Гипероглавление:
РЕФЕРАТ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Служебное назначение детали и анализ ТУ
1.2. Выбор типа производства
1.3. Выбор метода получения заготовки и его обоснование
1.4. Разработка технологического маршрута, выбор метода обработки и технологического оборудования
1-й вариант технологического процесса (базовый вариант)
2-ой вариант технологического процесса
1.5. Анализ точности
1.6. Расчет технологических припусков
1.7. Расчет режимов резания
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Проектирование специального станочного приспособления на операцию фрезерования паза детали «Траверса»
2.1.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление
1. Принципиальная схема базирования и закрепления детали
2. Вид заготовки, механические свойства материала
3. Описание технологической операции
4. Общие требования к приспособлению
2.1.2. Расчет точности приспособления
2.1.3. Расчет усилия зажима заготовки
2.2. Проектирование специального приспособления на операцию фрезерования контура детали «Траверса»
2.2.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление
2.2.2. Расчет точности приспособления
2.2.3. Силовой расчет приспособления
2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на операцию сверления отверстий в детали «Траверса»
2.3.1. Техническое задание на приспособление
2.3.2. Расчет точности
2.3.3. Расчет усилия зажима заготовки
2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента
2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента
2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента
2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость
2.4.4. Проектирование мерительного инструмента
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию фрезерования паза детали
3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на операцию фрезерования контура детали
3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию сверления
3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального инструмента
3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЯ
4.1. Общие сведения.
4.2. Опасные и вредные факторы, вызывающие травматизм и профессиональные заболевания.
4.3. Общие требования и средства безопасности при работе на металлорежущих станках.
Фрезерные станки.
Сверлильные станки.
4.4. Роль технолога в обеспечении БЖД. Экология.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
--PAGE_BREAK--
продолжение
--PAGE_BREAK--ВВЕДЕНИЕ
Основной целью данной выпускной квалификационной работы бакалавра является получение навыков разработки технологических процессов механической обработки и проектирования специальных станочных приспособлений, специального режущего инструмента.
В данной работе произведен анализ служебного назначения детали, технических требований и точности. Проведено экономическое обоснование выбора способа получения заготовки, а так же рассчитаны технологические припуски и выбираются режимы резания.
На основании этого выбираются оборудование, режущий и мерительный инструмент, разрабатываются два альтернативных варианта технологических процессов механической обработки детали “Траверса” и приводится их экономическое обоснование. Далее проектируются специальные станочные приспособления на следующие операции: фрезерования паза детали, контура детали и сверления отверстий. На каждое приспособление выполнен анализ точности и силовой расчет.
При выполнении ВКР уделяется внимание экономическому обоснованию выбора приспособления путем подсчета затрат на проектирование, изготовление, эксплуатацию и расчета ожидаемой экономии. Оценивается экономическая эффективность использования специального режущего и мерительного инструмента и спроектированных приспособлений. Это дает возможность предложить оптимальный вариант технологического процесса изготовления детали.
--PAGE_BREAK--1.3. Выбор метода получения заготовки и его обоснование
Расчет произведен по методике изложенной в [9, 120].
Рассмотрим два варианта изготовления данной детали: кованая штамповка и поковка.
1. Коэффициент использования материала:
;
.
2. Трудоемкость изготовления детали для нового варианта:
;
— трудоемкость по базовому варианту, мин;
, — масса заготовки, кг при новом и базовом варианте.
.
3. Снижение материалоемкости, кг:
;
— годовой объем выпуска детали, шт;
.
4. Себестоимость изготовления детали:
;
Стоимость основных материалов:
;
— масса заготовки по варианту, ;
— стоимость материала заготовки, ;
— коэффициент транспортных расходов ( для черных металлов и для других);
— масса отходов на одну деталь, ;
;
.
Заработная плата основных рабочих:
;
— коэффициент выполнения норм;
— коэффициент, учитывающий премирование;
— коэффициент отчисления по социальному страхованию;
— штучное время на операцию;
— часовая тарифная ставка, ;
;
;
;
.
Экономия по себестоимости:
;
за год.
Вывод: проведя данный анализ можно сделать вывод, что штампованная заготовка по экономическим затратам на много выгоднее заготовки полученной из поковки.
