитывающий влияние износостойкого покрытия режущих пластин (выбираю без покрытия), kип= 0,7
kз – поправочный коэффициент, учитывающий свойства поверхностного слоя заготовки (kз = 1).
При обработке левого торца в размер 32-0.05 на получистовом проходе:
V1 = 2000 · (10 · 0,69)-0,26 · 0,35-0,16 · 1 · 1 · 1 · 1,2 · 0,7 · 1 = 1192 (м/мин);
При обработке левого торца в размер 32-0.05 на чистовом проходе:
V2 = 2000 · (10 · 0,25)-0,26 · 0,2-0,16 · 1 · 1 · 1 · 1,2 · 0,7 · 1 = 1713 (м/мин);
Частоту вращения шпинделя станка можно определить по формуле :
n = 1000 · V / π · d
При получистовом точении:
n1 = 1000 · 1192 / 3,14 · 40 = 9490 (об/мин);
При чистовом точении:
n2 = 1000 · 1713 / 3,14 · 40 = 13638 (об/мин);
Так как у применяемого нами станка модели 250ИТВМ.01 максимальная частота вращения шпинделя nшп = 5000 об/мин. Поэтому из формулы определения частоты вращения шпинделя определим скорость V1,2 [1]:
n1,2 = 1000 · V / π · d => V1,2 = π · d · n1,2 / 1000
V1,2 = 3,14 · 40 · 5000 / 1000 = 628 (м/мин)
Тангенциальную составляющую силы резания при точении можно определить по формуле :
Pz = t · S · kc0,4 · (0,4 / S · sin j)0,29 · k1 · k2 · k3,
где t и S – соответственно глубина резания подача;
kc0,4 – удельное значение силы резания при толщине среза материала заготовки 0,4 мм (kc0,4=825 H/мм2 );
k1 = (rв/2) – коэффициент, учитывающий влияние радиуса вершины режущей СМП (k1 = 0,4 );
k2 – коэффициент, учитывающий влияние переднего угла (gи) резца
(k2 = 1);
k3 – коэффициент, учитывающий влияние износа (h3=0,3) пластины по задней поверхности (k3=1,15).
Тангенциальная составляющая силы резания при получистовом точении:
Pz1 = 0,35 · 0,4 · 825 · (0,4 / 0,4 · sin 90°)0,29 · 0,4 · 1 · 1,15 = 57,7 (H);
Тангенциальная составляющая силы резания при чистовом точении:
Pz2 = 0,2 · 0,25 · 825 · (0,4 / 0,25 · sin 90°)0,29 · 0,4 · 1 · 1,15 = 21,7 (H).
Мощность резания при точении :
N = Pz · V / 60 · 1020
Мощность резания при получистовом точении:
N1 = Pz1 · V1 / 60 · 1020 = 57,7 · 628 / 60 · 1020 = 0,59 (кВт) << Nст
Мощность резания при чистовом точении:
N2 = Pz2 · V2 / 60 · 1020 = 21,7 · 628 / 60 · 1020 = 0,22 (кВт) << Nст
Для токарного станка модели 250ИТВМ.01 мощность двигателя Nст = 3,5 кВт.
с) Расчёт режимов резания для токарной операции 20 при растачивании отверстия Ø22,5+0,023 Ø22,5
На чистовом проходе :
S = √ rв · Rz / 125 = √ 0,2 · 5 / 125 = 0,09 (мм /об);
Скорость резания при растачивании отверстия Ø22,5+0,023 на чистовом проходе можно определить по формуле :
V = Vт · (10 · S)-0,26 · ( t )-0,16 · kHB · kт · kj · kп · kип · kз,
Vт = 2000 м/мин; kHB = 1; kт = 1; kj = 1; kп = 1,2; kип = 0,7; kз = 1.
При расточке отверстия Ø22,5+0,023 на чистовом проходе:
V = 2000 · (10 · 0,09)-0,26 · 0,5-0,16 · 1 · 1 · 1 · 0,8 · 0,7 · 1 = 1929 (м/мин);
Определим частоту вращения шпинделя станка при чистовом точении:
n = 1000 · 1929 / 3,14 · 22,5 = 27303 (об/мин);
Так как у применяемого нами станка максимальная частота вращения шпинделя nшп = 5000 об/мин. , то из формулы определения частоты вращения шпинделя определим скорость V1 [1]:
V = 3,14 · 22,5 · 5000 / 1000 = 353,3 (м/мин)
Тангенциальную составляющую силы резания при растачивании определим по формуле :
kc0,4 = 825 H/мм2; k1 = 0,4; k2 = 1; k3=1,15.
Pz = 0,5 · 0,09 · 825 · (0,4 / 0,09 · sin 90°)0,29 · 0,4 · 1 · 1,15 = 26,3 (H);
Мощность резания при чистовом растачивании :
N = Pz · V / 60 · 1020 = 26,3 · 353,3 / 60 · 1020 = 0,15 (кВт).
