Анализ технологической операции изготовления гильзы цилиндра

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
ПО ТЕМЕ:
“Анализ технологической операции изготовления
гильзы цилиндра ТМС 033”
Руководитель работы: Демьяник Д.Ф.
Студент: Сорокин А.Н.
Группа: ВИ-11
Сумы 2004

Реферат
Записка: с., рис., табл., приложения, источников.
Объект исследования – вал эксцентриковый гидромотораАК – 60.
Цель работы – анализ технологической операцииизготовления вала эксцентрикового АК – 60.131.00.001.
Проанализированы служебное назначение машины, узла,детали, технические требования, предъявляемые к детали, технологичность, способполучения заготовки, базовый технологический процесс, высказаны замечания ипредложены варианты по улучшению. Разработана операционная технология,рассчитаны режимы резания и произведено нормирование на анализируемую операциитехнологического процесса. Выбраны станочные приспособления и режущийинструмент для обработки данной детали.
Ключевые слова: гидромотор, вал, базирование,технологический процесс, режимы резания, станочное приспособление, режущий инструмент.
Содержание
Введение. 4
1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали.Описание конструктивных отличий детали и условий эксплуатации. 8
2. Анализ технических требований на изготовление детали. 13
3. Определение типа производства, такта выпуска и партиизапуска. 15
4. Выбор способа получения заготовки и разработкатехнических требований к ней  19
5. Анализ технологической операции существующего илитипового технологического процесса. 25
5.1 Анализ и обоснование схем базирования и закрепления. 27
5.2. Обоснование выбора металлорежущего станка. 30
5.3. Обоснование выбора станочных приспособлений,металлорежущего и измерительного инструментов. 32
5.4. Расчет режимов резания. 33
5.5 Техническое нормирование операции. 40
6. Научно-исследовательская часть. 43
Выводы… 48
Список литературы… 50
Введение
Технология машиностроения — это научная дисциплина,изучающая преимущественно процесс механической обработки деталей и сборки машини попутно затрагивающая вопросы выбора заготовок и методы их изготовления. Этообъясняется тем, что в машиностроении заданные формы деталей с требуемой точностьюи качеством их поверхностей достигается в основном путем механическойобработки, так как другие способы обработки не всегда могут обеспечитьвыполнение этих технических требований.
Процесс механической обработки связан с эксплуатациейсложного оборудования металлорежущих станков; трудоемкость и себестоимость механическойобработки больше, чем на других этапах процесса изготовления машин.
Эти обстоятельства объясняют развитие «технологиимашиностроения», как научной дисциплины в первую очередь в направлении изучениявопросов технологии механической обработки и сборки, в наибольшей мере влияющихна производительную деятельность предприятия.
Учение о технологии машиностроения в своем развитиипрошло в течение нескольких лет путь от простой систематизациипроизводственного опыта механической обработки деталей и сборки машин досоздания научно обоснованных положений, разработанных на базе теоретическихисследований, научно проведенных экспериментов и обобщения передового опыта машиностроительныхзаводов. Технология машиностроения как научная дисциплина создана советскимиучеными. Начало формирования этой дисциплины относится к тридцатым годам нашегостолетия. Развитие технологии механической обработки и сборки и еенаправленность обуславливаются стоящими перед машиностроительнойпромышленностью задачами совершенствования технологических процессов, изысканияи изучения новых методов производства, дальнейшего развития и внедрениякомплексной механизации и автоматизации производственных процессов на базедостижений науки и техники, обеспечивающих наиболее высокую производительностьтруда при надлежащем качестве и наименьшей себестоимости выпускаемой продукции.
Машиностроение является одной из важнейших отраслейпромышленности. Его продукция — это машины различного назначения, которые поставляютсявсем отраслям народного хозяйства.
Рост промышленности и народного хозяйства, а такжетемпы перевооружения их новой техникой в значительной мере зависят от уровняазвития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется совершенствованиемтехнологии изготовления машин, уровнем их конструктивных решений и надежностиих в последующей эксплуатации.
В настоящее время важно — качественно, дешево, взаданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного трудаизготовить машину, применив современную высокопроизводительную технику, оборудование,инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизациипроизводства. Для становления нашего государства необходимо постоянноувеличивать выпуск продукции машиностроения и металлообработки, существенноподнять производство машин и оборудования, особенно автоматическихманипуляторов с системами программного управления, позволяющих исключитьприменение ручного труда, увеличить выпуск высокопроизводительных станков,прогрессивных металлорежущих инструментов и оснастки.
В современной технологии машиностроения наметилисьновые тенденции:
а) создание и внедрение прогрессивных методов назаготовительных операциях, позволяющих получать заготовки с максимальнымприближением к форме и размерам готовых деталей;
б) совершенствование существующих и создание новыхметодов обработки заготовок, как путём снятия стружки, так и с помощью другихспособов воздействия на изделие, в частности пластическим деформированием,электрофизическими и электрохимическими методами и т.д.;
в) необходимо повышать точность металлорежущихстанков, ускорить развитие производства комплексов металлообрабатывающегооборудования на основе станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, с автоматическойсменой инструмента;
г) организовать в широких масштабах производство новыхвидов металлорежущего инструмента с применением износостойких покрытий, безвольфрамовыхтвердых сплавов и других прогрессивных режущих материалов, которые послужатмощной базой для развития современного машиностроения.
Разработка технологического процесса изготовления машиныне должна сводится к формальному установлению последовательности обработкиповерхностей деталей, выбору оборудования и режимов. Она требует творческогоподхода для обеспечения согласованности всех этапов построения машины идостижения требуемого качества с наименьшими затратами.
При проектировании технологических процессовизготовления деталей машин необходимо учитывать основные направления всовременной технологии машиностроения:
Приближение заготовок по форме, размерам и качествуповерхностей к готовым деталям, что дает возможность сократить расход материала,значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках, атакже уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.
Повышение производительности труда путем применения: автоматическихлиний, автоматов, агрегатных станков, многорезцовых гидрокопировальныхполуавтоматов, станков с ЧПУ, более совершенных методов обработки, новых марокматериалов режущих инструментов, более совершенных методов организации комплексныхтехнологических процессов.
Концентрация нескольких различных операций на одномстанке для одновременной или последовательной обработки большим количествоминструментов с высокими режимами резания и автоматизацией вспомогательныхприемов.
Применение электрохимических и электрофизическихспособов размерной обработки деталей.
Развитие упрочняющей технологии, т.е. повышениепрочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностногослоя механическим, термическим, термомеханическим, химикотермическим способами.
Применение прогрессивных высокопроизводительныхметодов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностейдеталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурсработы детали и машины в целом, эффективное использование автоматических ипоточных линий, станков с ЧПУ — все это направлено на решение главных задач: повышениеэффективности производства и качества продукции.
1. Анализ служебного назначения машины, узла,детали. Описание конструктивных отличий детали и условий эксплуатации
Процесс создания машины складывается в основном издвух частей: проектирования и изготовления. Оба эти процесса взаимосвязаны ипреследуют одну и туже цель – создание машины удовлетворяющей заданномуслужебному назначению. Эксплуатационные показатели качества машины зависят нетолько от ее конструкции, но и в большей степени от технологии изготовлениядеталей и сборки в изделие.
Поэтому четкое определение назначения машины,конкретизация ее функции, а также области и условий эксплуатации, причин выходаее из строя необходимо для обоснованной постановки задач по разработке ТП изготовленияи сборки изделия.
