Балка нижняя наружная

Министерство науки и образования
Федеральное агентство по образованию
«Балка нижняя наружная»
Технологический процесс механической обработки
2007

ИРКУТСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИКУМ
УТВЕРЖДАЮ:
Председатель цикловой
комиссии
________________________
ЗАДАНИЕ
На курсовой проект
по дисциплине «Технология машиностроения»
студенту учебной группы
Тема: разработать технологический процесс обработки на деталь
«Балка нижняя наружная»
Началопроектирования:
Срокпредставления к защите:
Руководитель:Субботин Д.Ю.
«___»_____________2006г.
Студент: ГригорьевР.Е.
«___»_____________2006г
Содержание
ведение. 5
1. Общая часть. 8
1.1. Описание конструкции детали. 8
1.2. Материал детали и его свойства. 8
Сплав средней прочности ВТ-20 ГОСТ 19807-91. 9
Штампуемость. 9
1.3. Анализ технологичности детали. 10
1.4. Выбор и обоснование типа производства. 12
1.4.1. Определение количества деталей в партии ипериодичность ее запуска  14
2. Технологическая часть. 16
2.1. Выбор вида заготовки и способ её получения. 16
2.2. Расчёт припусков и размеров заготовки. 17
Аналитический метод. 17
2.3. Анализ заводского технологического процесса. 20
2.4. Разработка маршрутного техпроцесса. 22
2.5. Выбор технологического оборудования. 23
2.6. Выбор приспособления и режущего инструмента. 25
2.7. Применяемые методы и инструменты контроля. 26
2.8. Расчет режимов резания. 28
2.9. Нормирование операций. 33
3. Конструкторская часть. 38
3.1. Конструкция приспособления. 38
3.2. Расчет приспособления. 39
3.2.1. Расчет силы зажима. 39
3.2.2. Определение размеров элементов зажима заготовки. 40
3.2.3. Выбор гидроцилиндров. 41
3.2.4. Расчет на прочность “слабых” звеньев конструкции. 42
3.2.5. Определение погрешности базирования. 43
4. Литература. 44
ведение
Машиностроениеявляется ведущей отраслью народного хозяйства. Важнейшим и обязательнымтребованием современного производства является систематическое повышениекачества изделий при выполнении заданий по объему выпуска и высокойпроизводительности труда. Главным рычагом повышения эффективности производстваявляется ускорение научно-технического процесса, широкое внедрение техникиновых поколений, принципиально новых технологий, обеспечение выпускавысококачественной продукции.
Одна иззадач современного машиностроительного производства, в условияхнаучно-технического процесса является изготовление качественных изделий, повозможности с более низкой себестоимостью. С развитием современных технологийэто стало возможным за счет использования черновых заготовок с экономичнымиконструктивными формами, обеспечивающие возможность обработки с наибольшейпроизводительностью и наименьшими отходами. Это требует непрерывного повышенияточности заготовок и приближение их конструктивных форм и размеров к готовымдеталям, что позволяет сократить объем обработки резанием, ограничивая ее вряде случаях чистовыми и отделочными операциями. За счет этого снижаетсятрудоемкость механической обработки заготовок, достигаемое из-за рациональноговыбора их изготовления, обеспечивающий рост производства, на тех же производственныхплощадях без существенного увеличения оборудования и технологической оснастки. Необходимаяточность заготовок задается: отливками из черных и цветных металлов, кованнымии штампованными заготовками.
Применениестанков с числовым программным управлением позволило качественно изменитьметаллообработку, получить большой экономический эффект благодаря сокращениюосновного и вспомогательного времени, возможностью применения многостаночногообслуживания, повышенной точностью, снижению затрат на специальныеприспособления, сокращению или полной ликвидации разметочных и слесарных работ.Опыт использования станков с числовым программным управлением показал, чтоэффективность их использования возрастает при повышении точности, усложненииусловий обработки (Взаимное перемещение заготовки и инструмента) при многоинструментальной обработки заготовок с одного установа.
Современныеметоды механической обработки деталей с точностью до JT5-JT6, такая точность достигается:
трех осевойфрезеровкой на станках с числовым программным управлением;
плоско-профильными координатным шлифованием;
— применениемэлектрофизических и электрохимических способов
обработки;
— электроэрозионной,лазерной, ультразвуковой, электротермический методами обработки.
Применениена производстве современных способов упрочняющей обработки:
наклепываниеповерхности шариками
дробеструйнымнаклепыванием.
Безпроектирования и производства высокоточной технологической оснастки,инструмента и оборудования, средств электронно-вычислительной техники, станковс числовым программным управлением, систем автоматизированного производства,робототехники невозможно получить качественную и точную обработку геометрическисложных деталей. По той причине, что качество обработки заготовок наметаллорежущих станках находится в прямой зависимости от точности и качестваприменяемого оборудования.
В сокращениисроков проектирования технологических процессов и повышении эффективностиподготовки производства применяются различные автоматизированные системы набазе электронно-вычислительных машин. Такие как АРМ «технолог», различные CAD и CAM системы. В связи с тем, чтоавтоматизация обеспечивает такие преимущества, как улучшение качества работы,повышения производительности работы конструкторов, сокращения длительностицикла проектирования, увеличение гибкости к изменению в конструкции изделия,повышение точности проектирования, автоматизации, автоматизация подготовкитехнологических документов.