После расчета мощности резания необходимо проверить условие:
N/h £ Nст , (3.1.14)
где Ncт – мощность электродвигателя привода главного
движения выбранного станка;
h - к.п.д. механизма главного движения выбранного
станка (0,7 – 0,9).
N/η = 0,15 / 0,7 = 0,21 ≤ 3,5 кВт, что удовлетворяет условию.
Станок выбран правильно.
II. Расчёт режимов резания для сверлильной операции (30).
Рассчитаем режимы резания для сверления отверстий 1,1мм, 4,2мм, 6мм. В данном курсовом проекте будем использовать свёрла спиральные с цилиндрическим хвостовиком средней серии по ГОСТ 19543 1,1мм ,
4,2мм, 6мм класс В.
Выбираем подачу для В95:
S 1 = 0,03 мм/об; S 2 = 0,13 мм/об;
S3 = 0,18 мм/об.
Найдём скорость резания при сверлении отверстий [5]:
V = Cv · Dq · Kv / ( Tm · Sy )
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания [5]:
Kv = Kmv · Kиv · Klv ,
где Kmv – коэффициент, на обрабатываемый материал;
Kиv – коэффициент, на инструментальный материал;
Klv – коэффициент, учитывающий глубину сверления.
Сv = 36,3 (табл.28 [5]);
T1,2 = 20 мин.; T3 = 35 мин. (табл.30 [5]);
q = 0,25; m = 0,125; y = 0,55 (табл.28 [5]);
Kmv = 0,8 (табл.4 [5]);
Kиv = 1 (табл.6 [5]);
Klv1 = 0,75; Klv2 = 0,3; Klv3 = 1 (табл.31 [5] ).
Для сверления отверстия Ø1,1 мм:
V1 = 36,3 · 1,10,25 · 0,8 · 1 · 0,75 / ( 200,125 · 0,030,55 ) = 105,5 м/мин
Для сверления отверстия Ø4,2 мм:
V2 = 36,3 · 4,20,25 · 0,8 · 1 · 0,3 / ( 200,125 · 0,130,55 ) = 26,3 м/мин
Для сверления отверстия Ø6 мм:
V3 = 36,3 · 60,25 · 0,8 · 1 · 1 / ( 350,125 · 0,180,55 ) = 74,8 м/мин
Найдём частоту вращения шпинделя [5]:
n = 1000 · V / π · dсв. ;
Частота вращения при сверлении отверстия Ø1,1 мм:
n1 = 1000 · 105,5 / 3,14 · 1,1 = 30544 об / мин
Частота вращения при сверлении отверстия Ø4.2 мм:
n2 = 1000 · 26,3 / 3,14 · 4,2 = 1994 об / мин
Частота вращения при сверлении отверстия Ø6 мм:
N3 = 1000 · 74,8 / 3,14 · 6 = 3970 об / мин
У применяемого нами сверлильного станка модели 2А- 106 максимальная частота вращения nmax = 9000 об / мин. Поэтому т.к. частота вращения при сверлении отверстия Ø1,1 мм больше максимальной, то из формулы [5]:
n = 1000 · V / π · dсв. => V = π · n · dсв. / 1000
Скорость резания при сверлении отверстия Ø1.1 мм:
V1 = 3,14 · 9000 · 1,1 / 1000 = 31,1 м / мин
Осевое усилие при сверлении [5]:
Px = 10 · Cp · Dq · Sy · Kp ,
где Kp = Kmp = 1 (табл.10 [5]) – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой детали.
Cp = 9,8; q = 1; y = 0,7 (табл.32 [5])
Осевое усилие при сверление отверстия Ø1,1 мм:
Px1 = 10 · 9,8 · 1,11 · 0,030,7 · 1 = 9,2 Н
Осевое усилие при сверление отверстия Ø4,2 мм:
Px2 = 10 · 9,8 · 4,21 · 0,130,7 · 1 = 98,7 Н
Осевое усилие при сверление отверстия Ø6 мм:
Px3 = 10 · 9,8 · 61 · 0,180,7 · 1 = 177 Н
Крутящий момент при сверлении [5]:
Мкр = 10 · См · Dq · Sy · kp
См = 0,005; q = 2; y = 0,8;
Kp = Kmp = 1 (табл.10 [5])
Крутящий момент при сверлении отверстия Ø1,1 мм:
Мкр1 = 10 · 0,005 · 1,12 · 0,030,8 · 1 = 0,004 Н · м
Крутящий момент при сверлении отверстия Ø4,2 мм:
Мкр2 = 10 · 0,005 ·4,22 · 0,130,8 · 1 = 0,17 Н · м
Крутящий момент при сверлении отверстия Ø6 мм:
Мкр3 = 10 · 0,005 · 62 · 0,180,8 · 1 = 0,46 Н · м
Мощность сверления [5]:
Ne = Mкр · n / 9750 ,
где n – частота вращения инструмента или заготовки, об / мин.