Выбранная для курсового проекта деталь являетсясоставной частью радиально-поршневого гидромотора.
Радиально-поршневый гидромотор является машинойвысокого класса точности и требует соответствующей технологии изготовления. Припроектировании такой машины особое внимание следует уделять выбору величиныдопусков и зазоров для посадок поршней и распределительного вала. Для подбораподшипниковых пар необходимо учитывать рекомендации изготовителей подшипников. Всеостальные подвижные детали должны выполняться с минимальными зазорами ходовыхпосадок и допускать качественную сборку, чтобы узлы работали без поврежденияповерхности и повышенного трения. Центральный распределительный вал(эксцентриковый) следует изготавливать из стальной поковки, с поверхностнойзакалкой ТВЧ. Проходная площадь сверлений в поршнях должна выбираться, исходяиз значений скорости масла в пределах 1,5 – 3 м/сек, в зависимости от размера. Распределительныевалы могут устанавливаться в крышках на прессовой или на скользящей посадке. Корпусыи крышки таких насосов могут изготавливаться из стального литья, или измодифицированного чугуна.
В качестве материала для ротора используются каксталь, так и цветные металлы (латунь и бронза). В современных конструкцияхобычно используются стали. Поршни насоса изготавливаются из стального проката споследующей цементацией и закалкой. Бронза в паре с чугуном хорошо подходит вкачестве материала для башмаков поршней или скользящих сегментов насосов.
Данный радиально-поршневый насос мод. АК-60изготавливается на СМНВО им. Фрунзе как гидропривод установки для ремонта ибурения скважин. Эта установка изготавливается на базе шосси автомобиля КРАЗ иявляется передвижной. В маркировке насоса 60 т – его грузоподъемность.
Техническая характеристика радиально-поршневого
гидромотора МРФ-1000/25М1Название показателя Значение показателя Рабочий объем, см 1000
Частота вращения, об/мин:
номинальная
максимальная
минимальная
240
378
5 Расход номинальный, л/мин 253
Давление на входе, МПа:
номинальное
максимальное
25
32
Давление на выходе, МПа:
максимальное
минимальное
2.5
0.3 Номинальный перепад давления, МПа 24.7 Максимальное давление дренажа, МПа 0.05 Гидромеханический КПД, % не менее 92 Общий КПД,% не менее 87 Масса без рабочей жидкости, кг не более 150 Номинальная мощность, кВт 89 Номинальный крутящий момент, Н·м 3613 Крутящий момент страчивания, Н·м 3258
Допускаемая нагрузка на конце вала, Н:
осевая
радиальная
1000
3000
Рассматриваемая в данном курсовом проекте деталь валэксцентриковый 6 в узле устанавливается на радиально-упорных роликоподшипниках42 (см. приложение А) и является исполнительным органом машины.
Схема базирования детали вал эксцентриковый в узле присборке приведена ниже на рисунке 1.1.
Как и было указано выше в требованиях крадиально-поршневым гидромоторам, распредвал изготавливается из стальнойпоковки, исполнительные его поверхности поддаются закалке ТВЧ.
Проанализируем основные поверхности детали.
/>
Рисунок 1.1. – Конструктивные элементы детали
Цилиндрические поверхности 1 и 13 являются основнымиконструкторскими базами и определяют положение детали в узле.
Поверхности 4 и 16 (фаски) предназначены для повышениятехнологичности детали, так же как и поверхности 8 и 12.
Поверхности вала 7 и 10 являются исполнительными, таккак благодаря этим поверхностям деталь исполняет свою функцию – передаётдвижение поршням гидромотора. В данном проекте подробно будет рассмотрен процессмеханической обработки этих поверхностей.
Поверхности шпоночного паза 3 и 5 являютсяконструкторскими и служат для передачи вращающего момента через специальнуюпластину 16 на золотник (распределитель).
Конусная поверхность 14 повышает технологичностьдетали.
На цилиндрической поверхности 15 нарезаны шлицы D-8x56x65f7-10f9. Этачасть вала передаёт вращающий момент от электродвигателя.
Все поверхности детали доступны для механической обработки.Наличие большого количества поверхностей с различными диаметрами увеличиваюттрудоемкость изготовления. Все поверхности подвергаются механической обработке.
Данная деталь будет изготавливаться из проката. Всущности прокат является наиболее выгодной заготовкой и по стоимостиизготовления, и по количеству отходов (относительно не — высокому). Однако,специфика изготовления вала приводит к тому, что коэффициент использованияматериала довольно невысок 0,65 — 0,7 (большое количество металла идет наобразцы для испытаний).
/>
Рисунок 1.2. – Схема базирования детали в узле
Таблица 1.2. – Матрица Таблица 1.3. – Таблица соответствий X Y Z L 1 1 ДНБ a 1 1 L 1 ОБ a № точки Степень свободы Название базы 1,2,3,4 II, III,V,VI ДНБ 5 I ОБ 6 IV вакансия
2. Анализ технических требований на изготовлениедетали
Технические требования на изготовление изделия или сборочнойединицы характеризуют основные параметры их качества, проверяемые приокончательном контроле или испытаниях. Поэтому важно правильно определитьтехнические требования детали.
Чертёж детали даёт полное представление оконфигурации, конструкции, размерах, их точности формы всех поверхностейдетали, материале и его свойствах, и соответствует стандартам на оформлениеконструкторской документации, и в частности чертежей (ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.305-68,ГОСТ 2.307-68). Имеющихся на чертеже видов, проекций, разрезов, выносныхэлементов вполне достаточно для понимания общего вида изделия. Однако начертеже есть небольшие недостатки: не на всех видах изображены соответствующиефаски, чертёж трудно читаем, величены линейных размеров в отдельных случаях несоответствуют рекомендациям по ГОСТ 6636-89.
На чертеже достаточно информации о материале, испособе получения заготовки:
Поковка ІІІ гр. – НВ 262…311 ГОСТ 8479-70
Материал: Сталь 38ХА ГОСТ 4345-71
Химический состав и механические свойства материалаприведены ниже (см. п).
Деталь имеет ряд допусков на изготовление. Рассмотримнекоторые из них.
Требования по точности размеров:
Неуказанные предельные отклонения размеров: h14; ±t2/2 желательно,чтобы часть размеров было выполнено по более высокому квалитету. Также не указанопредельное отклонение для внутренних размеров (Н14).
Требования по шероховатости:
Шероховатость основных и базовых поверхностей Ra=1,6мкм. Шероховатость неуказанных поверхностей Ra=6.3 мкм, чтоявляется приемлемым. Однако на боковые поверхности шлицов следовало быназначить более высокую шероховатость, чем Ra=2.5. мкм.
Требование по форме поверхностей:
Все необходимые допуски формы и расположенияповерхностей обозначены на чертеже (допуски радиального биения, параллельности,симметричности относительно оси).
Следует отметить, что требования к биению поверхностизанижены и следовало бы назначить этот допуск в пределах 0,03.
Ещё одним недочетом является отсутствие допуска нацилиндричность формы вала под посадочные места подшипников.
Исходя из функционального назначения детали и анализатехнических требований можно сделать следующие выводы:
1. Назначенные конструктором размерная игеометрическая точность обеспечат нормальную работу механизмов. Снижениетребований к точности и взаимному расположения поверхностей может привести кпоявлению дополнительных динамических нагрузок, снижению долговечности и надежностиработы насоса.
2. Чертеж не нуждается в дополнении (кроме исправлениямелких недостатков указанных выше).