1.4. Разработка технологического маршрута, выбор метода обработки и технологического оборудования 1-й вариант технологического процесса (базовый вариант)
Таблица 1.1.
№ операции
№ перехода
Наименование операции
Оборудование
005
Входной контроль
010
Маркировочная
015
Фрезерная
1
Фрезеровать штамповочный облой
FV36CUGUR
020
Разметочная
025
Контрольная
030
Фрезерная
FV36CUGUR
1-3
Фрезеровать поверхности 1, 5, 8 предварительно
4
Переустановить заготовку
5-7
Фрезеровать поверхности 2, 6, 10 предварительно
035
Фрезерная
FV36CUGUR
1-2
Фрезеровать поверхности 11, 15 предварительно
3
Переустановить прихват
4-5
Фрезеровать поверхности 18, 20 предварительно
040
Сверлильная
2Н125
1-2
Сверлить 2 отв. 16, 17
3
Сменить инструмент
4-5
Сверлить 2 отв. 23, 24
045
Разметочная
1
Разметить контур заготовки
050
Фрезерная
FV36CUGUR
1
Развернуть шпиндель станка на 13°40’
2
Фрезеровать поверхность 31
3
Развернуть шпиндель станка на 21°30’
4
Фрезеровать поверхность 26
5-6
Переустановить заготовку, развернуть шпиндель на 7°40’
7
Фрезеровать поверхность 26
8-9
Сменить инструмент, развернуть шпиндель станка
10
Фрезеровать поверхность 27
11
Развернуть шпиндель станка на 1°20’
12
Фрезеровать поверхность 28
055
Фрезерная
FV36CUGUR
1-2
Обкатать поверхности 25, 29
060
Фрезерная
1
Фрезеровать поверхности 1, 5 начисто
2
Фрезеровать поверхность 3
3
Фрезеровать поверхность 7
4
Фрезеровать поверхности 8, 4
5
Фрезеровать поверхности 6, 2
065
Фрезерная
FV36CUGUR
1
Фрезеровать поверхность 9 начисто
2-4
Фрезеровать поверхности 12, 13, 14
5
Фрезеровать поверхность 15 начисто
6
Переустановить прихват
7
Фрезеровать поверхность 18 начисто
8
Фрезеровать поверхность 19
9
Фрезеровать поверхность 20 начисто
070
Сверлильная
2Н125
1
Сверлить отв. 21, 22
2
Сверлить отв. 16, 17
3
Цековать отв. 16, 17
4
Цековать отв. 23, 24
075
Фрезерная
FV36CUGUR
1
Обкатать поверхность 25
080
Контрольная
1
Контролировать шероховатость
085
Промывочная
090
Контрольная
1
Контролировать качество промывки, трещин
095
Люмконтроль
100
Виброшлифование
105
Виброупрочнение
110
Контрольная
115
Расточная
2Е450
1
Расточить отв. 16, 17
2
Расточить отв. 21, 22
3
Расточить отв. 23, 24
120
Контрольная
125
Маркировочная
130
Измерительная
135
Контрольная
140
Упаковывание
145
Транспортирование
продолжение
--PAGE_BREAK--2-ой вариант технологического процесса
Таблица 1.2.