Мощность при сверлении отверстия Ø1,1 мм:
Nэ1 = 0,004 · 9000 / 9750 = 0,0037 (кВт)
Мощность при сверлении отверстия Ø4,2 мм:
Nэ2 = 0,17 · 1994 / 9750 = 0,034 (кВт)
Мощность при сверлении отверстия Ø6 мм:
Nэ3 = 0,46 · 3970 / 9750 = 0,2 (кВт)
Для настольно – сверлильного станка 2А – 106 мощность электродвигателя
N = 0,4 кВт, что является оптимальным параметром на данной сверлильной операции, исходя из выше приведённого расчёта.
III. Расчёт режимов резания для токарной операции (35) при точении поверхности Ø22,5 с 2-х сторон( на 4,5мм и 7мм ).
Rz = 10 мкм, rB = 0,2 мм.
На чистовом проходе :
S = √ rв · Rz / 125 = √ 0,2 · 10 / 125 = 0,12 (мм /об);
Скорость резания при растачивании поверхности Ø32-0,05 на чистовом проходе можно определить по формуле :
V = Vт · (10 · S)-0,26 · ( t )-0,16 · kHB · kт · kj · kп · kип · kз,
Vт = 2000 м/мин; kHB = 1; kт = 1; kj = 1; kп = 1,2; kип = 0,7; kз = 1.
При расточке поверхности Ø32,5-0,05 на чистовом проходе:
V = 2000 · (10 · 0,12)-0,26 · 0,5-0,16 · 1 · 1 · 1 · 0,8 · 0,7 · 1 = 1193 (м/мин);
Определим частоту вращения шпинделя станка при чистовом точении:
n = 1000 · 1193 / 3,14 · 32 = 11873 (об/мин);
Так как у применяемого нами станка максимальная частота вращения шпинделя nшп = 5000 об/мин. , то из формулы определения частоты вращения шпинделя определим скорость V1 [1]:
V = 3,14 · 32 · 5000 / 1000 = 502,4 (м/мин)
Тангенциальную составляющую силы резания при растачивании определим по формуле :
kc0,4 = 825 H/мм2; k1 = 0,4; k2 = 1; k3=1,15.
Pz = 0,5 · 0,12 · 825 · (0,4 / 0,12 · sin 90°)0,29 · 0,4 · 1 · 1,15 = 32,3 (H);
Мощность резания при чистовом растачивании :
N = Pz · V / 60 · 1020 = 32,3 · 502,4 / 60 · 1020 = 0,26 (кВт).
После расчета мощности резания необходимо проверить условие:
N/h £ Nст , (3.1.14)
где Ncт – мощность электродвигателя привода главного
движения выбранного станка;
h - к.п.д. механизма главного движения выбранного
станка (0,7 – 0,9).
N/η = 0,26 / 0,7 = 0,37 ≤ 3,5 кВт, что удовлетворяет условию.
Станок выбран правильно.
IV. Расчёт режимов резания для долбёжной операции (40).
Принимаем подачу для данной операции:
S = 0,03 мм/дв.х.
Принимаем для алюмин. сплава:
nдв.х./мин = 500 дв.х./мин.
тогда время 1 дв. хода :
t1 дв = 60 / 500 = 0,12 c
Принимаем время прямого хода t1 = 0,5 t дв.х. = 0,06 с
Мах. скорость резания
Vмах = lx / t1 ,где
lx - длину хода резца :
lx = lдет. + lн + lп ,
где lн – длина недобега;
lп – длина перебега;
lдет. – длина детали.
lн = lп =5 (мм)
lx = 32 + 5 + 5 = 42 мм = 0,042 м ,то
Vмах = lx / t1 = 0,042 / 0,06 = 0,7 м/с = 42 м/мин.
4.2. Определение штучно – калькуляционного времени.
Целью технического нормирования является установление времени, необходимого для выполнения каждой операции технологического процесса. Это время называется нормой времени. Техническое нормирование включает в себя: установление норм времени, норм выработки, норм обслуживания. Исходя из рациональных приёмов организации труда.
Норма штучного времени – это время выполнения одной технологической операции над одной деталью.
Норма штучно – калькуляционного времени для выполнения операции определяется по формуле [7]:
Tшт.-к. = Тп.з. / Nп + Тшт ,
где Тп.з = (10…20) – подготовительно – заключительное время устанавливается на партию деталей, исходя из конкретных условий производства. Сюда входят: ознакомление с работой, настройка станка, сдача работы и т.д.
Nп – размер партии одновременно запускаемой в производство:
Nп = 500 / 12 = 45 шт.
Тшт = Тосн + Твсп + Тобсл + Тотд,
Тосн – основное время;
Твсп – вспомогательное время;
Тобсл – время технического обслуживания рабочего времени;
Тотд – время отдыха.