3. Определение типа производства, такта выпуска ипартии запуска
Тип производства определяют табличным способом,учитывая массу обрабатываемой детали (заготовки) и ориентировочную программувыпуска данного изделия, куда входит рассматриваемая деталь. m заг, кг N год, шт. 15 500
При Nг = 500 шт. и m > 10 кг, тип производства соответствует мелкосерийному.
Определение такта выпуска ([1], с.22):
/> (3.1)
где Фд-действительный годовой фонд времени и при двухсменах работы оборудования и рабочих мест равен Фд=4029 ч.
/>
Определяем партию запуска ([1], с.23):
/> (3.2)
где z-количество повторений запуска деталей в год.
/>
При мелкосерийном производстве изделия изготавливаютпартиями или мелкими сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкциии одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основнымпринципом этого вида производства является изготовление всей партии (серии) цельнокак в обработке, так и в сборке.
Определение количества деталей в партии ([1], с.23):
/>, (3.3)
где F – число рабочих дней в году;
N – число деталей (программа);
а – периодичность запуска (а = 3,6,12,24 дней).
/> 
Краткая характеристика выбранного типа производства [2].
Мелкосерийный тип производства характеризуетсяограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимисяпартиями и сравнительно большим объемом выпуска. Коэффициент закрепленияопераций 20-40.
Используется универсальное и специализированное ичастично специальное оборудование. Широко применяются станки с ЧПУ,обрабатывающие центры, а также гибкие автоматизированные системы на основестанков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами, управляемыми от ЭВМ. Оборудованиерасставляется по технологическим группам с учетом направления основныхгрузопотоков цеха, по предметно-замкнутым участкам.
Технологическая оснастка в основном универсальная,Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемаятехнологическая оснастка, позволяющая значительно повысить коэффициентоснащенности мелкосерийного производства.
В качестве исходных заготовок используется горячий ихолодный прокат, литье в землю и под давлением, точное литье, поковки и точныештамповки.
Требуемая точность достигается как методамиавтоматического получения размеров, так и методами пробных проходов с частичнымприменением разметки для сложных корпусных деталей.
Квалификация рабочих выше чем в массовом производстве,но ниже чем в единичном. Наряду с рабочими универсальщиками и наладчиками, работающимина сложном универсальном оборудовании используются рабочие-операторы,работающие на настроенных станках.
В зависимости от особенности технологии производства иобъема выпуска обеспечивается полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, однакоприменяется и пригонка по месту, компенсация размеров.
Технологическая документация и нормирование подробноразрабатывается для наиболее сложных и ответственных заготовок и упрощенного нормированиядля простых заготовок.
Применяемый режущий инструмент — универсальный и специальный.
Измерительный инструмент — калибры, специальныйизмерительный инструмент.
В соответствии с данным типом производства и порядкомвыполнения операций, расположения технологического оборудования устанавливаетсягрупповая форма организации технологического процесса, характеризуемаяоднородными конструктивно-технологическими признаками изделий, единствомсредств технологического оснащения.
В мелкосерийном производстве технологический процесспреимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которыезакреплены за отдельными определенными станками. Станки применяютсяуниверсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегаты.
Станочный парк должен быть специализирован в такоймере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин кпроизводству другой, несколько отличающейся от первой в конструктивномотношении. Должны применяться специализированные и специальные приспособления,специализированный и специальный режущий инструмент и измерительный инструментв виде предельных калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанныхдеталей. В качестве специализированных приспособлений (или инструментов) могутиспользоваться нормализованные конструкции, приспособленные для данной операции.
Мелкосерийное производство значительно экономичнее,чем единичное производство, так как лучшее использование оборудования,специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшениесебестоимости продукции.
Мелкосерийное производство является наиболеераспространенным видом производства в общем и среднем машиностроении. К этомувиду производства относятся:
станкостроение;
насосостроение;
производство прессов;
производство компрессоров;
производство вентиляторов;
производство текстильных машин;
производство оборудования для пищевой промышленности;
производство оборудования для лесной промышленности;
производство оборудования для коммунального хозяйства;
транспорта и т.д.
Как видно данная отрасль присутствует в перечне ивыбор типа производства данной детали (изделия) вполне обуславливается и применим
4. Выбор способа получения заготовки и разработкатехнических требований к ней
Метод получения заготовки оказывает существенноевлияние на технико-экономические показатели технологического процессаизготовления детали. Правильный его выбор позволяет снизить трудоемкостьмеханической обработки, повысить коэффициент использования материала, снизиьматериалоемкость конструкции.
На выбор метода получения заготовки влияют материалдетали, его назначения и технические требования к изготовлению, объем выпуска,конфигурация, форма поверхностей и размеры.
Требования, предъявляемые к заготовкам, обрабатываемыхна металлорежущих станках:
С целью снижения себестоимости детали заготовка должнабыть по форме и размерам максимально приближенной к детали.
Черновые поверхности используемые на первоймеханической операции в качестве технологической базы должны быть чистыми ировными, без штрихов, литейных уклонов.
Вид заготовки устанавливаем в результате анализачертежа детали, ее материала и технических требований к изготовлению, габаритови массы, объема выпуска, на основе технико-экономического сравнения несколькихвариантов.
Данные о химическом составе о материале – Сталь 38ХАГОСТ 4345 – 71 приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1. – Химический состав Стали 38ХАC,% P,% S,% Mn,% Si,% Cr,% Ni,% Cu,% 0.35-0.42 0.025 0.025 0.50-0.80 0.17-0.37 0.80-1.10 0.30 0.30
Метод выполнения заготовок для деталей машинопределяется:
назначением детали;
конструкцией детали;
техническими требованиями;
масштабом и серийностью выпуска;
экономичностью.
Выбрать заготовку – значит установить способ ееполучения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитатьразмеры и указать допуски на неточность изготовления.
Для рационального выбора заготовки необходимоодновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как междуними существует тесная взаимосвязь.
В базовом варианте заготовку получали из проката.
Заготовку для данной детали можно получить различнымиспособами:
ковкой на молотах или прессах;
горячей штамповкой.
В качестве двух вариантов способа получения заготовкипринимаются:
1 вариант – ковка на молотах;
2 вариант – штамповка на молотах в закрытых штампах.
Стоимость заготовок определяется по формуле:
/> (4.1)
где Ci – базовая стоимость одной тонны заготовок, грн;
Кт – коэффициент, зависящий от класса точности заготовки;
Кс – коэффициент, зависящий от группы сложностизаготовки;
Кв – коэффициент, зависящий от массы заготовки;
Км — коэффициент, зависящий от марки материала;
Кп – коэффициент, зависящий от объема производства;
Q –масса заготовки;
q –масса детали;
Sотх– стоимость одной тонны отходов, грн.
Для заготовки, полученной ковкой:
Ci =300 грн/т,
Кт = 1 (с.37, [5]);
Кс = 1 (табл.2.12, с.38, [5]);
Кв = 0.75 (табл.2.12, с.38 [5]);
Км = 1.79 (с.37, [5]);
Кп = 1 (табл.2.13, с.38 [5]);
Q = 29 кг,
q = 15 кг,
Sотх=25грн/т.
Стоимость заготовки, полученной ковкой на молотах:
/>
Для заготовки, полученной штамповкой:
Сi=380 грн/т,
Кт=1.1. (с.37, [5]);
Кс=1 (табл.2.12, с.38, [5]);
Кв=0.75 (табл.2.12, с.38, [5]);
Км=1.79 (с.37, [5]);
Кп=1 (табл.2.13, с.38, [5]);
Q=55кг.