№ операции
№ перехода
Наименование операции
Оборудование
005
Входной контроль
010
Маркировочная
015
Разметочная
020
Фрезерная
1
Установить заготовку
2
Фрезеровать штамповочный облой
025
Контрольная
030
Программно-фрезерная
Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
1
Установить заготовку в УСП
2-6
Фрезеровать поверхности 1, 3, 5, 7, 8
7-11
Фрезеровать поверхности 2, 4, 6, 9, 10
035
Сверлильная
Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
1
Установить заготовку в УСП
2-4
Сверлить 3 отв. 16, 21, 23
5
Переустановить заготовку
6-8
Сверлить 3 отв. 17, 22, 24
9
Сменить инструмент
10-12
Зенкеровать 3 отв. 17, 22, 24
13
Переустановить заготовку
14-16
Зенкеровать 3 отв. 16, 21, 23
17
Сменить инструмент
18-20
Развернуть 3 отв. 16, 21, 23
21
Переустановить заготовку
22-24
Развернуть 3 отв. 17, 22, 24
040
Программно-фрезерная
Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
1
Фрезеровать поверхности 11, 15 предварительно
2
Фрезеровать поверхности 18, 20 предварительно
3
Сменить инструмент
4-5
Фрезеровать поверхности 11, 12, 13, 14, 15, 18, 19, 20 начисто
6
Контроль размеров
045
Программно-фрезерная
Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
1
Установить заготовку в приспособление
2
Фрезеровать поверхности 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 предварительно
3
Фрезеровать поверхности 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 окончательно
050
Контрольная
055
Промывочная
060
Контрольная
065
Люмконтроль
070
Виброшлифование
075
Виброупрочнение
080
Контрольная
085
Маркировочная
090
Измерительная
095
Контрольная
100
Упаковочная
105
Транспортировочная
продолжение
--PAGE_BREAK--1.5. Анализ точности
(См. 1 и 2 лист графической части курсового проекта)
Проанализировав два варианта технологического процесса изготовления детали «Траверса» можно сделать вывод, что второй вариант технологического процесса не обеспечивает заданной точности по параметрам: . Для получения заданного коэффициента точности я во втором варианте технологического процесса заменен универсальный фрезерный станок FV36CUGUR на четырех координатный сверлильный фрезерно-расточной станок С2440СФ3, а также совмещено несколько операций и обработки детали на одном станке.
1.6. Расчет технологических припусков
1. Исходная заготовка: штамповка, , , , ; ; .
2. Заготовка после чернового фрезерования: ; ; ; , погрешность по 11 квалитету: . [10,185]
3. Фрезерование чистовое: ; ; ; .[10,188]
Чистовое фрезерование:
;
Номинальный (расчетный) припуск
;
.
Максимальный припуск:
.
Фрезерование черновое:
Номинальный наибольший операционный размер на фрезерование черное ;
.
Минимальный припуск на черновое фрезерование:
.
Номинальный (расчетный) припуск на фрезерование черное:
.
Расчетный размер заготовки:
.
Технологические переходы обработки поверхностей
Элементы припусков
Расчет. припуск.
Расчет. разм., мм
Допуск, мкм
Предел.
Пред. знач. прип.
Заготовка
160
250
0,224
0,12
-
101,83
2000
101,93
102,52
-
-
Фрезерование черновое
80
80
0,012
0,09
0,66
101,47
220
101,47
100,81
0,66
1,63
Фрезерование чистовое
20
30
0,008
0,055
0,25
100,33
87
100,33
100,56
0,25
0,55
Расчеи произведен по методике изложенной в [3].
продолжение
--PAGE_BREAK--1.7. Расчет режимов резания
Фрезерование.
На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2240СФ3 производится черновое фрезерование контура детали с высотой и . Припуск на обработку . Обрабатываемый материал – титановый сплав с , обработка черновая, .
I. Выбор инструмента.
Принимаем фрезу концевую 32 ОСТ 2462-2-75 из быстрорежущей стали Р6М5К5 с числом зубьев [11, 426].
II. Назначаем режимы резания.
1. Припуск снимаем за два рабочих хода .
2. Подача на зуб .
3. Определяем скорость главного движения резания
.[11, 185]
Из [11, 287] имеем:
; ; ; ;
; ; ; .
, где
— коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [11, 286];
— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
— коэффициент, учитывающий материал инструмента [10, 286].
.
4. Частота вращения шпинделя:
;
корректируем по паспорту станка: .
5. Действительная скорость главного движения резания:
.
6. Скорость движения подачи:
.
7. Находим силы резания:
Окружная сила: [11, 288];
; ; ; [11, 290]
; ; ; ;
;
;
.
8. Мощность резания:
.
9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка.
Необходимо, чтобы ;
.
Следовательно, () и обработка возможна.
10.Основное время , где
— число рабочих ходов;
— длина рабочего хода резца, ;
; ; — перебег.
;
.
Сверление.
На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2440СФ3 сверлят сквозное отверстие 9,8 на глубину . Материал заготовки — с .
1. Выбираем сверло 9,8 по ГОСТ 10903-77 из быстрорежущей стали Р6М5К5.[11, 128]
2. Назначаем режимы резания:
Глубина резания .
