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
Выбор методов получения исходной заготовки оказывает большое влияние на решение важной задачи экономии металла. При выборе метода следует учитывать потери металла, связанные с этими методами. Общие потери металла при изготовлении деталей в значительной мере зависят от конфигурации изделия, от точности размеров и формы, а также от шероховатости поверхности исходных заготовок, так как все эти параметры непосредственно влияют на величину припусков на механическую обработку.
Метод получения заготовки определяется:
Анализируя конструктивные и технологические особенности детали, можно сделать вывод, что наиболее оптимальным видом заготовки является штамповка. Так как литьё невозможно по причине физико-химических свойств материала (жаропрочная сталь). Изготовление данной детали в мелкосерийном и серийном производстве из прутка не целесообразно, т.к. очень большое количество заготовки перейдет в стружку при черновом точении, что так же скажется увеличением времени изготовления данной детали.
Вычислим коэффициент использования материала (КИМ) по формуле
, (3.)
где Vдет – объем детали, мм3;
Vзаг – объем заготовки, мм3.
Величину объема детали вычислим с помощью CAD-системы SolidWorks 2012. мм3.
Объем заготовок определим согласно эскизам, приведенным на рисунке 3.1 и рисунке 3.2: мм3; мм3.
;
.
Рисунок 3.1 – Эскиз заготовки (пруток)
Рисунок 3.2 – Эскиз заготовки (штамповка)
Из расчётов видно, что КИМштамп > КИМпрутка, поэтому для дальнейшего создания технологического процесса изготовления детали принимаем более рациональный способ получения заготовки - штамповку.
В технологических процессах изготовления деталей вращения превалирующими являются токарные операции, которые, как правило, выполняются на станках с ЧПУ, оснащённых контурной системой ЧПУ
с линейно-круговым интерполятором и устройством для нарезания резьбы.
Эти системы обеспечивают обработку сложного профиля, коррекцию положения режущего инструмента и высокую скорость вспомогательных перемещений. Станки оснащают револьверными головками или магазинами сменных резцовых блоков, которые позволяют выполнять автоматически смену инструментов по заданной программе.
Настройка инструментов на размер производится на специальных оптических приспособлениях вне станка. Инструменты устанавливаются в головку без дополнительной выверки. Станок настраивают с использованием датчиков касания, которые одновременно служат для коррекции положения инструмента по мере его износа.
Выбор методов обработки осуществляется исходя из требований чертежа детали, принятой заготовки и типа производства.
При построении технологического процесса руководствуются следующими правилами:
1) Обработать поверхность, которая будет служить технологической базой для последующих операций;
2) При наличии механическую обработку разделяют на две части: до термической обработки и после нее;
3) При определении последовательности переходов предусматривать опережающее выполнение тех, которые подготавливают возможность осуществления следующих за ними переходов.
4) Предусмотреть возможность совмещения операций и переходов для обработки за один установ на одной технологической базе.
Проанализировав конструктивные особенности и технологичность детали, были разработан технологический процесс изготовления детали типа «Вал». Ставилась задача укрупнить операции точения, сверления и свести обработку к минимальному количеству установов.
Приспособлением для фиксации детали служит трех кулачковый патрон и люнета, деталь закрепляется по торцу и внешнему диаметру.
Составим маршрут обработки детали, который представлен на рисунке 3.3:
Рисунок 3.3 - Эскизы обработки
В таблице 3.1 представлен Новый маршрут технологического процесса механической обработки детали «Вал»
Таблица 3.1 - Новый маршрут технологического процесса механической обработки детали «Вал»
|
№ операции |
Операция |
Оборудование |
|
005 |
Заготовительная |
Пресс |
|
010 |
Комплексная с ЧПУ |
200НТ |
|
015 |
Комплексная с ЧПУ |
200НТ |
|
020 |
Комплексная с ЧПУ |
200HT |
|
025 |
Комплексная с ЧПУ |
200HT |
|
030 |
Комплексная с ЧПУ |
200HT |
|
035 |
Термообработка |
--- |
|
040 |
Контроль |
Стол ОТК |
Таким образом, благодаря использованию токарного станка с ЧПУ, мы сократили количество переустановок детали, а, следовательно, и сократилось общее время ее обработки.
При проектировании технологического процесса одним из наиболее важных и трудоёмких является вопрос определения операционных размеров и их допусков. Целью размерного анализа является нахождение технологических значений по операциям, гарантирующих выдерживание всех чертёжных размеров, всех технологических требований и минимум необходимых операционных припусков. В процессе размерного анализа могут быть уточнены базы и простановка технологических размеров.