Соблюдениявышеперечисленных факторов с использованием современных материалов визготовлении изделий помогает повысить качество выпускаемой продукции и снизитьсебестоимость, что очень важно для сбыта выпускаемых товаров.
1. Общая часть1.1. Описание конструкции детали
Шпангоут 38является нормальным. Основное назначение нормальных шпангоутов состоит ввосприятии местной аэродинамической нагрузки и обеспечение соответствующейопоры для стрингеров и обшивки.
Деталь«Балка нижняя наружная» имеет теоретический контур заданный координатнымспособом. Деталь имеет габаритные размеры: длина – 868 мм, ширина – 229,5 мм,высота – 64 мм, в сечении — представляет балку в виде двутавра, что повышаетжесткость конструкции детали. Деталь имеет двухстороннюю конструкцию с толщинойполотна от 2 до 9 мм. Также имеются ребра жесткости толщиной 2 мм. В полотнерасположено два базовых отверстия. Точность обработки остальных поверхностейсоответствует 14 квалитету точности.
Наличиетеоретического контура ухудшает технологичность детали. 1.2. Материал детали и его свойства
Титан –элемент 4 группы периодической системы Д.И. Менделеева, относится к переходным элементам.Титановые сплавы разделяют на литейные и деформируемые. Они обладают преимуществамипо сравнению с другими конструкционными материалами: высокой коррозийной стойкостью;немагнитностью; высокой удельной прочностью; низкой теплопроводностью; малым коэффициентомлинейного расширения.
Титановыесплавы удовлетворительно обрабатываются резанием, их можно сваривать. Основнаячасть титана расходуется на приготовление сплавов повышенной прочности для нуждавиационной и ракетной техники и морского судостроения. Механические свойстватитана в большой степени зависят от содержания примесей, особенно H, O, N, и C. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышаеттвердость и прочность, но при этом значительно уменьшается пластичность,снижается коррозийная стойкость, ухудшается свариваемость. Поэтому ихсодержание ~ 0.02-0.06%Сплав средней прочности ВТ-20 ГОСТ 19807-91
Сплавсредней прочности ВТ20 применяется в сварных деталях и узлах, работающих при450 °С (6000 часов) и 500 °С (3000часов), а так же в деталях, работающихкратковременно(до 5 мин) при температурах до 800 °С. При изготовлении крупногабаритныхштамповок температура окончательной деформации составляет 850 °С, степеньдеформации за один нагрев 50-70%. Этот сплав удовлетворительно обрабатываетсярезаньем.
Таблица №1. ХимическиесвойстваTi Al Zr Mo V C Fe Si O N H
Сумма
прочих
примесей % Основа
5,6-
-7,0
1,5-
-2,5
0,5-
-2,0
0,8-
-2,5 0.10 0.30 0.15 0.15 0.05 0.015 0.30 Штампуемость
Таблица № 2.
Температура
штамповки
/>С
Вытяжка
К раб
Отработка
К раб
Выдавка
К раб
Гибка на угол 90/>
20
700-900
-
1.3-1.6
1.2-1.35
1.5-1.7
-
6-10
4.0-7.0
2.0-3.5
Сплав можетсвариваться со всеми листовыми титановыми сплавами, dв сварного соединения »0.9-0.95 dв основного материала s-1 определяли на листах при симметричномизгибе, на поковках при изгибе с кручением. База испытания 2*10 циклов.
Приизготовлении крупногабаритных штамповок температура окончания деформациисоставляет 850 С, степень деформации за один нагрев 50-70%. 1.3. Анализ технологичности детали
Конструктивныеформы деталей определяются их служебным назначением. Однако деталь,сконструированная без учета требований технологии ее изготовления, можетоказаться неэкономичной. Поэтому при разработке конструктивных форм деталейнеобходимо учитывать требования технологии их наиболее экономичногоизготовления. Под технологичностью конструкции понимают соответствиеконструкции требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости.
Правилавыбора показателей технологической конструкции изделия направлены на повышениепроизводительности труда, снижение затрат и сокращение времени напроектирование, технологическую подготовку производства, изготовление,техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении его необходимогокачества.
Наиболееважные показатели технологичности конструкции детали: трудоемкость ееизготовления, удельная материалоемкость, коэффициент использования материала,технологическая себестоимость. Трудоемкость и материалоемкость изготовления детализависят не только от конструкции, но также и от выбранного технологическогопроцесса, его оснащения и режимов обработки.
Конфигурациядетали должна быть такой, чтобы для ее изготовления можно было использоватьвысокопроизводительные технологические методы и выбрать удобную базу дляустановки заготовки в процессе обработки. Заданные точность и шероховатостьповерхностей заготовки или детали должны быть обоснованы ее служебнымназначением, т. к. завышенные требования по точности и шероховатости вынуждаютвводить дополнительные операции, удлиняют цикл обработки, увеличиваюттрудоемкость процесса обработки и повышают себестоимость детали. Стандартизацияи унификация деталей и их элементов способствуют уменьшению трудоемкости процессовпроизводства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийностивыпуска и унификацией станочных наладок.