3. Подача .[11, 255]
4. Скорость резания находим по [11, 277]:
, где
; ; ;
; ; [11, 278];
.
5. Частота вращения шпинделя:
;
.
6. Действительная скорость резания:
.
7. Определяем силы резания [11, 278]:
;
.
8. Находим мощность резания:
.
9. Проверяем, достаточна ли мощность резания:
;
().
10.Основное время , где
— число рабочих ходов;
— длина рабочего хода резца, ;
— врезание резца;
— перебег резца.
;
.
Зенкерование.
1. Выбираем зенкер 10+0,2, оснащенный пластинами из твердого сплава с числом зубьев с коническим хвостовиком ГОСТ 3231-71.
2. Глубина резания: .
3. Назначаем подачу [1, 277].
4. Скорость резания находим по [1, 277]:
, где
; ; ;
; ; ;
.
5. Частота вращения шпинделя:
;
.
6. Действительная скорость резания:
.
7. Определяем силы резания [1, Т. 2, с. 280]:
;
.
8. Находим мощность резания:
.
9. Проверяем, достаточна ли мощность резания:
;
().
10.Основное время , где
;
.
--PAGE_BREAK--2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
--PAGE_BREAK--2.1.3. Расчет усилия зажима заготовки
При расчете усилия зажима рассматриваются два случая:
1. Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;
2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента резания предупреждается силой зажима , равномерно распределенной на два прихвата. Рассчитав для обоих случаев значение силы , выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.
Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по методике изложенной в [7, 22].
Рассчитаем коэффициент запаса :
[7, 23],
где — учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;
— учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента;
— учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
— учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
— учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
— учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах;
— гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.
.
Коэффициент трения [7, 24], т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимными элементами приспособления необработанными поверхностями.
Определяем главную составляющую силы резания:
.
Тогда усилие зажима равно:
,
; ;
;
.
За расчетное значение принимаем .
Определяем диаметр гидроцилиндра:
,
где — давление в гидросистеме, равное ,
— коэффициент полезного действия ().
.
Принимаем по диаметр гидроцилиндра равным , ход поршня . Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила , тянущая .
2.2. Проектирование специального приспособления на операцию фрезерования контура детали «Траверса» 2.2.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление
1. Принципиальная схема базирования заготовки
Рис. Схема базирования заготовки.
В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на рис ). Для лишения оставшихся трех применяются базирование по отверстиям на пальцы установочные (опорные точки 4, 5 и 6).
2. Описание технологической операции.
На данной операции производится фрезерование контура детали. Обработка ведется на С2440СФ4 — координатно-сверлильном фрезерно-расточном станке. В качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую, твердосплавную с коническим хвостовиком по ОСТ 2И63-2-75 Æ32, l =90мм, L=195мм.
3. Принцип работы приспособления.
Деталь устанавливается на плиту и базируется с помощью установочных пальцев, представляющих собой шток гидроцилиндра. Зажим производится с применением быстросъемных шайб.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.2.2. Расчет точности приспособления
При фрезеровании контура детали требуется обеспечить отклонение от параллельности поверхности детали относительно корпуса приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать, с какой точностью должна быть выдержана при сборке приспособления параллельность поверхности каркаса приспособления относительно стола станка, то есть с каким допуском должен быть выполнен параметр (см. рис. ).
Расчет ведем методике изложенной [7, 16].
Определяем необходимую точность приспособления по параметру .
1. Погрешность базирования .
2. Погрешность закрепления [2, 75].
3. Погрешность установки фактическая
.
4. Суммарная погрешность обработки
[1, 8].
, где
— коэффициент, определяющийся порядком точности обработки (для черновой обработки до 9 квалитета ; для чистовой — ).
5. Допустимая погрешность установки
;
так как , предлагаемая схема базирования и конструктивная схема приспособления приемлемы.
6. Суммарная погрешность приспособления
.
7. Погрешность собранного приспособления
.
На чертеже общего вида приспособления (см. рис. ) должно быть проставлено значение параметра .
2.2.3. Силовой расчет приспособления
При установке заготовки на плоскость и два пальца, один из которых срезан; пальцы должны быть полностью разгружены от действия сил резания , , .