Стоимость заготовки, полученной штамповкой:
/>
Так как стоимость заготовки, полученной штамповкой,меньше стоимости заготовки, полученной ковкой, то в качестве способа получениязаготовки для данной детали принимаем штамповку.
Чертеж исходной заготовки отличается от чертежаготовой детали прежде всего тем, что на всех обрабатываемых поверхностяхпредусматриваются припуски, соответственно изменяющие размеры, а иногда и формузаготовок. Форма отдельных поверхностей исходных заготовок определяется с учетомтехнологии получения заготовок, требующей в ряде случаев определенных уклонов,радиусов закругления и т.п.
Установление правильных размеров припусков наобработку является ответственной технико-экономической задачей. Назначениечрезмерно больших припусков приводит к непроизводительным потерям материала,превращаемого в стружку; к увеличению трудоемкости механической обработки; кповышению расхода режущего инструмента и электрической энергии; к увеличениюпотребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построениеопераций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи сувеличением упругих отжатий в технологической системе и усложняется применениеприспособлений.
Назначение недостаточно больших припусков необеспечивает удаления дефектных слоев материала и достижения требуемой точностии шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также вызывает повышение требованийк точности исходных заготовок на станках при обработке по методу пробных ходови увеличивает опасность появления брака.
Для окончательно выбранной заготовки, в соответствиисо стандартом ГОСТ 7505 – 89 «Поковки стальные штампованные» назначаем припускина все поверхности и определяем размеры заготовки.
Расчет будем производить по ГОСТ 7505 – 89, [8].
Исходные данные для расчета:
1) Масса поковки (расчетная) – 21 кг,
расчетный коэффициент Кр = 1,4 (прил.3, [8]).
2) Класс точности – Т4 (прил.1, [8]).
3) Группа стали – М2 – сталь с массовой долей углеродасвыше 0,35 до 0,65% или суммарной массовой долей легирующих элементов свыше 2,0до 5,0% (табл.1, [8]).
4) Степень сложности – С2 (прил.1, [8])
Параметры описывающей поковку фигуры:
диаметр – 155 мм ((122+25) ·1,05);
длина – 348 мм (331·1,05), где1,05 – коэффициент;
масса (расчетная) – 51 кг
/>
5) Конфигурация поверхности разъема штампа — П(плоская) (табл.1, [8]).
6) Исходный индекс – 13 (табл.2, [8]).
Основные припуски, размеры поковки и их допускаемыеотклонения приведены в таблице 4.2. Окончательный размер элемента заготовки, мм
 +1,8
/>152,5
— 1,0
 +1,8
/>127,5
— 1,0
 +1,6
/>74
— 0,9
 +2,4
336,5
— 1,2
 +1,8
117,5
— 1,0 Допускаемые отклонения размеров заготовки, мм
+1,8
-1,0
+1,8
-1,0
+1,6
-0,9
+2,4
-1,2
+1,8
-1,0 Дополнительный припуск, мм 0,2 0,2 0,2 0,25 0,25 Основной припуск на размер, мм 2,7 2,7 1,8 2,5 2,0 Номинальный размер элемента детали, мм
/>147
/>122
/>70 331 115
/>5. Анализ технологическойоперации существующего или типового технологического процесса
Анализ будем производить на основании базовоготехнологического процесса. В данном технологическом процессе последовательностьмеханической обработки соответствует общепринятым этапам построения технологическогопроцесса.
На первой технологической операции производитсяобработка поверхностей, которые на последующих операциях будут приняты за базовые.
Данный раздел курсовой работы включает в себяследующие работы:
— обоснование правильности схемы базирования и закреплениязаготовки на одну операцию технологического процесса, придерживание принциповобъединения и постоянства баз;
— обоснование правильности выбора металлорежущегостанка, оборудования, режущего и измерительного инструментов для этой операции;
— расчет режимов резания для одного технологическогоперехода аналитическим методом, а для других переходов этой операции –табличным методом;
— расчет нормы времени Тшт(или Тшт – к) для однойтехнологической операции.
Заводской технологический процесс приведен в таблице 5.1
Таблица 5.1 – Заводской технологический процесс
Номер
операции Наименование операции Оборудование 005 Кузнечная 010 Термическая 015 Токарная Токарно-винторезный мод.1М63 020 Маркировочная 025 Контроль ОТК 030 Координатно-расточная Координатно-расточной мод.2Д450 035 Токарная Токарно-винторезный мод.1К625 040 Токарная Токарно-винторезный мод.1К625 045 Токарная Токарно-винторезный мод.1К625 050 Маркировочная 055 Контроль ОТК 060 Термическая Установка закалки ТВЧ 065 Шлифовальная Круглошлифовальный мод.3У12 070 Токарная Токарно-винторезный мод.1К625 075 Шлифовальная Круглошлифовальный мод.3У12 080 Маркировочная (на бирке) 085 Контроль ОТК 090 Шлицефрезерная Шлицефрезерный мод.5350 095 Шлифовальная Круглошлифовальный мод.3У12 100 Токарная Токарно-винторезный мод.1М63БФ101 105 Фрезерная Вертикально-фрезерный мод.6Р13 110 Маркировочная 115 Контроль ОТК 120 Слесарная
Технологический процесс изготовления детали “валэксцентриковый” в заводском варианте выполнен как маршрутный, что соответствуетмелкосерийному типу производства. Он содержит 24 операции, из которых 11операций механической обработки, остальные — контрольные, слесарные, термические,сварочные, маркировочные.
Сравнивая заводской техпроцесс с типовым мы можемсказать, что операции обработки выбраны в основном правильно. Но есть мелкиенедостатки, которые возможно вызваны дополнительными требованиями конструктора.
Недостатки заводского ТП:
а) Главный недостаток – несоблюдение принципа поэтапностиоперации;
б) на токарных операциях совмещаются черновое ичистовое точение, что соответствует различным этапам обработки и т.д.
Применяемое оборудование, режущий инструмент, средстватехнологической оснастки не соответствует современному уровню развития ТМС(более целесообразно применение станков ЧПУ, универсально-сборочныхприспособлений, инструмента с механическим креплением пластин и т.д.).
В заводском маршрутном ТП не указаны способыбазирования и закрепления заготовки, выполняемые операционные размеры, подробноне расписан режущий и мерительный инструмент. Нормирование времени на выполнениеоперации приводится в часах и имеет место завышения норм времени в несколькораз. 5.1 Анализ и обоснование схем базирования изакрепления
Для дальнейшего рассмотрения выбираем операцию 045 –токарная обработка эксцентриков.
На этой операции будут окончательно обрабатыватьсяследующие поверхности (рисунок 5.1): 7,8,9,10,11 и 12.
/>
Рисунок 5.1 – Конструктивные элементы детали
Таким образом, на данной операции производитсяобработка шести поверхностей. Однако обработка в один установ невозможна, таккак на этой операции про изводится точение двух эксцентриковых колен вала.
При выборе схем базирования и закрепления необходиморуководствоваться рекомендациями из [7, с.11].
При выборе схемы базирования необходимо придерживатьсяследующих соображений:
чистовые базы должны быть представлены точными,имеющими достаточную площадь поверхностями;
необходимо использовать принцип единства баз(совмещение технологической, конструкторской и измерительной баз);
необходимо использовать принцип постоянства баз;
обеспечивать возможность простого и быстрогозакрепления заготовки;
обеспечивать свободный доступ инструмента в зонурезания.