Коэффициентточности обработки
/>
/> 
где, АСР — среднийквалитет точности обработки
ni — число размеров чертежа соответствующих квалитетов точности
— 5 размерапо 9 квалитету
— 98размеров по 14 квалитету
/>
/>
Детальтехнологична по точности обработки, т. к. К т. ч. > 0,5
Коэффициентшероховатости
/> 
где Бср. — средняяшероховатость поверхностей, определяемая в значениях параметра />мкм.
2поверхностей Ra 1.6
81 поверхность Ra 6.3
/>
/>
/>
Детальтехнологична по коэффициенту шероховатости.
Коэффициентунификации конструктивных элементов
/>
где,
Qэ. у. – количество унифицированных элементов.
Qэ. – общее число конструктивных элементов.
радиусасопряжения: R3 – 32; R8 – 32,
отверстия: ø12Н9– 1, ø20Н9 — 1
/>
Так какзначение коэффициента унификации больше 0.6, то деталь считается технологичной.
Коэффициентиспользования материала
/> 
где,
Мd – масса детали по чертежу
Мз – массазаготовки с возможными технологическими припусками
/>
Так какзначение коэффициента использования материала больше 0.6, то деталь считатьтехнологичной. 1.4. Выбор и обоснование типа производства
Типпроизводства, как общая организационно-техническая характеристика производстваопределяется главным образом степенью специализации рабочих мест, величинойпроизводства и формой движения изделия на рабочем месте.
Типпроизводства и соответствующие ему формы организации работы определяют такжехарактер технологического процесса и его построение.
Поэтомупрежде чем приступить к проектированию технологического процесса механическойобработки деталей, необходимо, исходя из заданной программы выпуска, установитьтип производства — единичное, серийное или массовое.
Типпроизводства можно определить не только исходя из данных степени специализациирабочих мест, но и по количеству изготовленных в год деталей и изделий одногонаименования и типоразмера, пользуясь следующей характеристикой, котораяпредставлена в таблице.
Таблица № 3.Годовой объём выпуска, шт. Тип производства Лёгкие Средние Тяжелые До 20 кг До 300 кг Свыше 300 кг Единичное До 100 До 10 1…5 Мелкосерийное 101…500 11…200 6…100 Среднесерийное 501…5000 201…1000 101…300 Крупносерийное 5001…50000 1001…5000 301…1000 Массовое Свыше 50000 Свыше 5000 Свыше 1000
Поприведенной таблице при заданной программе 800 штук выбираем серийноепроизводство.
Серийный типпроизводства характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры изделийпартиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени нарабочих местах. Серийное производство подразделяется на крупно-, средне-,мелкосерийное производство, в зависимости от количества изделий в серии, иххарактере, трудоемкости, частоты повторяющихся серий в течение года. Подразделениена крупно-, средне-, мелкосерийное типы производства являются в принципеусловным, так как при одном и том же количестве заданных для изготовлениядеталей инструментов, штампов и приспособлений в партии, но при различных ихразмерах, сложности и трудоемкости, производство может быть отнесено к разнымтипам. 1.4.1. Определение количества деталей в партии и периодичностьее запуска
Изготовлениедеталей или изделий партиями – характерная особенность серийного типа производства.
Производственнаяпартия – группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых вобработку одновременно или непрерывно в течении определенного интервала времени.
Операционнаяпартия – производственная партия или её часть, поступающая на рабочее место длявыполнения технологической операции.
От размераоперационной партии деталей зависят нормы штучно-калькуляционного времени наоперацию, а так же ряд важных технико-экономических показателей: коэффициентиспользования материала, степень использования специализированного оборудованияи оснастки, квалификация рабочих и т.п.
Увеличениеколичества деталей в операционной партии является положительным фактором, т. к.с повторением одних и тех же приёмов работы возрастает навык рабочего, аследовательно, растёт уровень производительности труда. Кроме того, чем большеоперационная партия, тем меньше подготовительно-заключительное время, меньшештучно-калькуляционное время на операцию и ниже себестоимость детали.
С другойстороны, неоправданное увеличение размера операционной партии отрицательносказывается на производственном процессе — увеличивается незавершённоепроизводство, растут площади, занятые цехами и межоперационными складами,заготовок и деталей, и оборотные средства, уменьшается их оборачиваемость.
Размероперационной партии деталей в штуках определяется по формуле:
/> 
где N — количество деталей одного наименования и размера вгодовом объёме выпуска изделий, шт;
t — необходимый запас заготовок на складе (для среднихдеталей t=5шт);
Ф — числорабочих дней в году (Ф=249дн).
/> 
В связи стем, что размер партии должен быть кратным годовому объёму выпуска, егонеобходимо откорректировать. Следовательно, действительный размер партиисоставит />
Периодичностьзапуска партии определяется по формуле:
/> 
/> 
Следовательно,запуск партии будет производиться через каждые 5 дней.
2. Технологическая часть2.1. Выбор вида заготовки и способ её получения
При решенииэтого вопроса надо стремиться к тому, чтобы форма и размеры исходной заготовкибыли максимально близки к форме и размерам детали.