4.2.1. Расчёт штучного времени на токарной операции 20 при сверлении отверстия Ø21,5Н7, точении торца Ø40h8 и растачивании отверстия Ø22,5 на глубину 4 мм.
1. при сверлении отверстия Ø21,5Н7 на глубину 32,94 мм:
Тосн. = (l + lвр. + lп) / (n · S)
где l = 32,94 мм – длина обработки;
lп = 1 мм – длина перебега;
S = 0,64 мм/об – подача при получистовом точении;
n = 9000 об/мин – число оборотов шпинделя станка;
lвр = – величина врезания инструмента;
Величина врезания при сверлении определяется по формуле [5]:
lвр = d/2 ·tg φ + 1+1,
где φ = 60º - главный угол в плане.
lвр = 20 / 2 ·tg 60º + 1+1 = 7,9 мм ;
Тосн.1 = ( 7,9+32,94 + 1) /(9000 · 0,64) = 0,007 мин.
2. при точении торца Ø40h8:
Основное технологическое время рассчитывается по формуле [7]:
Тосн. = (l + lвр. + lп) / (n1 · S1) + (l + lвр. + lп) / (n2 · S2)
где l = 20 мм – длина обработки;
lвр = 1 мм – величина врезания инструмента;
lп = 1 мм – длина перебега;
n1 = n2 = 5000 об/мин – число оборотов шпинделя станка;
S1 = 0,69 мм/об – подача при получистовом точении;
S2 = 0,25 мм/об – подача при чистовом точении;
Тосн.2 = (20 + 1+ 1) · / (5000 · 0,69) + (20 +1+ 1) · / (5000 · 0,25) = 0,02 мин.
3. при растачивании отверстия Ø22,5 на глубину 4 мм.
l = 4 мм; lвр = 1 мм; n = 5000 об/мин; lп = 1 мм;
S = 0,09 мм/об;
Тосн.3 = (4 + 1 +1 ) / (5000 · 0,09) = 0,01 мин.
4. при растачивании отверстия Ø22,5 на глубину 3 мм.
l = 3 мм; lвр = 1 мм; n = 5000 об/мин; lп = 0 мм;
S = 0,09 мм/об;
Тосн.4 = (3 + 1 ) / (5000 · 0,09) = 0,008 мин.
ΣТосн = Тосн.1 + Тосн.2 + Тосн.3 +Тосн.4 = 0,007 + 2 ·0,02 + 0,008 + 0,01 = 0,065 мин.
Твсп. складывается из следующих элементов :
- установка и снятие детали – 0,15 мин;
- время подвода, отвода инструмента и управления станком можно определить по следующей формуле:
t = ( lп + lо + D/2 ) / Sхолостого хода ,
где lп = 100 мм – длина подвода;
lо = 100 мм – длина отвода;
Sхолостого хода = 3000…5000 мм / мин
t = ( 100 + 100 + 40/2 ) / 3000 = 0,07 мин
- замеры – 0,15 мин;
- очистка приспособления и детали от стружки – 0,1 мин.
Твсп. = 0,15 + 0,07 + 0,15 + 0,1 = 0,47 мин.
Определим время технического обслуживания рабочего времени и время отдыха рабочего [7]:
ΣТосн = 0,065 мин.
Твсп. = 0,47 мин.
Тобс. = (0,04…0,08) · (Тосн. + Твсп.) = 0,07 · (0,065 + 0,47) = 0,037 мин.
Тотд. = (0,02…0,025) · (Тосн. + Твсп.) = 0,025 · (0,065 + 0,47) = 0,01 мин.
Тшт.-к. = 10 / 45 + 0,065 + 0,47 + 0,037 + 0,01 = 0,8 мин.
4.2.2. Расчёт штучного времени при сверлении (операции 30):
1. сверлятся 12 отверстий Ø4,2Н12 на всю длину детали.
l1 = 32 мм; n = 9000 об/мин; S1 = 0,13 мм/об .
Величина врезания при сверлении определяется по формуле [5]:
lвр = d/2 · tg φ + 2,
где φ = 60º - главный угол в плане.
lвр = 4,2 / 2 · ctg 60º + 2 = 3,2 мм
12Тосн.1 = 12 · (32 + 3,2) / (9000 · 0,13) = 0,36 мин.
2. сверлятся 6 отверстий Ø6Н12 на глубину 12 .
l2 = 12 мм; n = 9000 об/мин; S2 = 0,18 мм/об .
lвр = 6 / 2 · ctg 60º + 2 = 3,7 мм
6Тосн.2 = 6 · (12 + 3,7) /(9000 · 0,18) = 0,06 мин.
3. сверлятся 12 отверстий Ø1,1Н12 на глубину 6 мм.
l5 = 6 мм; n = 9000 об/мин; S5 = 0,03 мм/об.
lвр = 1,1 / 2 · ctg 60º + 2 =2,3 мм
12Тосн.5 = 12 · (6 + 2,3) / (9000 · 0,03) = 0,3 мин.