Возможны два случая:
1. Смещение заготовки от сил и предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами (прихватами)
2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента (инерции) резания предупреждается силой зажима Q, равномерно распределенной на два прихвата.
Рассчитав для обоих случаев значение силы Q, выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.
Произведем расчет силы зажима для первого случая.
Рассчитаем коэффициент запаса К [9, 22]:
, где
— учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;
— учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента [9, 23];
— учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
— учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
— учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
— учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах (на штыри);
— гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки;
.
[9, 24] — так как заготовка контактирует с опорами и ЗУ приспособления, обработанными поворотами.
.
.
.
.
; .
.
Принимаем по ГОСТ 19899-74 диаметр гидроцилиндр равным 63 мм., ход поршня 16 мм. Гидроцилиндр двойного действия: толкающая сила , тянущая .
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на операцию сверления отверстий в детали «Траверса»
2.3.1. Техническое задание на приспособление
1. Принципиальная схема базирования заготовки
Рис. Схема базирования заготовки.
В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на рис ). Для лишения оставшихся трех применяется базирование в призме: одна из призм неподвижная лишает двух степеней свободы (опорные точки 4, 5 ), другая — неподвижная лишает одну степень свободу.
2. Описание технологической операции.
На данной операции производится сверление, зенкерование, развертывание отверстий в детали. Обработка ведется на С2440СФ4 — координатно-сверлильном фрезерно-расточном станке.
В качестве режущего инструмента принимаем сверло твердосплавное с коническим хвостовиком по ГОСТ 22735-77 Æ30, Æ12,Æ9,8. Зенкер, оснащенный твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов по ГОСТ 21540-76 из сплава ВК8 по ГОСТ 3882-74 Æ32,Æ13,8,Æ9,8. Развертка машинная, оснащенная твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 21525-76 Æ35,Æ14,Æ10.
3. Принцип работы приспособления.
Деталь устанавливается на плоские опорные постины, закрепленные на плите и базируется с помощью призмы, которая двигается по направляющим. Перемещение призмы происходит за счет ее соединения со штоком гидроцилиндра, с помощью которого производится зажим заготовки.
2.3.2. Расчет точности
При сверлении отверстий в детали требуется обеспечить отклонение от перпендикулярности поверхности отверстий относительно поверхности плиты приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать с какой точностью должна быть выполнена при сборке приспособления параллельность поверхности приспособления относительно стола станка, т.е. с каким допуском должен быть выполнен параметр (рис. ).
Расчет ведем по методике изложенной в [5, 44].
Определяем необходимую точность приспособления по параметру :
1. Определяем погрешность базирования .
2. Погрешность закрепления [2, 75].
3. Погрешность установки фактическая .
4. Суммарная погрешность обработки:
[7, 8],
.
5. Допустимая погрешность установки
.
Т.к., , то предлагаемая схема базирования и конструктивная схема приспособления приемлемы.
6. Суммарная погрешность приспособления
7. Погрешность собранного приспособления
,
где — погрешность установки приспособления на станке определяют по формуле исходя из конструктивной схемы (рис. 2):
,
где — длина обрабатываемой заготовки, ;
— максимальный зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка; для посадки ;
— расстояние между шпонками; где ;
.
— погрешность закрепления равна нулю, т.к. установка заготовки производится без зазоров;
— погрешность настройки равна нулю.
.
На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено значение параметра .
8. Запас точности .
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3.3. Расчет усилия зажима заготовки
При расчете усилия зажима рассматриваются два случая:
1. Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;
2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента резания предупреждается силой зажима . Рассчитав для обоих случаев значение силы , выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.
Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по методике изложенной в [14, 22].
Рассчитаем коэффициент запаса :
[14, 23],
где — учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;
— учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента;
— учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
— учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
— учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
— учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах;
— гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.
.
Коэффициент трения [14, 24], т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимными элементами приспособления необработанными поверхностями.
Определяем главную составляющую силы резания:
Тогда усилие зажима равно:
,
;
.
За расчетное значение принимаем .
Определяем диаметр гидроцилиндра:
,
где — давление в гидросистеме, равное ,
— коэффициент полезного действия ().
.
Принимаем по диаметр гидроцилиндра равным , ход поршня . Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила , тянущая .