Анализируявид заготовки в заводском технологическом процессе, где принимается заготовкаштамповка массой 18,3 кг для изготовления детали массой 5 кг, можно сделатьвывод, что применение заводской штамповки не выгодно, так как она имеет большиеприпуски. При обработке в отходы уходит большое количество материала.
Штамповкаповышает точность размеров. В заводском технологическом процессе применяетсягорячая штамповка, что обеспечивает хорошее качество поверхности, небольшойслой окалины.
Способполучения горячей штамповки – штамповка в открытых штампах на кривошипныхгорячештамповочных прессах. Штамповка повышенной точности размеров штамповокиз-за постоянства хода пресса и определенности нижнего положения ползуна, чтопозволяет уменьшить отклонения размеров штамповок на высоте; штамповки неконтролируют на сдвиг, так как в конструкции пресса и штампа предусмотренонадежное направление ползуна направляющих станины, а для точного совпаденияверхней и нижней частей штампа — направляющие колонки и втулки. Этот методпозволяет увеличить коэффициент использования материала вследствие болеесовершенной конструкции штампов, снабженных верхним и нижним выталкивателями,что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, припуски, напуски и допуски и, темсамым, приводит к экономии металла, уменьшению последующей обработки штамповокрезанием. Характеристика получаемой при этом способе заготовки: масса до 50 кг;средней сложности.
Приизготовлении заготовки штамповки используются кривошипные горячештамповочныепрессы усилием 6,3-100МН. Они обеспечивают улучшенные условия труда вследствиеменьших шумовых эффектов, вибраций и сотрясения почвы, чем при работе намолотах и относительно спокойным безударным характером работы, что позволяетустанавливать КГШП в зданиях облегченной конструкций.
Болеевысокая производительность и КПД в 2-4 раза больше чем молота. 2.2. Расчёт припусков и размеров заготовкиАналитический метод
В заводскомтехнологическом процессе заготовку детали «Носок силовой» получаютпутем горячей штамповки. Этот метод позволяет максимально приблизить форму иразмеры заготовки к форме и размерам детали.
Определитьприпуск на ребро, размер 2 мм.
Таблица № 4.
№
п/п Вид заготовки и обрабатываемой поверхности Точность заготовки и обрабатываемой
Допуск на размер
T, мм
Элементы припуска,
мкм Промежуточные припуски, мм поверхности Rz h
/>
/> Zmax Zmin Заготовка гор. штамповка обычной точности 16 0,60 250 240 528 - - - 1 Черновое фрезерование 14 0,14 120 120 31,68 150 1,77 1,17 2 Чистовое фрезерование 12 0,06 40 40 1,27 150 0,56 0,42
Определяемсуммарные отклонения расположения поверхности
/>
/>
/>
L — длина заготовки, мм
/>1=Ку·/>0=0,06·528=31,68мкм
/>2=Ку/>1=0,04·31,68=1,27 мкм
Ку — коэффициентуточнения
Черновой0,06, чистовой 0,04
Определяемминимальные припуски
Zimin=(Rz+h) i-1+/>i-1+/>i
Rzi-1 — высота неровностей профиля на предшествующем переходе.
hi-1 — глубина дефектного поверхностного слоя напредшествующем переходе.
/>i- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.
Z1min=(0,25+0,24) +0,528+0,15= 1,17 мм
Z2min=(0,12+0,12) + 0,032+0,15= 0,42 мм
Определяеммаксимальные припуски
Zimax=Zimin+Ti-1
Z1max=1,17+0,6= 1,77 мм
Z2max=0,42+0,14= 0,56 мм
Определяемобщий припуск на боковые стороны наружного контура
Zобщ= Z1max+ Z2max=1,77+0,56= 2,33/>2,5мм
Определитьприпуск на толщину полотна, размер 8 мм.

Таблица № 5.
№
п/п Вид заготовки и обрабатываемой поверхности Точность заготовки и обрабатываемой
Допуск на размер
T, мм
Элементы припуска,
мкм Промежуточные припуски, мм поверхности Rz h
/>
/> Zmax Zmin Заготовка гор. штамповка обычной точности 16 0,90 250 240 528 - - - 1 Черновое фрезерование 14 0,22 120 120 31,68 150 2,07 1,17 2 Чистовое фрезерование 12 0,09 40 40 1,27 150 0,64 0,42
Определяемсуммарные отклонения расположения поверхности
/>
/>
/>
L — длина заготовки, мм
/>1=Ку·/>0=0,06·528=31,68мкм
/>2=Ку/>1=0,04·31,68=1,27 мкм
Ку — коэффициентуточнения
Черновой0,06, чистовой 0,04
Определяемминимальные припуски
Zimin=(Rz+h) i-1+/>i-1+/>i
Rzi-1 — высота неровностей профиля на предшествующем переходе.
hi-1 — глубина дефектного поверхностного слоя напредшествующем переходе.
/>i- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.
Z1min=(0,25+0,24) +0,528+0,15= 1,17 мм
Z2min=(0,12+0,12) +0,032+0,15= 0,42 мм
Определяеммаксимальные припуски
Zimax=Zimin+Ti-1
Z1max=1,17+0,9= 2,07 мм
Z2max=0,42+0,22= 0,64 мм
Определяемобщий припуск на боковые стороны наружного контура
Zобщ= Z1max+ Z2max=2,07+0,64= 2,71/>3 мм
Табличныйметод.