ΣТосн = Тосн.1 + Тосн.2 + Тосн.3 + Тосн.4 = 0,36 + 0,06 + 0,3 =
=0,7 мин.
Твсп. = 0,15 + 0,47 + 0,45 + 0,1 = 1,1 мин.
Тобс. = 0,05 · (0,7 + 1,1) = 0,09 мин.
Тотд. = 0,025 · (7,7 + 1,1) = 0,045 мин.
Тшт.-к. = 10 / 45 + 0,7 + 1,1 + 0,09 + 0,045 = 2,1 мин.
4.2.4. Расчёт штучного времени на долбёжной (операции 60):
l = 13 мм; lвр = 1 мм; n = 600 об/мин; S = 0,03 мм/об; .
6Тосн. = 6 · (13 + 1)/(600 · 0,03) = 4,6 мин.
Твсп. = 0,15 + 0,07 + 0,5 + 0,1 = 0,82 мин.
Тобс. = 0,06 · (4,6 + 0,82) = 0,3 мин.
Тотд. = 0,025 · (4,6 + 0,82) = 0,13 мин.
Тшт.-к. = 10 / 45 + 4,6 + 0,82 + 0,3 + 0,13 = 6 мин.
Для всех остальных операций механической обработки нормы времени выбираются по укрупнённым нормативам и заносятся в таблицу.
Таблица 4.2.
Нормативы времени для операций механической обработки детали типа «Корпус».
|
№ операции |
Наименование операции |
Тшт.к., мин. |
|
20 и 25 |
Токарная |
0,8 |
|
30 |
Сверлильная |
2,1 |
|
35 |
Токарная |
1,1 |
|
55 |
Резьбонарезная |
3 |
|
60 |
Долбёжная |
6 |
|
65 |
Слесарная |
1,6 |
|
ΣТшт., мин. |
15,6 |
5. Анализ и расчет спроектированной технологической оснастки
5.1. Описание технологической оснастки.
Приспособление токарное - чертёж приспособления
УКП 08.04.22.02
Мембранные двусторонние оправки применяются для ориентирования оси по схеме, исключающей погрешность базирования. С помощью токарной операции подрезается левый торец и обеспечивается размер 32-0,05. с левого торца растачивается отверстие Ø21,5 до Ø22,5. В шпиндель станка вставляется конус Морзе 5 и затягивается затягом. Гайка 2 служит для снятия оправки со шпинделя станка. Деталь одевается на оправку с тарельчатыми пружинами. На корпус 3 одевается кольцо 4. За счет перемещения штока 7 влево подвижная часть приспособления с втулкой 5 упирается в кольцо 4. Оправки 6 разжимаются и зажимают деталь. Ø15 является упором, можно регулировать зажимные втулки. По посадке Ø8 движется шток.
Кондуктор – чертёж приспособления
УКП 08.04.22.03
Кондуктор такого типа применяют для заготовок, имеющих сквозное центральное отверстие достаточного диаметра для прохода крепежного болта.
Кондуктор состоит из верхней и нижней плиты. На основании 1 закреплена вертикальная стойка винтом 5. Стойка является фиксатором для съемной плиты, а для детали базой. Для угловой фиксации плиты есть боковая стойка 4. Верхнюю плиту ставим в паз. Съемная плита 2 ложится на деталь, крепиться гайкой через откидную шайбу 7. ножки сверху и снизу предназначены для того, чтобы приспособление на столе станка было устойчиво. Под резъбу Ø1,4 сверлятся отверстия Ø1,11 с двух сторон (сверху и снизу в плите); Ø4,2 сквозное с низу, отверстия наверху для выхода сверла. Вынимаем быстросменные втулки, поворачивая их вокруг оси и поднимая вверх, вытаскиваем. Потом сверлим отверстие Ø6.
Приспособление долбёжное - чертёж приспособления
УКП 08.04.22.04
Приспособление устанавливается на станок Ø22,5. Основание 1 устанавливается на станок и фиксируется центральным фиксатором 4. Фиксаторы 4, 5, 7 запрессованы. На основании закреплен корпус 2 шестью винтами 10. Винты с внутренним шестигранником. Цанга 6 имеет шесть прорезей, которые сделаны шире, чем пазы у детали, те в свою очередь шире, чем резец. Лепестки цанги зажимают деталь, центрируя ее. Предусмотрен ромбический палец, который входит в отверстие. Крепление осуществляется накидной гайкой 3, которая наворачивается на резъбу корпуса. Гайка навинчивается на корпус 2 от руки без заеданий.
5.2. Расчёт погрешностей базирования детали.
5.2.1. При токарной обработки отв. Ø21,5Н7 на приспособлении ( см. чертеж УПК.08.04.22.01).