2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента 2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента
Для получения поверхности детали под втулку проектируется специальный металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными твердосплавными пластинами и с направляющим элементом. Отличительной особенностью такой зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность оси отверстия внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное снятие фаски и более высокую шероховатость поверхности.
Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза торцевая. Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в заготовке специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной пресс-формы, также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент использования материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости заготовки, а следовательно, и к возрастанию стоимости детали.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента
1. Определяем режим резания по нормативам:
- глубина резания ;
- находим подачу на оборот ;
- скорость главного движения резания ,
где — диаметр режущего инструмента, равный ;
— период стойкости инструмента, равный ;
— глубина резания, ;
— подача на оборот, ;
;
- крутящий момент и осевая сила
,
где ; ; [7, 288],
;
;
,
где ; [7, 290].
,
.
2. Определяем номер хвостовика конуса Морзе:
Осевую составляющую силы резания можно разложить на две силы:
1. — действующую нормально к образующей конуса , где — угол конусности хвостовика.
2. Силу — действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.
Сила создает касательную составляющую силы резания; с учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки :
.
Момент трения между хвостовиком и втулкой:
.
Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом, который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы инструмента.
Следовательно,
.
Средний диаметр конуса хвостовика:
,
или
,
где — момент сопротивления сил резанию,
— осевая составляющая силы резания,
— коэффициент трения стали по стали,
— для большинства конусов Морзе равен приблизительно , ;
— отклонение угла конуса;
.
По выбираем ближний ближайший больший конус, т.е. конус Морзе №3, со следующими основными конструктивными параметрами: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .
3. Конструктивные элементы зенковки принимаем по : длина рабочей части ; длина оправки ; общая длина инструмента ; длина инструмента без направляющего элемента .
4. Твердый сплав пластины для обработки титанового сплава принимаем , форму по или форму по . В качестве припоя принимаем латунь . Корпус зенковки из по .
5. Технические требования для зенковки, оснащенной пластинами из твердого сплава, принимаем по .
продолжение
--PAGE_BREAK--2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость
Расчет инструмента на прочность и жесткость производится путем сравнения трех параметров: , , .
Максимальная нагрузка допускаемая, прочностью инструмента при известных размерах корпуса цековки:
- для круглого сечения
,
где — предел прочности при изгибе для конструкционной стали равен ;
— расстояние от вершины инструмента до рассматриваемого опасного сечения, .
.
Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью инструмента, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба:
,
где — допускаемая стрела прогиба равная ;
— модуль упругости;
— момент инерции сечения корпуса (для круглого сечения ).
,
.
Таким образом, выполняется основное условие обеспечения прочности и жесткости металлорежущего инструмента, а именно:
.
2.4.4. Проектирование мерительного инструмента
Исходными данными для проектирования специального мерительного инструмента являются:
- размер паза детали, равный ;
- поле допуска на размер .
По находим предельные отклонения изделия ; . Наибольший и наименьший предельные размеры:
; .
По табл. 2 для квалитета 9 и интервалов размера находим данные для расчета размеров калибров, : ; ; .
Наибольший размер проходного нового калибра:
,
где — допуск на изготовление калибра, ;
— отклонение середины поля допуска, .
Размер калибра , проставляемый на чертеже . Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .
Наименьший размер проходного калибра:
,
где — выход за границу поля допуска при износе проходного калибра.
Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из эксплуатации.
Наибольший размер непроходного нового калибра:
.
Размер калибра , проставляемый на чертеже .
Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .
Расчет произведен по методике изложенной в [7, 208].
--PAGE_BREAK--3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
--PAGE_BREAK--3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию сверления
Целесообразность применение приспособления должна быть экономически оправдана. Расчеты экономической эффективности основываются на сопоставлении затрат и экономии. Применение приспособления считается экономически выгодным, если годовая экономия больше, чем годовые затраты, связанные с ним.
Определим ожидаемую экономию:
где — штучно-калькуляционное время при первом и втором варианте
использования конструкции приспособления.
— себестоимость одной станко-минуты:
[14,222]
где — переменные затраты, пропорциональные изменению времени обработки[14,223] .
— переменно — постоянные затраты (входят затраты на амортизацию и эксплуатации станка)[14,223].