Таблица № 6.Размер Припуск (Z) Припуск (2Z) Округленный размер 3,5 2,3 4,6 8 4 2,3 4,6 8,5 5 2,3 4,6 9,5 6 2,3 4,6 10,5 9 2,3 4,6 14 34 2,3 4,6 39 64 2,4 4,8 69 68 2,4 4,8 73 230 2,7 5,4 236 868 3,8 7,6 876 2.3. Анализ заводского технологического процесса
В качествезаготовки в базовом тех. процессе принята поковка, получаемая свободной ковкой.Так как конструкция детали имеет достаточно сложную форму, при производствепоковки введены большие припуски и напуски (упрощающие форму заготовки). Этопривело к увеличению веса заготовки — коэффициент использования материаласоставил 0.1 – что является достаточно низким показателем.
Маршрутобработки детали «Балка верхняя».
Таблица № 7.№ операции Название операции Оборудование Приспособление 1 2 3 4 005 Входной контроль. К/стол 010 Разметка.
Штангенциркуль
чертилка Плита 2500х1600 015-020 Фрезерная. ВМ 127М Прихват 065 Слесарная Верстак Тиски 070-115 Фрезерная с ЧПУ. ФП-27Н3 Прихват
В базовомтехпроцессе:
47 операцийс применением металлорежущих станков.
10 операцииконтрольных.
10 операцийслесарных.
1 операциявспомогательная.
Механическаяобработка детали проводится на универсальных станках. В базовом техпроцессеиспользуются тиски, прихваты, что увеличивает время настройки.Т. к. детальимеет сложный контур, при обработке требуется большое количество переустановов,что снижает точность обработки, а так же увеличивает время на установку инастройку.
Дляобработки детали используется быстрорежущий инструмент, что увеличивает времяобработки, снижает стойкость инструмента, увеличивает трудоемкость наизготовление деталей.
В качествеприспособлений используется тиски, прихваты, что снижает точность изготовлениядетали, увеличивает время на установку, переустановку, настройку.

Вывод:
Данныйтехпроцесс не подходит для серийного производства. Предлагаю использоватьстанки с ЧПУ, специальные приспособления, обработку карманов вести аналогичнобазовому техпроцессу, но использовать другое оборудование и приспособление. Совокупностьвыше сказанных предложений значительно сокращает время на обработку и повышаетточность обработки при высокой производительности. 2.4. Разработка маршрутного техпроцесса
Вразрабатываемом технологическом процессе большая часть механической обработкидеталей осуществляется на станке с ЧПУ – DMU — 125P приуменьшении операций фрезерных с ЧПУ, это достигается за счет полного заполненияинструментального магазина станка. За счет этого сокращается доработка деталина универсально-фрезерных станках, с разметкой.
В новомтехнологическом процессе обработка базовых отверстий производится в кондукторе настанке 2А125.
В новомтехнологическом процессе есть и добавления, добавляются контрольные операциидля межоперационного контроля.
В результатевсех этих изменений новых технологический процесс состоит из 17 операций,сокращаются сроки производства детали, трудоемкость изготовления, себестоимость.
Маршрутобработки детали «Балка верхняя»
Таблица № 8.№ операции
Нормирование и
содержание операции Оборудование 1 2 3 005 Контрольная Контрольный стол 010 Фрезерная 6Н13П 015 Слесарная Верстак 020 Контрольная Контрольный стол 025 Сверлильная 2А125 030 Слесарная Верстак 035 Контрольная Контрольный стол 040 Фрезерная с ЧПУ DMU 125 045 Слесарная Верстак 050 Контрольная Контрольный стол 055 Фрезерная с ЧПУ DMU 125 060 Слесарная Верстак 065 Контрольная Контрольный стол 070 Контрольная Весы 075 Маркировочная Стол распределителя работ 080 Контрольная Контрольный стол 2.5. Выбор технологического оборудования
Применяемоеоборудование.
Фрезерныйстанок с ЧПУ модели DMU-200P. Станок позволяетобрабатывать криволинейный контур и подходит по габаритным размерам, мощностиглавного двигателя, оборотам шпинделя.
DMU125P
/>
1. Защитноеограждение
2. Инструментальныймагазин
3. Шпиндельнаябабка с главным приводом
4. Зонаобслуживания (гидравлика, пневматика, централизованная смазка)
5. Пультуправления с системой ЧПУ
6. Рабочийстол
7. Устройствоподачи СОЖ
Техническаяхарактеристика станка.