При установки заготовки на разжимную оправку на размер поверхности Ø21,5Н7 вдоль оси возникает погрешность базирования, которая определяется по формуле [4]:
∆б = 2Нз · tg∆β ,
где Нз = 3 мм – глубина отверстия;
∆β – половина поля допуска на неперпендикулярность оси отверстия к торцевой плоскости, на которую установлена заготовка ∆β=0,005мм (см. чертеж токарного приспособления),то tg Δβ = 0,01/21,5.
Δб = 2 · 3 · 0,005 / 21,5 = 0,001 мм
5.2.2. При сверлении в кондукторе
Заготовка устанавливается по Ø21,5Н7 и правому торцу (также как в токарном приспособлении).
Погрешность базирования для углового размера 60° ± 20´ определяется по формуле [4]:
∆б = 4arctg · {((δ02 + δп2)1/2 ·sin α/2) / 2R – (( δ02 + δп2)1/2 ·cos α/2)} ,
где δ0 = 0,021 мм и δп = 0,018 мм– соответственно поля допусков на диаметр отверстия заготовки и фиксатора;
R = 16 мм – расстояние осей обрабатываемых отверстий от оси базового отверстия;
α – номинальный размер угла.
∆б =4arctg · {((0,0212 + 0,0182)1/2 · sin 60°/2) / [2 ·16 – ((0,0212 + 0,0182)1/2 ·
· cos 60°/2)]} = 0,1°= 0,6 / < [ 20 / ]
5.2.3.При долблении 6 пазов шириной 1,8мм на долбёжном приспособление (см. чертеж УПК.08.04.22.03).
Заготовка устанавливается по Ø32 и торцу прилегающему к поверхности Ø40H8 и отверстию Ø4,2.Т.е. ось симметрии отверстия заготовки ориентируется фиксатором, а торцевая плоскость совмещается с плоскостью приспособления. В этом случае погрешность базирования на угловой размер 60° ± 20´ для того чтобы обеспечить несоосность 0,02(см. чертеж данного приспособления) определяется по формуле [4]:
∆б = √δ02 + δп2 + (2Н · tg∆β)2 ,
где δ0 = 0,008 мм и δп = 0,006 мм – соответственно поля допусков на диаметр отверстия заготовки и фиксатора.
Н = 13 мм – глубина обработки паза;
∆β – половина поля допуска на неперпендикулярность оси отверстия к торцевой плоскости, на которую установлена заготовка, tg Δβ = 0,005/4,2.
∆б = √0,0082 + 0,0062 + (2 ·13 · 0,005/4,2 )2 = 0,03 мм
5.3. Расчет зажимных усилий.
К заготовке с одной стороны приложены сила тяжести и силы, возникающие в процессе обработки, с другой – искомые зажимные силы и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранить равновесие.
5.3.1.Расчет зажимных усилий на токарной операции при закреплении заготовки на разжимной оправки.
Максимальный посадочный зазор между заготовкой и установочной поверхностью втулки (до зажима).При зажиме по внутренней поверхности[6]:
δmax = Dизд.max – Dвт.min
Dизд. = 21,5Н7 = 21,5+0,025
Dвт. = 21,5f6 = 21,5-0,016 (по скользящей посадке)
δmax = 21,525 – 21,484 = 0,041 мм
Схема установки, крепления и действия сил на заготовку приведена
Допустимое приращение диаметра установочной втулки[6]:
ΔDдоп. = D · σ0,05 / E
σ0,05 = 50 ÷ 70 кг/мм2
Е = 21000 кгс/мм2
D – номинальный диаметр втулки в мм
ΔDдоп. = 21,5 · 60 / 21000 = 0,06 мм;
Натяг при зажиме заготовки[6]:
σнатяга = ΔD – σmax
σнатяга = 0,06 – 0,045 = 0,015 мм;
Толщина стенки установочной поверхности втулки b:
при D < 50; l > 0,5D
b = 0,015D + 0,5
b = 0,015 · 21,5 + 0,5 = 0,82 мм
Усилие зажима в кгс, противодействующее смещению заготовки[6]:
P = (100 · 2 · b) · (2 · b / D)1/2 · σнатяга · D,
где b и D – в см; σнатяга – в мм.
P = (100 · 2 · 0,082) · (2 · 0,082 / 2,15)1/2 · 0,015 · 2,15 = 0,15 кгс
Передаваемый крутящий момент в кгс·см [6]:
M = 100 · D · b · (2 · b / D)1/2 · σнатяга ,
где b и D – в см; σнатяга – в мм.
M = 100 · 2,15 · 0,082 · (2 · 0,082 / 2,15)1/2 · 0,015 = 0,08 кгс · см
5.3.2.Расчет зажимных усилий на сверлильной операции при закреплении заготовки в кондукторе.