В качестве исходных данных для проведения размерного анализа используем:
- чертёж
- маршрутную технологию изготовления детали с разработанными эскизами, указанными базами, обрабатываемыми поверхностями на каждой операции, операционными размерами в буквенном виде.
Далее построим совмещённую схему обработки с указанием на ней чертёжных размеров, размеров заготовки, всех технологических размеров li и припусков, которые обозначены zi. Технологические размеры li укажем строго в порядке их получения в технологическом процессе. А также построим граф-дерево.
После построения граф дерева убедились в правильности его построения, а именно:
1) число вершин графа равно числу обрабатываемых поверхностей;
2) число уравнений всех размерных цепей на единицу меньше числа обрабатываемых поверхностей;
3) число в каждом дереве равно (n-1);
4) к каждой вершине подходит не менее двух стрелок, одна от исходного дерева (чертёжный размер или припуск) и одна от производного дерева (размер заготовки или операционный размер li);
5) граф-дерево соответствует следующему равенству 3.3.
размеров чертежа + zi = размеров заготовки + li (3.3)
Рисунок 3.3 - Совмещённая схема обработки
Рисунок 3.4 – Граф-дерево
Согласно графу составляются соответствующие уравнения неравенств допусков.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
(357,5)- l7=0 (190,5) - l8=0 (78) - l7- l4- l6=0 Z’20 +l4- l1=0 Z30 +l5-l4+l7-l8=0 Z20 +l3-l5=0 Z’15 +В+ С- А+ l1-l3=0 Z25 +l2-l6=0 Z15 +С-А+ l1- l2=0 Z’25 –l4+l7=0 Z10 –A+l1=0 |
1а 2а 3а 4а 5а 6а 7а 8а 9а 10а 11а |
T (375.5) ≥ T l7 0,36 0,089 T (190,5) ≥ T l8 0,29 0,29 T (78) ≥ T l7+ T l4+ T l6 0,22 0,089 0.57 0.074 ω Z’20 ≥ T l4+ T l1 1,3 0,057 0,36 ω Z30 ≥ T l5+T l4+T l7+T l8 1,0 0,29 0,057 0,089 0,29 ω Z20 ≥ T l3+T l5 1,5 0,29 0,29 ω Z’15 ≥ TB+TA +T l1+ T l3+ TC 3,0 2,1 2,5 0,36 0,29 0,6 ω Z25 ≥ T l2+T l6 0,9 0,19 0,074 ω Z15 ≥ TC+TA+T l7+T l2 2,8 0,6 2,5 0,36 0,19 ω Z’25 ≥ T l4+T l7 0,9 0,057 0,089 ω Z10 ≥ TA+T l1 2,8 2,5 0,36 |
Далее проставляем известные допуски под соответствующими размерами в неравенствах допусков. Допуски на размеры не входящие в неравенства с замыкающим чертежным размером назначаем по 12 квалитету точности.
Решение уравнений:
Из уравнения 1 получаем значение l7:
l7 = 357,5–0,089 мм.
Из уравнения 2 получаем значение l8:
l8 = 190,5+0,29 мм.
Из уравнения 3 получаем значение l6:
l6 = 79,1+0,074 мм.
Из уравнения 4 получаем значение l1:
Округляем мм
Проверка:
Из уравнения 5 получаем значение l5:
Проверка:
Из уравнения 6 получаем значение l3:
Округляем мм
Проверка:
Из уравнения 7 получаем значение B:
Проверка:
Из уравнения 8 получаем значение l2:
Округляем мм
Проверка:
Из уравнения 9 получаем значение C:
Округляем мм
Проверка:
Из уравнения 10 получаем значение :
Проверка:
Из уравнения 11 получаем значение A:
Проверка:
В размерном анализе определили значения технологических размеров, характеризующих выдерживание всех чертежных размеров на данной детали, а также всех технических требований и минимально необходимых припусков.
Расчетно-технологическая карта (РТК) представляет собой законченный проект обработки детали на станке с ЧПУ. Это специальный чертеж, на который вместе с контуром детали нанесена траектория движения центра инструмента, обозначены режимы обработки, а также увязочные размеры и элементы оснастки, которые необходимо учесть при программировании.