1. Числооборотов (бесступенчато) 20-12000 мин-1
2. Скоростьподачи (бесступенчато) 20-10000 мм/мин
3.Ускоренный ход: ось Х, У, Z 40 м/мин
4.Разрешающая способность 0,001 мм
5.Позиционный допуск 0,010 мм
6. Рабочийстол: ЧПУ — круглый стол Æ1250 х1000
ЧислоТ-образных пазов/размер:
паз длябазирования (центральный) шт.1 / 18Н7
пазы длякрепления шт.9 / 18Н12
9.Центральное отверстие Æ50Н6 мм
10. Частотавращения стола 8 1/мин
11. Подача2900о
12. Конусшпинделя SK40 по DIN 69871
Дляобработки базовой поверхности выбран станок:
Вертикальнофрезерный станок 6Н13П
Таблица № 9.Параметр Величина Рабочая поверхность стола (мм) 320х1250 Мощность двигателя (кВт) 7,5 КПД станка 0,8 Число оборотов шпинделя: max 1600 min 31,5 Подачи стола продольные и поперечные (мм/мин) max 1250 min 25 Подачи вертикальные (мм/мин) max 416,6 min 8,3
Для обработкиотверстий выбираю: вертикальный сверлильный станок
2А125
Таблица № 10.Параметр Величина
Рабочая поверхность стола
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола
Вылет шпинделя
Наибольший ход шпинделя
Наибольшее вертикальное перемещение:
Сверлильной (револьверной) головки
стола
Конус Морзе отверстия шпинделя
Число скоростей шпинделя
Частота вращения шпинделя, об/мин
Число подач шпинделя (револьверной головки)
Подача шпинделя (револьверной головки) мм/об
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
Габаритные размеры:
Длина
Ширина
Высота
Масса, кг
710 х 1250
828
200 — 700
-
500
-
1, 2, 3
12
22 – 1000
12
0,05 – 2,24
11
1500
1800
3650
5000 2.6. Выбор приспособления и режущего инструмента
Одним изпоказателей экономически рациональной подготовки производства являетсясокращение трудоемкости и сроков проведения всего подготовительного цикла,основная часть которого в машиностроительном производстве включает проектныеработы, изготовление и отладку специальных средств технологического оснащения.
Выполнениеэтих требований в значительной мере зависит от состава и количества станочныхприспособлений, являющихся наиболее трудоемким видом оснастки. Их следуетвыбирать с учетом конкретных условий подготовляемого производства.
В зависимостиот масштаба производства (массовое, серийное, мелкосерийное) и технологическихфакторов станочные приспособления по назначению и конструкции могут бытьразделены на: универсальные, универсально-наладочные (переналаживаемые),универсально-групповые, сборно-разборные, специальные
Всреднесерийном производстве лучше всего применить специальное фрезерноеприспособление, так как они имеют постоянные установочные базы и зажимающиеэлементы, и предназначены для установки и закрепления, одинаковых по форме иразмерам заготовок.
Специальныеприспособления применяются в производствах, где по условиям работы станки назначительное время закрепляются за определенной операцией.
Выборрежущего инструмента.
Фрезаконцевая – предназначена для обработки деталей на станках с ЧПУ
Фреза R390-032A32-11H
Фреза R216.34-16045-AC38N
Сверло 2301-1415ВК8 ГОСТ 22736-77 (d=19.0; L=256; l =135)
Сверло 2301-1845ВК8 ГОСТ 10902-77 (d=6,2; L=101; l =63)
Сверло 2301-1868ВК8 ГОСТ 10902-77 (d=6,2; L=86; l =52)
Зенкерø20H9 ГОСТ 21541-762.7. Применяемые методы и инструменты контроля
Подконтролем в широком смысле имеется в виду понятие, включающее в себяопределение как количественных, так и качественных характеристик, например,контроль дефектов наружной поверхности, контроль внутренних пороков металла идр.
В техникенаряду с понятием «контроль» широко применяется понятие «измерение».
Измерение — нахождениефизической величины с помощью специальных технических средств.
Точностьизмерений — качество измерений, отражающее близость их результатов к истинномузначению измеряемой величины.
Погрешностьизмерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемойвеличины.
Под методом измеренияпонимается совокупность используемых измерительных средств и условий ихприменения.
Методыизмерения зависят от используемых измерительных средств и условий измерений иподразделяются на абсолютные, сравнительные, прямые, косвенные, комплексные,элементные, контактные и бесконтактные.
Абсолютныйметод измерения характеризуется тем, что прибор показывает абсолютное значениеизмеряемой величины.
Сравнительныйметод отличается тем, что прибор показывает отклонение значения измеряемойвеличины от размера установочной меры или иного образца.
Так, кабсолютному методу относят измерение микрометром, штангенциркулем, длинномером,а к сравнительному измерение оптиметром, индикаторным нутромером.
Прямой методизмерения заключается в том, что значение искомой величины или ее отклонениеотсчитывают непосредственно по прибору. К этому методу относят контрольдиаметров микрометром или индикатором на стойке.
Прикосвенном методе значение искомой величины или отклонение от нее находят порезультатам измерения другой величины, связанной с искомой определенной зависимостью.Например, контроль угла синусной линейкой, диаметра по длине дуги и углу,опирающемуся на нее.
Измерительныесредства — это технические устройства, используемые при измерениях и имеющиенормированные метрологические свойства (например, различные измерительныеприборы, калибры, лекальные линейки, плиты и т.д.).
Для контроляданной детали абсолютным методом применяются следующие средства контроля.
Дляизмерения наружных и внутренних размеров используются штангенциркулиШЦ1-125-0,05 ГОСТ 166-80, ШЦ-2-300-0,05 ГОСТ 166-80, ШЦ-3-400-0,05 ГОСТ 166-80.