Условие надежного закрепления имеют вид:
Мтр≥Мкр ,
где Мкр - крутящий момент, возникающий при сверлении, Мкр=460Нмм (определено в п.4.1) ;
Схема установки, крепления и действия сил на заготовку приведена
и зная что: получаем:
Далее Мтр=Кн· Мкр, где Кн=2,5 - коэффициент запаса , получаем
Отсюда выражаем осевую силу закрепления заготовки:
Найдем усилие зажима, передаваемое гайкой:
Q = Pи·L / [rср·tg(α + φ) + 0,33 · f ·{D3н-D3в}/{D2н-D2в}],
где Q= Pз - т.к. усилие Q передается торцом гайки;
L – длина ключа или рукоятки (L = 16 мм);
Dн = 16 мм и Dв = 7 мм – наружный и внутренний диаметры опорного торца гайки;
rср – средний радиус резьбы (rср = 3,6 мм);
- угол подъема витка резьбы ( = 2°30´);
- угол трения в резьбовой паре ( = 6°35´);
f – коэффициент трения на торце гайки (f = 0,1).
Сила на рукоятки ключа вычисляется по формуле:
Pи = Q · [rср · tg(α + φ) + 0,3 · f · {D3н - D3в}/{D2н - D2в}] / (L),
Pи = 71,8 · [ 3,6 · tg(2°30´ + 6°35´) + 0,33 · 0,1·{163 - 73}/{162 - 72}] / 16 = 5,1 кГ
5,1кГ<12кГ - т.к. для ручных зажимов значение Pи не должно превышать 12кГ.
Момент на гайке: М = Ри · L M = 5,1 · 16 = 81,6 кГмм
5.3.2. Долбёжное приспособление.
Условие надежного закрепления имеют вид:
ΣFтр. =
Так как материал одинаковый, то условие надёжности выглядит так:
Ру = ΣFтр.
Fтр. = Рз · f
ΣFтр. = 2 · Рз · f = kн · Ру
Ссылаясь на справочник технолога машиностроителя, принимаем:
Ру = 12 кГ – предельная cила на рукоятки ключа
Рз = kн · Ру / 2 · f = 0,6 · 1,2 / 2 · 0,1 = 36 кГ
Найдем усилие зажима, передаваемое гайкой:
Q = Pи · L / [rср · tg(α + φ) + 0,3 · f · {D3н - D3в}/{D2н - D2в}],
где Q = Pз
d – номинальный диаметр резьбы (d = 10 мм);
L – диаметр ключа или рукоятки (L = 60 мм);
Dн и Dв - наружный и внутренний диаметры опорного торца гайки
rср – средний радиус резьбы (rср = 4,5 мм);
- угол подъема резьбы ( = 2°30´);
- угол трения в резьбовом соединении ( = 6°35´);
f – коэффициент трения на торце гайки (f = 0,1).
Pи=Q · [rср · tg(α + φ) + 0,3 · {D3н - D3в}/{D2н - D2в}] / (L),
Pи = 36 · [ 4,5 · tg(2°30´ + 6°35´) + 0,33 · 0,1 · {163 - 73}/{162 - 72}] / (60) = 1 кГ
1 кГ < 12 кГ
Момент на гайке:
М = Ри · L M = 1 ·60 = 60 кГмм
6. Проектно - точностные расчеты технологического процесса
6.1. Расчет настроечного размера
Обработка отверстия Ø22,5+0,023 (токарная операция).
При обработке по промерам настроечный размер определяется по формуле:
Dн = [Dmax – 0,5 √∆н2 + ∆м2 + ∆см2 + 2(∆о.ср. - ∆Т)] ± 0,5·∆н,
где Dmax = 22,523 мм – наибольшее значение диаметра отверстия в пределах заданного допуска;
∆н – погрешность настройки станка на заданный размер Dн
∆м = 0,04 мм (табл.1 [4]) – погрешность мгновенного рассеивания;
∆см – погрешность смещения центра группирования размеров пробных заготовок от размера, соответствующего истинному центру группирования размеров всех заготовок обработанных с данной настройки;
∆о.ср – среднее значение отжима заготовки под действием составляющих силы резания, направленной перпендикулярно к обрабатываемой поверхности;
∆Т = 0,005 мм – погрешности, вызываемые температурными деформациями инструмента, станка, приспособления и заготовки.