— прочие постоянные цеховые расходы, которые при данном объеме выпуска валовой продукции остаются постоянными независимо от изменения времени обработки [14,223].
N — годовая программа выпуска
Годовые затраты на специальное приспособление:
[14,222]
где С — стоимость приспособления выбираем условно из [14,225]
— коэффициент проектирования [14,224] ;
— коэффициент эксплуатации [14,224] ;
лет — срок службы приспособления.
Ожидаемая экономия:
руб.
tшт1 =5,42 мин; tшт2 = 4,16 мин.
Изменение произошло вследствие одновременного сверления трех отверстий.
руб/мин
где = 0,014 [14,223] ;
=0,0038 [14,223];
=0,0026 [14,223] .
Годовая программа N = 400 штук в год.
Найдем годовые затраты:
руб.
руб.
где С1=45 руб. [14,225] ;
С2=62 руб. [14,225] ;
=0,3 [14,224] ;
=0,25 [14,224] ;
=5 лет.
Тогда:
Проверяем условие на выполнение. , условие выполняется, значит делаем вывод о целесообразности внедрения нового проекта.
3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального инструмента
Экономическое обоснование применения специального инструмента – зенковки проведем в сравнении с торцевой фрезой.
Расчет ведется по формуле:
,
где — расходы на инструмент;
— фондовая стоимость инструмента
(, );
— штучное время,
(, );
— коэффициент, учитывающий переточки;
— время службы зенковки,
— время службы фрезы.
Тогда,
,
.
Экономия от применения специального инструмента:
,
где ;
— годовая программа выпуска деталей, ;
.
Т.к. экономия больше расходов на инструмент, то внедрение инструмента является выгодным.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута
Расчет технологической себестоимости проводим по методике изложенной в [3, 112].
Технологической себестоимостью детали называется та часть ее полной себестоимости, элементы которой существенно изменяются для различных вариантов технологического процесса.
, где
— стоимость исходной заготовки;
— заработная плата станочника;
— заработная плата вспомогательного рабочего;
— затраты на амортизацию оборудования;
— затраты на амортизацию оснастки;
— затраты на ремонт оборудования;
— затраты на инструмент;
— затраты на электроэнергию;
— затраты на содержание производственных площадей;
— затраты на управляющую программу.
1. ,
,
,
— часовой норматив заработной платы рабочего,
— штучное время изготовления одной детали,
— коэффициент многостаночного обслуживания (, ) [3, 114].
, где
— годовой норматив заработной платы вспомогательного рабочего,
, , [7, 701];
— количество смен ();
— действительный годовой фонд времени работы оборудования (при двухсменном режиме работы для станков с ручным управлением , для станков с ЧПУ );
— количество станков обслуживаемых вспомогательным рабочим , .
,
.
, где
— фондовая стоимость оборудования, ;
, ;
— норматив амортизационных отчислений, ;
[7, 703];
,
.
, где
— фондовая стоимость технологической оснастки;
, ;
— годовая программа выпуска ();
,
.
, где
— норматив затрат на ремонт механической части оборудования, ;
, [7, 705];
— норматив затрат на ремонт электрической части оборудования (; );
— коэффициент точности ремонтируемого оборудования, [7, 705];
, — категории ремонтной сложности механической и электрической части оборудования;
; ; ; (см. [7], с. 703);
;
.
, где
— фондовая стоимость инструмента;
; ;
— доля машинного времени в штучном;
[7, 707];
— коэффициент, учитывающий переточки;
— время службы инструмента ();
;
.
, где
— установленная мощность двигателей станка;
— коэффициент загрузки по времени () [7, 709];
— цена электроэнергии ();
;
.
, где
— площадь, занимаемая станком, ;
— коэффициент, учитывающий систему управления (для ЧПУ );
— норматив затрат на содержание рабочей площади;
[7, 699];
;
.
, где
— стоимость управляющей программы, ;
— коэффициент, учитывающий варианты на восстановление программного носителя; [1, 396];
— срок службы УП, (,);
.
Сложив полученные данные по обоим вариантам, получим следующие данные:
; .
Таким образом, результаты расчетов показывают экономическую целесообразность обработки детали на станке с ЧПУ.
--PAGE_BREAK--