По данным РТК программист рассчитывает цифровую программу автоматической работы станка. Перед программированием определяем координаты каждой точки позиционирования от начала системы координат детали. Координатная система детали называется относительной. Первой точкой позиционирования является исходная точка. Исходная точка - это точка, от которой программируется траектория движения инструмента. Все последующие точки называются опорными. Это точки, в которых изменяются:
При разработке РТК необходимо учитывать, что:
В данном проекте произведем разработку РТК и управляющей программы для операции №20 усовершенствованного технологического процесса.
Данная операция содержит пять переходов.
Переход I – подрезать торец, точить наружную поверхность (рисунок 3.5).
Режимы резания: мм/об, , м/мин, .
Путь резца: ON1-1-2-3-4-5-6-ON1.
Координаты опорных точек перехода представлены в таблице 3.4.
Рисунок 3.5 – Схема движения инструмента на I-ом переходе
Таблица 3.4 - Координаты опорных точек на I-ом переходе
|
№ точки |
Z |
X |
|
И.Т. |
200 |
100 |
|
1 |
145,0 |
56 |
|
2 |
141,9 |
56 |
|
3 |
141,9 |
70,6 |
|
4 |
97,7 |
70,6 |
|
5 |
97,7 |
76,5 |
|
6 |
80,7 |
76,5 |
Переход II – расточить внутреннюю поверхность (рисунок 3.6).
Режимы резания: мм/об, , м/мин, .
Путь резца: ON2-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-19-20-ON2
Координаты опорных точек перехода представлены в таблице 3.5.
Рисунок 3.6 – Схема движения инструмента на II-ом переходе
Таблица 3.5 – Координаты опорных точек на II-ом переходе
|
№ точки |
Z |
X |
|
И.Т. |
200 |
100 |
|
7 |
143,4 |
63,9 |
|
8 |
100,6 |
63,9 |
|
9 |
100,6 |
55,4 |
|
10 |
91,9 |
55,4 |
|
11 |
24,75 |
49,55 |
|
12 |
9,9 |
49,55 |
|
13 |
9,9 |
43,55 |
|
14 |
143,4 |
43,55 |
|
15 |
143,4 |
64,625 |
|
16 |
117,75 |
64,625 |
|
17 |
117,75 |
64,4 |
|
Продолжение таблицы 3.5 |
||
|
18 |
100,1 |
64,4 |
|
19 |
100,1 |
55 |
|
20 |
143,4 |
55 |
Переход III – расточить канавку (рисунок 3.7).
Режимы резания: мм/об, мм, м/мин, .
Путь резца: ОN3-21-22-23-22-21-ON3
Координаты опорных точек перехода представлены в таблице 3.6.
Рисунок 3.7 – Схема движения инструмента на III-ем переходе
Таблица 3.6 – Координаты опорных точек на III-ем переходе
|
№ точки |
Z |
X |
|
И.Т. |
200 |
100 |
|
21 |
143,4 |
63,6 |
|
22 |
118,65 |
63,6 |
|
23 |
118,65 |
66,8 |
Переход IV – расточить канавки (рисунок 3.8).
Режимы резания: мм/об, , м/мин, .
Путь резца: ОN4-24-25-26-25-27-28-27-24-ON4
Координаты опорных точек перехода представлены в таблице 3.7.
Рисунок 3.8 – Схема движения инструмента на IV-ом переходе
Таблица 3.7 – Координаты опорных точек на IV-ом переходе
|
№ точки |
Z |
X |
|
И.Т. |
200 |
100 |
|
24 |
143,4 |
63,6 |
|
25 |
112,6 |
63,6 |
|
26 |
112,6 |
65,55 |
|
27 |
104,3 |
63,6 |
|
28 |
104,3 |
65,55 |
Переход V – расточить канавку (рисунок 3.9).
Режимы резания: мм/об, , м/мин, .
Путь резца: ОN5-29-30-31-30-29-ON5
Координаты опорных точек перехода представлены в таблице 3.8.
Рисунок 3.9 – Схема движения инструмента на V-ом переходе
Таблица 3.8 – Координаты опорных точек на V-ом переходе
|
№ точки |
Z |
X |
|
И.Т. |
200 |
100 |
|
29 |
143,4 |
54,4 |
|
30 |
95,6 |
54,4 |
|
31 |
95,6 |
56,4 |
Составление управляющих программ - основной и наиболее сложный вопрос, связанный с эксплуатацией станков с ЧПУ. Составление программы включает следующие этапы: ознакомление с чертежом детали, составление технологии обработки, выбор инструмента, привязка инструмента к системе отсчета, составление программы обработки.