Для контролятолщин детали применяют индикаторный стенкомер С-ЮБ-0,1 ГОСТ 11358-89 спределом измерения 10 мм. 2.8. Расчет режимов резания
Разработкатехнологического процесса механической обработки заготовки обычно завершаетсяустановлением технологических норм времени для каждой операции. Чтобы добитьсяоптимальных норм времени на операцию, необходимо в полной мере использоватьрежущие свойства инструмента и производственные возможности технологическогооборудования.
При выборережимов обработки необходимо придерживаться определённого порядка, т.е. приназначении и расчёте режима обработки учитывают тип и размеры режущегоинструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, типоборудования и его состояние. Следует помнить, что элементы режимов обработкинаходятся во взаимной функциональной зависимости, устанавливаемой империческимиформулами.
Определимрежимы резания для операции 010 — Фрезерная (фрезеровать поверхность 1предварительно), фреза торцевая Ø125; Ø посадочного отверстия 40(H7); ВК8; B=42; Z=12 (ГОСТ 9473-80)
Глубинарезания t — величина срезаемого слоя за один проходизмеряемая в направлении перпендикулярно к обрабатываемой поверхности; t=2
Подача прифрезеровании задаётся в м/мин — перемещение фрезы за одну минуту.
При черновомфрезеровании плоскости подача на зуб фрезы будет равна:
/>=0,11мм/зуб (заводские нормативы)
Скоростьрезания. Скорость резания — это величина перемещения точки режущей кромки резцаотносительно поверхности резания в единицу времени, которая рассчитывается поформуле:
/>
где V — скорость резания, м/мин
Сv — коэффициент учитывающий обрабатываемый материал и условияобработки
D – Диаметр фрезы, мм
T — Стойкость фрезы, мин
t — Глубина резания, мм
/> -величина подачи, м/мин
В – ширинафрезерования, мм
Значениекоэффициента Сv и показатели степени (стр 287 таб.39).
/>; q=0,2; x = 0.06; />; />; />;/>; T=180мин.
Общийпоправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условиярезания рассчитывается по формуле:
/>
где, Кv — общий поправочный коэффициент на скорость резания;
Кмv — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемогоматериала;
Кпv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
Киv — коэффициент, учитывающий материал инструмента.
/>=1 (режущиеинстр. и режимы резания, стр.262 таб.3);
/>= 0.8 (режущиеинстр. и режимы резания, стр.263 таб.5);
/>= 1 (режущиеинстр. и режимы резания, стр.263 таб.6);
Следовательно,общий поправочный коэффициент на скорость резания будет равен:
/>
Имея данные,рассчитаем скорость резания, она будет равна:
/> м/мин
Определимчастоту вращения шпинделя:
/>, об/мин
Имея вседанные, произведём расчёт частот вращения:
/>, об/мин
По имеющимсячислам оборотов станка принимаем частоту вращения: n= 63об/мин
Сила резания.Сила резания определяется по формуле:
/>;Н
где Pz –сила резания, Н
Ср — коэффициент;
t — глубина резания, мм
/> -подача на зуб, м/мин
В — ширинафрезерования, мм
Z — число зубьев фрезы
n — число оборотов шпинделя
Кр — поправочныйкоэффициент
Значениякоэффициентов и показателей степеней для расчёта силы резания (таб.39, стр.289)
/>218; x =0.92; />0.78; />1; q=1.15;/>0;
Поправочныйкоэффициент определяется по формуле:
/>;
Следовательно,общий поправочный коэффициент на силу резания будет равен:
/>
Имея вседанные, произведём расчёт силы резания:
/>Н;
Крутящиймомент. Крутящий момент определяется по формуле:
/>; Н•М
где /> - силарезания, Н
D – диаметр фрезы
Z — число зубьев фрезы
Имея вседанные, произведём расчёт крутящего момента:
/> Н•М;
Мощностьрезания. Эффективная мощность резания определяется по формуле:
/>/>;
где, Nэ — эффективная мощность резания, кВт
Pz — сила резания, Н
V — скорость резания, м/мин
Согласноформуле произведём расчёт:
/> кВт;
Определяемрежимы резания для операции 040 – Фрезерная с ЧПУ
Фреза R390-032A32-11H,материал фрезы 1025
Выбор подачина зуб: Fz=0.1 мм/об ([8] стр. А193)
Выборскорости резания: Vс= 70 м/мин для материала 1025 ([8] стр.А202)
Определяемчастоту вращения шпинделя по формуле:
/>; об/мин ([8] стр.А214)
Имея вседанные, найдём частоту вращения шпинделя
/> об/мин;
Так как на DMU станках бесступенчатое регулирование принимаем: n = 696 об/мин
Определяемподачу стола (скорость подачи) по формуле:
/> ([8] стр. А214)
Где: zn – число зубьев (5)
n – частота вращения шпинделя
fz – подача на зуб фрезы
Определяемудельную силу резания, т.е. силу резания по формуле:
/>
Где: Кс1 –удельная сила резания Н/мм2 (1400) ([8] стр. А202)
hm – средняя толщина стружки мм (0,1) ([8] стр. А192)
mc – поправочный коэффициент (0,23) ([8] стр. А202)
Определяеммощность необходимую для резания по формуле:
/>
Где ap – глубина резания, мм
ae – ширина обработки, мм
vf – подача стола, мм/мин
kс1 – удельная сила резания Н/мм2
η – К.П.Д.