Базирование детали не представляет особых трудностей,так как она имеет достаточно развитые поверхности которые можно использовать вкачестве базовых.
Рассмотрим возможные схемы базирования и закрепленияпри обработке заготовки на токарной операции 045 (черновое точение эксцентриковыхколен вала).
Наиболее эффективные способы закрепления заготовки наоперации – закрепление в четырехкулачковом патроне и поджатием задней бабкой.
/>, (5.1)
где /> – погрешность базирования (приупоре в торец />= 0);
/> – погрешность закреплениязаготовки в патроне.
Так для этой операции мы выбрали четырёхкулачковыйпатрон (не самоцентрирующийся), будет присутствовать погрешность закрепления. Четырёхкулачковыйпатрон выбран по причине обработки эксцентриковой части вала (смещенная ось).
В качестве опорной базы принимаем торец вала, наружнаяцилиндрическая поверхность будет двойной направляющей базой.
Точность обработки при таком закреплении заготовкибудет зависеть от точности установки её в четырёхкулачковом патроне. Основнаязадача – правильно выставить кулачки патрона, что в свою очередь зависит отточности разметки (контрольные заточки) на предыдущей операции 040.
Для токарной обработки экцентриковых колен вала можнопредложить ещё один вариант закрепления заготовки – закрепление в центрах(центра плавающий и вращающийся) с упором в торец (рисунок 5.3)… Припуск с цилиндрическихповерхностей 1 и 15 (рисунок 5.1) снят ещё не был. Поэтому центра можноустановить смещённо.
/>
Рисунок 5.2 – Закрепление заготовки в патроне споджатием задней бабкой.
/>
Рисунок 5.3 – Закрепление заготовки в центрах с упоромв торец.
Вторая схема закрепления не является технологичной,так как на данной операции будет сниматься большой неравномерный припуск. Дляповышения жесткости такой технологической системе необходимо применить неподвижныйлюнет. Для такого закрепления будут назначаться низкие режимы резания, чтозначительно уменьшит производительность.
Проанализировав два разных способа закрепления можноутверждать, что более точный и надежный способ закрепления — это закрепление попервой схеме базирования – в четырёхкулачковом патроне с поджатием заготовкизадней бабкой. 5.2. Обоснование выбора металлорежущего станка
Выбор металлорежущих станков выполняем исходя изследующих требований:
обращаем внимание на технологические методы обработкиповерхностей;
мощность двигателя с учетом коэффициента полезногодействия должна быть больше мощности резания;
габариты рабочего пространства должны позволятьпроизводить обработку как можно большего числа поверхностей за 1й установ;
тип оборудования должен соответствовать типупроизводства;
количество инструментов не должно превышать емкость инструментальногомагазина станка и др.
Исходя из вышеперечисленного, для токарной операции045 выбираем станок токарно-винторезный с ЧПУ модели 1М63БФ101, основные техническиехарактеристики которого приведены в таблице 3.2.
Таблица 5.2 – Технические характеристики токарно-винторезного
станка модели 1М63БФ101Параметры Значения параметров
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной
— над суппортом
630
350 Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, мм 65 Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм 2800
Шаг нарезаемой резьбы:
метрической, мм
дюймовой, число ниток на дьюм
модульной, модуль
питчевой, питч
1 – 224
56 – 0,25
0,5 – 112
112 – 0,5 Частота вращения шпинделя, об/мин 10 – 1250 Число скоростей шпинделя 22
Наибольшее перемещение суппорта, мм:
продольное
поперечное
2520
400
Подача суппорта, мм/об:
продольная
поперечная
0,06 – 1,0
0,024 – 0,31 Число ступеней подач 32
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного
поперечного
4500
1600 Мощность электродвигателя главного привода, кВт 15 5.3. Обоснование выбора станочных приспособлений,металлорежущего и измерительного инструментов
Станочные приспособления, применяемые в проектируемомтехнологическом процессе, должны соответствовать требованиям точности получаемыхна данной операции поверхностей и взаимному их расположению. Желательноприменение стандартных, нормализованных приспособлений.
Выбор инструмента и технологической оснастки нужнопроизводить с учетом:
методов обработки поверхностей;
этапов обработки (черновые, чистовые и другие);
использование смазочно-охлаждающих жидкостей и их виды;
габаритов станка;
материал заготовки и ее состояния.
При выборе приспособлений для базирования и закреплениязаготовки на станке воспользуемся принятой схемой базирования в пункте 5.1.
Выбираем следующие станочные приспособления:
1) Четырехкулачковый патрон с независимым перемещениемкулачков 7100-0009 ГОСТ 2675-80 [6, с.89];
2) Центр плавающий ГОСТ 2576-79 [6, с.72].
Наиболее прогрессивным инструментом является режущийинструмент с твердосплавными неперетачиваемыми пластинами. Поэтому выбираемэтот инструмент, при этом преимущество отдадим инструментам с механическимкреплением твердосплавных пластин.
Для выполнения технологических переходов операциинеобходим следующий инструмент:
резец 2103-0711 ГОСТ 20872-80, ([3], с.267), Т5К10 ([2],с.116) — резец токарный с механическим креплением твердосплавных пластин (режущаяпластина 01114-220408 ГОСТ19046-80 и опорная пластина 701-2204 ГОСТ 19073-80) ссечением державки 25х25 мм и j =45 о.
При выборе контрольно-измерительных инструментов вовнимание следует принять трудоемкость измерений, точность измерений тип производства.
В мелкосерийном производстве приоритет следуетотдавать универсальным (шкальным) измерительным средствам. При определенииточности инструментов нужно учитывать, что цена деления должна составлять 0,3÷0,5допуска измерительного параметра, поэтому в качестве мерительного инструментавыбираем:
— штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ166-73;
— скоба СИ-122-0,01 ГОСТ 11098-64;
— микрометр МК 25-0,01 ГОСТ 6507-60. 5.4. Расчет режимов резания
Режимы резания для точение цилиндрической поверхности Æ122h6 определяем расчетно-аналитическим методом.
Исходные данные.
Обработка производится на токарно-винторезном станке сЧПУ модели 1М63БФ101. Обрабатываемый материал – конструкционная сталь 38ХА ствердостью НВ 260,B = 930 Мпа, Ku тв. спл. = 0.7, Ku б. ст. = 0.8.. Заготовка – штамповка. Диаметр заготовки после предыдущей обработки D=175мм,диаметр готового эксцентрикового колена D=122,6мм.
Паспортные данные станка 1М63БФ101 представлены впункте 5.2.
Обработка этих поверхностей не является окончательной– после токарной будет проводиться шлифовальная операция.
Обработка ведется сборным резцом для контурноготочения, правым, с опорной пластиной 701-2204 ГОСТ 19073-80; способ крепленияпластины – одноплечим прихватом. Обозначение резца – 2103-0711 ГОСТ 20872-80 ([3], таблица 22, с.264).
Геометрические параметры режущей части:
угол в плане j=45°;
задний угол a=6°;
передний угол g=6°;
радиус вершины резца r =0,8 мм;
угол наклона режущей кромки l=0°.
Период стойкости Т=30 мин.
Определяем режимы резания.
Так как колено эксцентриковое – припуск будетсниматься неравномерно. Определим максимальную глубину резания.
Глубина резания t, мм,определяется по формуле
t=(DЗАГ– DОБР) /2; (5.1)
где DЗАГ – диаметр заготовки до обработки, мм;
DОБР– диаметр заготовки после обработки, мм;
t=(152,5–122,6) /2 = 14,95мм
Так как припуск большой, обработку будем производить в6 проходов. Назначаем глубину резания t=2,5мм.