Погрешность настройки определяется по формуле [4]:
∆н = √2 · ∆рег2 + ∆изм.2,
где ∆рег = 0,01 мм – погрешность регулирующих устройств станка; значение ∆рег принимают равным цене деления лимба станка;
∆изм. = 0,01 мм – погрешность измерения;
∆н = √2 · 0,012 + 0,012 = 0,017 мм
Значение ∆см определяется по формуле [4]:
∆см = ∆м / √m
где m = 3 штук – число пробных деталей;
∆см = 0,017 / √3 = 0,01 мм
Значение ∆о.ср определяется по формуле:
∆о.ср = Ср · S0,75 · t / ( 3 · J ),
где Ср – коэффициент , характеризующий среднее значение сопротивляемости обрабатываемого материала резанию, то Ср =60 ( табл.4 [4]);
S = 0,09мм/об. – подача при токарной обработки ( см стр. 26 ) ;
t = 0,5мм – глубина резания ( см. стр. 19 пункт 3 “расчет припусков”) ;
J = - жесткость системы станок, приспособление , заготовка и инструмент;
Тогда ∆о.ср = 60 · 0,090,75 ·0,5/(3· ) =
Dн = [22,523 – 0,5 √0,000289 + 0,0016 +0,0001 + 2(∆о.ср. - 0,005)] ± 0,5·0,017=
6.2.Определение поля рассеяния суммарной погрешности обработки.
6.2.1. Обработка отверстия Ø22,5+0,023 (токарная операция).
Погрешность обработки определяется по формуле [4]:
∆ = √∆м2 + ∆см.2 +2 · ∆рег2 + ∆изм.2 + 2 ·( ∆изн + ∆ст ) ,
где ∆м – мгновенное поле рассеивания для станка токарно-винторезного модели 250ИТВМ.01, принимаю ∆м = 0,005мм.
- погрешность смещения центра группирования детали , а m=3 - число настроечных деталей.
∆рег = 0,005 мм – погрешность регулирующих устройств станка; значение ∆рег принимают равным цене деления лимба станка;
∆изм. = 0,006 мм (табл.1 [5]) – погрешность измерения штангенциркулем ц.д. 0.01 мм. (мод. 124011);
– величина погрешности износа инструмента
U0 – относительный износ
U0 =0,004 мм/км
;
d = 22,5мм диаметр обработки
l = 4мм длина обрабатываемой поверхности
S = 0,09 мм/об. – подача;
∆ст = 0,001 мм – погрешность, связанная с неточностью станка
Пусть ∆X н = 0,01 - погрешность, связанная с неточностью станка при обработки размера 300мм. То у нас 0,01 - 300мм
X - 30мм , откуда X = 0,001мм = ∆ст
Допуск на размер Ø22,5+0,023 составляет δ = 0,023 мм. Для выполнения требований, предъявляемых к точности размеров должно выполняться неравенство:
∆ ≤ δ
∆ = 0,013 ≤ δ = 0,023 – удовлетворяет условию.
6.2.2. Расчёт погрешности обработки для размера 60° ± 20´ (сверление в кондукторе на 30. операции Dотв. = 4,2 мм ) определяется по формуле[4]:
∆ =0,9 √ K2 Zсл. п + ∆э2 + K(Zг + Zг. п + Zизн),
где K – коэффициент для втулок [4]:
K = 2(0,5Нвт + а + Нз)/Нвт ,
где Нвт = 8 мм – высота направляющей втулки
а = 1,2 мм – зазор между торцом втулки и заготовки. Значение а
принимается равным 0,3d (d- диаметр сверла), но не менее 0,5мм
Нз = 32 мм – глубина отверстия
K = 2(0,5 · 8 + 1,2 + 32)/30 = 2,48 ;
Zсл.п – сумма квадратов полей допусков на диаметры сверла и отверстия втулки [4]:
Zсл.п = δс2 + δвт2 + δнар2 + δпр2 ,
где δнар = 0,012 мм и δпр = 0,008 мм – поля допусков на наружный диаметр сменной втулки и диаметр отверстия запрессованной втулки
δс = 0,018 мм и δвт = 0,012 мм – поля допусков на диаметры сверла и отверстия втулки, То Zсл.п = 0,0182 + 0,0122 + 0,0122 + 0,0082 = 0,000676 мм;
∆э – погрешность, вызываемая эксцентриситетом оси отверстия втулки относительно оси её наружной поверхности [4]:
∆э2 = √(2Э)2 + (2Э)2 ≈ 2,8 · Э = 2,8 · 0,0025 = 0,007 мм
Значение Э принимают равным 0,0025мм;
Zг = 0,012 мм – гарантированный зазор между сверлом и втулкой;
Zг.п = 0,05 мм – гарантированный зазор между сменной и запрессованной втулкой;
Zизн = 0,015 мм – допустимое увеличение диаметра отверстия направляющей втулки (из – за износа);
∆1 =0,9 √2,482 · 0,000676 + 0,0072 + 2,48 · ( + + 0,015) = мм;
Далее определяем угла, возникающая от не совмещения осей просверленных отверстий с осями соответствующих отверстий втулки[4]:
∆(α) = 2 √ 2 · arctg ∆1 / 2R ,
где R = 16 мм – расстояние осей обрабатываемых отверстий от оси базового отверстия.
∆(α) = 2 √ 2 · arctg / 2 · 16 = {2}´
∆ ={ 2´} < δ = 20´ – удовлетворяет условию ∆ ≤ δ.
Литература
7. Конспект лекций по курсу «Основы технологии».