Кодирование и нанесение информации, подготовленной на стадии разработки технологической документации, в частности РТК, производится в виде последовательности расположенных фаз кадров. Каждый кадр содержит информацию о геометрических командах, необходимых для обработки определенного участка заготовки. Последовательность кадров в программе определяет последовательность приемов обработки на станке. Кадр состоит из некоторого числа строк перфоленты, в каждой из которых записывают кодовые обозначения символов программы. Эти символы обозначаются с помощью международного семиэлементного алфавитно-цифрового кода для программирования обработки ИСО–7бит (ГОСТ 13052-74).
Адреса кодов обозначают различные команды по управлению станком с ЧПУ: N – номер кадра, X – перемещение по оси x, Y – перемещение по оси y, Z – перемещение по оси z, F - скорость подачи, S – частота вращения шпинделя; T – номер инструмента; L – номер корректора; M - вспомогательные функции; G – подготовительные функции; A, B, C – повороты вокруг осей x, y, z
Кроме адресов в ИСО-7бит предусмотрен ряд служебных символов: «+», «–» – знаки направления перемещений; % – начало программы; / – информация, взятая в такие скобки, может быть отработана только при ручном включении на пульте специального кода; * – символ, обозначающий совместное выполнение данной и следующей команды.
Далее представлен текст управляющей программы на токарный передел операции №20.
Система SINUMERIC 810D.
|
% |
начало программы |
|
N10 G54 |
устанавливаемый сдвиг нуля |
|
N40 G0 X100 Z200 |
быстрое перемещение в исходную точку ИТ |
|
N20 T1 |
выбор инструмента №1 – проходной резец |
|
N50 M3 |
задание вращения шпинделя по часовой стрелке |
|
N60 S150 |
задание частоты вращения шпинделя, n = 150 |
|
N70 G95 F0,07 |
задание подачи, S = 0.07 мм/об |
|
N80 G0 X56 Z 145 М8 |
быстрое перемещение в точку 1, включение подачи СОЖ |
|
N100 G1 X 56 Z 141,9 |
рабочее перемещение в точку 2 |
|
N110 X 70,405 Z 141,9 |
рабочее перемещение в точку 3 |
|
N120 X 70,6 Z 97,7 |
рабочее перемещение в точку 4 |
|
N130 X 76,5 Z 97,7 N140 X 76,5 Z 80,7 N180 M5 N200 G0 X100 Z200 М9 |
рабочее перемещение в точку 5 рабочее перемещение в точку 6 останов шпинделя быстрое перемещение в исходную точку ИТ, выключение подачи СОЖ |
|
N40 G0 X100 Z200 |
быстрое перемещение в исходную точку ИТ |
|
N20 T2 |
выбор инструмента №2 – расточной резец |
|
N50 M3 |
задание вращения шпинделя по часовой стрелке |
|
… |
|
|
N400 M30 |
конец программы |
3.5 Выбор и обоснование технологической оснастки
В качестве приспособления выбираем токарный трёхкулачковый самоцентрирующий рычажный патрон повышенной точности (ГОСТ 16682-71).
Рисунок 3.10 - Токарный трёхкулачковый самоцентрирующий рычажный патрон
В пазах корпуса 7 установлены три ползуна 17, к которым винтами и сухарями 19 прикреплены кулачки 10. Втулка 2 винтом 26 соединена со штоком 20 пневматического привода. В ней предусмотрена кольцевая проточка в которую входят плечи рычагов 4.
Заготовка зажимается в патроне при перемещении штока привода влево. При этом через винт 26 движение передается на втулку 2, которая смещает плечи рычагов 4 в сторону привода патрона. усилие через рычаги передается на ползуны 17 с закрепленными на них кулачками 10. Сменные кулачки 10 перемещаются к центру патрона и зажимают обрабатываемую заготовку. Открепление заготовки происходит при движении штока привода вправо, который через тягу перемещает вправо втулку 2. Рычаги проворачиваются на своих осях, сменные кулачки расходятся и заготовка открепляется.
Выводы
В данном разделе предложен новый вариант технологии изготовления детали. В соответствии с ним проведён размерный анализ, расчёт межоперационных размеров и припусков. Для операции 020 усовершенствованного технологического процесса разработана расчётно-технологическая карта и управляющая программа. Также для операций, выполняемых на проектируемом станке, произведён выбор инструмента.