Подача выбирается по таблице 14 ([2], с.268). Дляшероховатости Ra 2,5 и радиуса при вершине r=0,8 мм подача равнаS=0,2 мм/об.
Скорость резания v, м/мин,определяется по формуле:
v =/>×КV, (5.2)
где СV ¾–коэффициент, табличная величина;
m, x, y ¾ показатели степеней, табличные величины;
Т ¾ период стойкости, мин;
КV ¾ поправочныйкоэффициент.
Коэффициент СV и показатели степеней выбираются по таблице 17
([2], с.270): СV =420; x=0,15;y=0, 20; m=0, 20.
Коэффициент КV определяется по формуле:
КV = КMV × КПV × КИV, (5.3)
где КМV ¾коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;
КПV ¾ коэффициент,учитывающий влияние состояния поверхности;
КМV ¾коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента;
Кj V ¾ коэффициент, учитывающий влияние геометрии резца.
Значение коэффициента КMV определяетсяпо формуле
([2], таблица 1, с.261):
/> (5.4)
где Кг– коэффициент, характеризующий группустали по обрабатываемости
B – фактический параметр твердости материала;
nV ¾ показатель степени;
Кг= 0.8 — при обработке резцами из твёрдого сплава ([5],таблица 2, с.262).
nV=1,25 — при обработке резцами из твёрдого сплава ([5], таблица 2, с.262).
КМV =0,8(750/930) 1,25=0,61;
КПV =0,8 — для деталей из поковки([5], таблица 5, с.263);
КИV =0,65 — для инструмента из твёрдого сплава маркиТ5К10
([5], таблица 6, с.263).
КV = 0,61×0,8×0,65 = 0,32;
v=(420/ 300,2 ×2,50,15× 0,2 0,2) ´0,32= 84,6 м/мин;
Частота вращения шпинделя n, об/мин,определяется по формуле:
n =/>; (5.5)
где D — диаметр заготовки, формируемый при обработке.
n=(1000×84,6) /(3,14×175) =153,9об/мин;
Корректируем частоту вращения шпинделя по станку. Принимаем,согласно паспортным данным станка, n=150 об/мин. Определяем скорректированнуюскорость резания:
/> (5.6)
Определяем минутную подачу по формуле:
Sм=Sо×n =0,25×150 =37,5 мм/мин; (5.7)
Выполним проверку достаточности мощности станка. Мощность,потребная на резание определяется по формуле:
/> (5.8)
где Pz – тангенциальная составляющая силы резания.
/> (5.9)
где Cp – коэффициент, зависящий от угла в плане.
Принимаем Cp =285 – для j = 45° ([6], табл.2, с.42).
Pz = 285 × 0,25 ×0,2 0,75 82,4 — 0,5=9,4
Nэ=9.4×82.4/6120=12 кВт
Следовательно, при таком режиме резания обработка на выбранномстанке возможна.
Результаты расчёта сведены в таблицу (таблица 5.3):
Таблица 5.3 — Режимы резания при обработке поверхностиÆ122,6Параметр Величина Глубина резания, мм 2,5 Подача, мм/об 0,2 Частота вращения шпинделя, об/мин 150 Минутная подача, мм/мин 37,5 Скорость резания, м/мин 82,4
Рассмотрим обработку поверхностей конавок 8 и 12(рисунок 5.1). На эти переходы данной операции осуществляем выбор режимоврезания табличным методом в соответствии с источником [6].
1) Выбор глубины резания.
Выбор минимально необходимой глубины резанияосуществляется по карте 2 с.37. Припуск на этих поверхностях такой же, как и навышерассмотренных. Принимаем номинальную глубину резания равной 2 мм.
2) Выбор подачи.
Подачу выбираем по карте 6 (с.46). Для поверхностей 8и 12 табличная подача равна 0,20 мм/об. Выбранное значение подачи корректируемс учетом поправочных коэффициентов, которые выбираем по карте 8 для измененныхусловий в зависимости от:
инструментального материала Ки=1,1;
сечения державки резца Кд=1,2;
радиуса вершины резца Кр=0,85;
квалитета обрабатываемой детали Кк=1,15;
кинематического угла в плане Kки=1;
Окончательно значение подачи для обработкиповерхностей 8 и 12 определяется по формуле:
S=SТКиКдКрКкКки;(5.10)
Подставляя значения получим:
S=0,2/>1,1/>1,2/>0,85/>1,15/>1=0,26 мм/об;
3) Выбор скорости резания.
Скорость резания для обработки поверхностей 8 и 12определяется по карте 21 (с.80). Для поверхностей 2 и 3 VT=203м/мин. По карте 23 (с.82) выбираем поправочные коэффициенты на скорость резанияв зависимости от:
инструментального материала Ки=0,85;
группы обрабатываемого материала Кс=1;
вида обработки Ко=1;
жесткости станка Кж=0,70;
геометрических параметров резца Кг=0,95;
периода стойкости режущей части резца КТ=1;
наличия охлаждения Kох=0,75.
Значение скорректированной скорости резанияопределяется по формуле:
V=VTКиКоКжКсКгКтКох;(5.11)
Скорректированная скорость резания равна
V=203/>0,85/>1/>1/>0,7/>0,95/>1/>0,75=86 м/мин;
4) Определение частоты вращения шпинделя.
Частота вращения шпинделя определяется по формуле (5.5)
/>
Корректируем полученную частоту по паспортным даннымстанка, принимаем: nф =22 об/мин.
Определяем фактическую скорость резания по формуле (5.6):
/>
5) Определение минутной подачи.
Минутную подачу рассчитывают по формуле (5.7)
Sм=0,26/>22=5,75 мм/мин;
6) Проверка достаточности мощности станка.
Мощность резания Nрез, кВт,определяется по формуле:
Nрез=Nрез Т × /> × КМN, (5.12)
где NрезТ ¾ табличное значениемощности, затрачиваемой на резание;
КMN ¾ поправочныйкоэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала;
vф ¾ фактическая скорость резания;
vт ¾ табличное значениескорости резания.
Для поверхностей 8 и 12 — Nрез Т=2,7 кВт(карта 21, с.78); Поправочный коэффициент выбирается по карте 24 (с.85) КМN=0,85.
Nрез.= 2,7×(91,3/86) ×0,85 =2,4 кВт;
Мощность привода главного движения рассчитывается поформуле
N=Nдв×h; (5.13)
N=15*0,8=12кВт. Следовательно, N=12кВт > Nрез =2,4 кВт, а значит резаниеосуществимо.
Проверка достаточности усилия подачи проводится потангенциальной составляющей сил резания Рz, котораяопределяется по формуле:
Рz = />; (5.14)
где РХ ¾ осеваясоставляющая сил резания;
PY ¾ радиальная составляющая.
Значение каждой из составляющих определяется поформуле:
Pi = Pi T × KPj i × KPg i × KPl I; (5.15)
где Pi T ¾ табличноезначение каждой из составляющих сил резания;
KPj i ¾ коэффициент влияния угла в плане;
KPg i ¾ коэффициент влияния переднего угла;
KPl i ¾ коэффициент влияния угла наклона режущей кромки.
Значения составляющих сил резания в зависимости отглубины резания и подачи определяются по карте 33 (с.98): РXT=890 Н; PYT =310 Н.
Поправочные коэффициенты определяются по карте 33 (с.99-100):
KPj X=KPj Y =1,0; KPg X =1,5;KPg Y =1,3; KPl X=KPl Y=1,0.
Тогда:
РX =890 × 1 × 1,5 × 1,0 = 1335 Н;
РY =310 ×1 × 1,3 × 1,0 = 403 Н;
/>
Усилие подачи станка равно Ро=8000 Н>1394 Н, значит обработка возможна. Результаты расчёта сведены в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 — Режимы резания на токарнуюоперацию
определенные табличным способомПараметр Величина Глубина резания, мм 2,5 Подача, мм/об 0,26 Частота вращения шпинделя, об/мин 22 Минутная подача, мм/мин 5,75 Скорость резания, м/мин 91,3 Мощность, затрачиваемая на резание, кВт 2,4 5.5 Техническое нормирование операции
Исходные данные для расчета:
1) деталь – вал эксцентриковый;
2) обрабатываемый материал – сталь 38ХА;
3) станок – токарно-винторезный с ЧПУ, модели1М63БФ101;
4) инструмент – резец проходной (/>=450),
5) приспособление – патрон четырёхкулачковый.
Определим основное (технологическое) время по формуле
To=/>; (5.16)
где L – длина обрабатываемой поверхности;
L1 –величина врезания и перебега резца, мм;
L2 –дополнительна длинна на взятие пробной стружки, мм;
n –частота вращения шпинделя, об/мин;
S –подача, мм/об;
i –число проходов.
Согласно приложениям 1 ([7], с. 204) и 3 ([7], с.220) устанавливаем величиныврезания и перебега инструмента (L1) и величины на взятие пробнойстружки (L2). Так как обработка поверхностей 7,8 и 10,12 идентичнарассмотрим нормирование на поверхности 7 и 8.
для поверхности 8 – L1=1 мм, L2=2мм;
для поверхности 7 – L1=3 мм, L2=7мм;
Тогда основное (технологическое) время равно:
для поверхности 8 tо =(1+1+1+2) /22*0,26=0,69мин;
для поверхности 7 tо =(24+3+7) /150*0,2=1,13мин;
Основное технологическое время на операцию определяемпо формуле:
/>; (5.17)
То=0,69+1,13+0,69+1,13=3,64мин;
Определяем вспомогательное время на операцию.
Время на установку и снятие детали весом до 15 кг в патроне с креплением ключом, без выверки, равно tуст=0,65 мин([7], карта 2, с.32).
Вспомогательное время, связанное с переходом приобработке несколькими инструментами в операции устанавливается по карте 18([7], с.64). Для обработки с пробными стружками, приустановке резца по лимбу, время на проход равно: tуст =0,11 мин; tуст=0,35 мин.
По той же карте 18 (лист 4 с.69) устанавливаем времяна изменение подачи для переходов равно 0,07 мин на один переход; время наизменение числа оборотов шпинделя для перехода равно 0,08 мин.
Суммарное вспомогательное время, связанное с переходомравно: />=5,04мин.
Вспомогательное время на контрольные измерения (tизм)обработанной поверхности устанавливается по карте 86 ([7], с.185). При измерении индикаторной скобойповерхностей 7 и 10 время на одно измерение равно 0,22 мин. Суммарноевспомогательное время на контрольные измерения равно: />=0,44 мин.
Вспомогательное время на операцию определяем поформуле([7], с.185):
Тв=/>;
Тв=0,92+5,04+0,44=6,36 мин;
Время на обслуживание рабочего места (организационноеи техническое)
определяется по карте 19 ([7], с.70). Для станков II группы снаибольшим диаметром изделия устанавливаемого над станиной, 600 мм оно составляет 4,0% от оперативного времени.
Время перерывов на отдых и личные надобности приработе на станке с механической подачей составляет 4% от оперативного времени
([7], карта 88, с.185).
Определяем штучное время по формуле:
Тшт=(То+Тв) (1+/>);
Тшт=(3,64+6,36) (1+/>) =10,8 мин;
Подготовительно-заключительное время определяется покарте 19([7], с.70). При обработке детали в патроне с работой двумя режущимиинструментами, участвующими в операции, подготовительно-заключительное время напартию деталей равно 15 мин.
Сводим полученные данные в таблицу (таблица 5.5):
Таблица 5.5 – Нормы времени на токарную чистовуюоперациюОсновное время на операцию, мин 3,64 Вспомогательное время на операцию, мин 6,36 Штучное время на операцию, мин 10,8 Подготовительно-заключительное время на операцию, мин 15
6. Научно-исследовательская часть
Износостойкие покрытия на основе нитрида титана,легированного железом и алюминием для режущих пластин
В данном курсовом проекте рассматривается деталь – валэксцентриковый, изготавливающийся из стали 38ХА, которая является довольнопрочным материалом. Обрабатывают его инструментом с износостойкими покрытиямина пластинах. Наиболее полно анализируется применение износостойких покрытий наоснове нитрида титана, легированного железом и алюминием, для режущих пластин вработе [].
Широкое использование эффективных износостойкихпокрытий сложного состава на основе титана, циркония, молибдена и гафниясдерживается дефицитностью и высокой стоимостью тугоплавных компонентовпокрытий, а также сложностью технологического процесса их получения.
В связи с этим большой практический интереспредставляет замена в покрытиях на основе титана таких дефицитных металлов, какцирконий, гафний, молибден, широко распространенным железом и алюминием.
Известно, что повышение стойкости инструментов спокрытиями сложного состава обусловлено тем, что при легировании нитрида титанаизменяются структура и механические свойства в частности микротвердость покрытия.Учитывая это, можно предположить, что легирование нитрида титана другимиметаллами, например железом или алюминием, приведет к аналогичным структурнымизменениям материала покрытия и, следовательно к повышению работоспособностирежущего инструмента.
Для подтверждения высказанного предположения провелиисследования при токарной обработке заготовок из сталей 12Х18410Г и 38ХА инструментом,оснащенным пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали с различнымиизносостойкими покрытиями (из нитрида титана (TIN), из нитрида титана,легированного железом (Ti, Fe) N, алюминием (Ti, Al) N и цирконием (Ti, Zr) N).
Об изменении структуры покрытий судили по изменениемпериода a кристаллической решетки, ширины b рентгеновской дифракционной линии и остаточных микронапряжений sо.
Микротвердость Нm покрытий измеряли сиспользованием индикатора Кнуппе при нагрузке 1Н.
Химический состав покрытий определяли на растровомэлектронном микроскопе РЭМ-200 с рентгеновским микроанализом. Структурупокрытий исследовали на дифрактометре ДРОН-3.
Покрытия толщиной 6±0,5 мкм наносим(на установке “Булат-3Т” при постоянной температуре 500оС) на сменныемногогранные пластины из твердого сплава БК6 (размеры 4,76х12,7х12,7 мм; радиуссопряжения граней 1 мм; g=-5о; a=5о; j=75о; j1=15о) и на острозаточенные пластины из быстрорежущейстали Р6М5 (размеры 10х18х18 мм; g=10о; a=8о; g=l=0; j=45о; j1=15о).
Стойкость инструмента оценивали по пути L резания,пройденному до износа по задней поверхности hз=0,4 и 0,6 мм соответственно для твердосплавных и быстрорежущих пластин (при использовании последних, в качествеСОЖ применяли 5% -ный раствор Укринола-1).
Некоторые результаты исследований свойств покрытий,нанесенных на твердосплавную пластину, представлены ниже в таблице. Покрытие TiN (Ti, Fe) N (Ti, Zr) N (Ti, Al) N a, н×м 0,4247 0,4235 0,4274 0,4224 b, градус 0,45 1,25 0,9 0,6 sо, МПа 190±20 -750±110 -500±60 -840±220 Нm, гПа 26±2,5 31,4±2,5 41,5±2,5 40±2,5
Как видно, покрытия (Ti, Fe) N и (Ti, Al) N имеютнесколько меньший, чем у покрытия ТiN период. Для покрытия (Ti, Fe) N, как идля покрытия (Ti, Zr) N, характерно увеличение ширины b и, следовательно, повышение микротвердости по сравнению смикротвердостью покрытия TiN. Более высокая микротвердость покрытия (Ti, Al) Nпо сравнению с покрытием ТiN может быть объяснена наличием сильной химическойсвязи между титаном и алюминием. Остальные макронапряжения sо для покрытий (Ti, Fe) N и (Ti, Al) N являются снимающими, также как идля покрытия (Ti, Zr) N. Таким образом, покрытия (Ti, Fe) N и (Ti, Al) N посвоим структурным параметрам и микротвердости практически не отличаются отпокрытия (Ti, Zr) N.
Исследования стойкости режущих инструментов спокрытием в зависимости от скорости V резания показали следующее. При обработкезаготовок из сталей 38ХА и 12Х18Н10Т (подача S=0,3 мин/об; глубина резанияt=0,5 мм) покрытия (Ti, Fe) N и (Ti, Al) N более эффективны, чем покрытие TiN(см. Рисунок (а) и (б)) (путь L резания для твердосплавных пластин с покрытием(Ti, Fe) N в 1,7-2 раза, а с покрытием (Тi, Al) N — в 2,25 раза больше). Приобработке заготовок из стали 38ХА на высоких скоростях резания эффективностьпокрытий (Ti, Al) N и (Ti, Zr) N примерно одинаковые. При обработке заготовокиз стали 12Х18Х10Т наиболее эффективно покрытие (Ti, Al) N.
При обработке заготовок из стали 38ХА инструментом,оснащенным пластиной из быстрорежущей стали Р6М5 (S=0,3 мм/об; t=1 мм), полученыаналогичные результаты: эффективность покрытий (Ti, Fe) N и (Ti, Al) N выше,чем эффективность покрытий TiN (путь L в среднем 2,75 раза больше), и они имеютпримерно одинаковую эффективность с покрытием (Ti, Zr) N (Рисунок (в)).
Следует отметить, что для инструментов с покрытиями(Ti, Al) N и (Ti, Zr) N характерно смещение с экстремума зависимости l=f(v) всторону больших скоростей резания.
Это, по-видимому, связано с большой физико-химическойпассивностью их материала по отношению к обрабатываемому материалу. В то жевремя инструменты с более пластичными покрытиями ((Ti, Fe) N, у которого Нm=31,4 гПа) лучше сопротивляются адизионно-усталостным процессам и имеютбольшую стойкость на малых скоростях резания, чем инструменты с покрытиями (Ti,Al) N и (Ti, Zr) N.
а) />
L, м  
/> /> 3 /> 1 4 /> 2
   0       220     240     260    280      V, м/сек    
/>б)
/>/>
20000   3
/>
15000  
L, м  

1000    1 2 4

500  
   0          140       160        180      V, м/мин  

в)
/>/>
30000  
L, м   4
/>
25000   /> 3

2000  

1500   2
/>
1000   1

500  
   0         40        50         60         70    V, м/мин  
Рисунок – Зависимость пути резания L (м)от скорости резания V (м/мин)
Зависимости пути L резания от скорости V резания приобработке заготовок из сталей 38ХА и 12Х18Х10Т инструментом, оснащеннымпластинами твердосплавными (соответственно (а) и (б)), а также при обработкезаготовок из стали 38ХА инструментом, оснащенным пластинами из быстрорежущейстали с покрытиями TiN, (Ti, Fe) N, (Ti, Al) N и (Ti, Zr) N.
Эффективность всех сложных покрытий по отношению кпокрытию TiN существенно изменяется в зависимости от скорости V и снижается сее увеличением. Режущие инструменты, оснащенные пластинами с покрытиями (Ti, Fe)N и (Ti, Al) N, прошли опытно-промышленные испытания и внедрены в производство.
Выводы
Стойкость инструмента может быть повышена путемнанесения на режущую пластину покрытия из нитрида титана, легированного железоми алюминием [(Ti, Zr) N и (Ti, Al) N].
Режущие инструменты, оснащенные пластинами из твердогосплава и быстрорежущей стали с покрытиями (Тi, Fe) N и (Ti, Al) N можно рекомендоватьк применению при обработке заготовок из сталей марок 38ХА и 12Х18Н10Т.
Тема дипломного проекта — проектированиетехнологического процесса изготовления вала эксцентрикового, являющегося однимиз основных узлов радиально-поршневого гидромотора.
В ходе выполнения дипломного проекта был выполненследующий объем работ.
При анализе служебного назначения были отраженыосновные технические характеристики и назначение машины, перечислены узлы сописанием их работы. Что касается самого вала, то был проведен анализ всех егоповерхностей, а также функций, исполняемых ими.
При анализе технических требований были подробнопроанализированы требования, предъявляемые при изготовлении деталиконструктором, их соответствие общепринятым стандартом.
Был определен тип производства — мелкосерийный — исоответствующая ему форма организации работ.
Для вышеупомянутого типа производства было произведеноэкономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки. В качествезаготовки была принята поковка, получаемая методом штамповки.
Во время выполнения работы был проанализирован иусовершенствован технологический процесс изготовления детали. Было предложено иобосновано применение новых станков и оснастки, что позволит значительносократить потери времени, показать себестоимость обработки, облегчить трудрабочих и повысить культуру труда на предприятии.
Список литературы
1. А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред «Курсовоепроектирование по технологии машиностроения». – 4-е изд., перераб. и доп. –Минск: Выш. Школа, 1983. -256 с.
2. Справочник технолога машиностроителя.2 т. /Под ред.А.Г.Касиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение,1986. – 496 с.
3. Обработка металлов резанем: Справочник технолога /А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др. Под общ. ред.А. А. Панова. — М.: Машиностроение.1988. -736 с.: ил.
4. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник длямашиностроительных вузов по специальности “Технология машиностроения, металлорежущиестанки и инструменты”. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. – 496с., ил.
5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектированиепо технологии машиностроения. -4-е изд., перераб. и доп. – Минск: Вышэйш. Школа,1983. -256 с.
6. Общемашиностроительные нормативы режимов резаниядля технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. Токарные,карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, строгальные, долбежные ифрезерные станки. Изд.2-е. М.: Машиностроение, 1974. – 406 с. ил.
7. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного,на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного длятехнического нормирования станочных работ: Серийное производство. – М.: Машиностроение,1974. – 421с.
8. ГОСТ 7505 – 89. Поковки стальные штампованные.
9. А.П. Станки и инструменты 3/1991, М.: — Машиностроение,46с.
10. Малов А. Н., Справочник технолога-машиностроителя.-3-е изд., перераб. и доп. -М: Машиностроение, 1972. — 568с.
11. Методические указания для курсового проекта. Длястудентов специальностей 7.090202 «Технология машиностроения» дневной и заочнойформ обучения. / Сост. Евтухов В.Г., Захаркин А.У. – 1999 – с.23 ил.