025Сверлильная
Для даннойоперации выбираем статистический метод расчетов
так как онболее быстр и менее трудоемок.
Зенкерø20Н9
1. t = 0,4мм
2. S = 0,5мм/зуб
3. u = 20 м/мин
4. n = 400об/мин
6. N = 0,15кВт
8. Ро = 235Н2.9. Нормирование операций
Каждыйпроизводственный процесс состоит из технологических операции.
Операция –это законченная часть технологического процесса, выполняемая одним рабочим илибригадой на одном рабочем месте.
Операцияявляется объектом нормирования труда. Чтобы изучать трудовой процесс,проектировать его рациональную структуру, необходимо деление операций насоставляющие элементы.
Потехнологическому признаку, согласно ГОСТу 3.1109-82, операцию делят наследующие элементы:
— установ
— позиция
— переход
— рабочийход
— вспомогательныйход
Затратырабочего времени, которые имеют место в производстве, весьма многообразны,поэтому основным средством для их измерения является их классификация, то естьгруппировка затрат рабочего времени по определенным признакам. Исходя изтехнического нормирования, все рабочее время исполнителя подразделяется навремя работы и время перерыва.
Время работы– это время, в течение которого рабочий производит действия, направленные наосуществление трудового процесса.
Время работывключает в себя:
— подготовительно-заключительноевремя
— оперативноевремя
— времяобслуживания рабочего места
Подготовительно-заключительноевремя – это время, затраченное на подготовку исполнителя или исполнителей квыполнению технологической операции и приведение в порядок после окончаниясмены или получения наряда, инструмента, приспособления, сдача их послевыполнения производственного задания.
Времяперерывов – это время, в течение которого рабочий не принимает участия в работе.
Определениепродолжительности всех нормируемых затрат рабочего времени на выполнениезаданного объема работы. Согласно ГОСТу 3.1109-82 норма времени –регламентируемое время выполнения некоторого объема работ в определенныхусловиях одним или несколькими исполнителями.
Структурунормы времени можно представить:
Нормирую операцию– сверлильную
1) Определениеосновного машинного времени:
/>
l – длина обработки;
l1– перебег в начале обработки;
l2 – перебег в конце обработки;
L — длина обработки, состоящая из длины обрабатываемойповерхности и перебегов инструмента в начале и конце обработки;
S – подача,мм/об;
n – число оборотов, об/мин;
Переход: Сверлитьотв. ø11,9 насквозь
/>
/>
Т0=0.8 мин.
Переход: Зенкероватьотв. Ø12H9
/>
/>
Т0= 0.94 мин.
Переход: Сверлитьотв. ø 19,9 насквозь
/>
/>
Т0= 0,95 мин.
Переход: Зенкероватьотв. Ø12H9
/>
/>
Т0= 0.77 мин.
Т=0.8+0.9+0,95+0,77=3,42мин
2) Определяемвспомогательное время:
Тв= Тупр+Туст+ Тизм= 1,4+1,2+0,2= 3 мин
Тупр — вспомогательноевремя на управление станком = 1,4 мин
Туст – времяна установку и снятие детали 1,2 мин
Тизм – времяна контрольные измерения 0,4 мин
3) Время наотдых и личные надобности 4,1% от суммы вспомогательного и основного времени.
Тотд =(3,42+3) 0,041= 0,26 мин
4) Подготовительно-заключительноевремя состоит из затрат времени на наладку станка, приспособления иинструмента, а так же получение инструмента и приспособления до начала работ исдача после.
Тпз= 15 мин
5) Штучноевремя – норма времени необходимая для обработки одной детали складывается
Тшт=То+Тв+Тотд= 3,42+ 3+0,55= 6,99 мин
6) Штучно-калькуляционноевремя
Тштк=Тпз/n +Тшт= 15/800 +6,99 =7 мин
n – количество деталей в партии (шт) = 800
Нормируюоперацию – фрезерную
1) Определениеосновного машинного времени:
/>
l – длина обработки;
l1– перебег в начале обработки;
l2 – перебег в конце обработки;
L — длина обработки, состоящая из длины обрабатываемойповерхности и перебегов инструмента в начале и конце обработки;
S – подача,мм/мин;
n – число оборотов, об/мин;
i – числопроходов;
Переход:
/>
/>
Т0= 0,36 мин.на 4 поверхности.
2) Определяемвспомогательное время:
Тв= Тупр+Туст+ Тизм= 1,5+2,3+0,8= 4,6 мин
Тупр — вспомогательноевремя на управление станком = 1,5 мин
Туст – времяна установку и снятие детали 2,3 мин
Тизм – времяна контрольные измерения 0,8 мин
3) Время наотдых и личные надобности 4,1% от суммы вспомогательного и основного времени.
Тотд =(0,36+4,6) 0,041= 0,2 мин
4) Подготовительно-заключительноевремя состоит из затрат времени на наладку станка, приспособления и инструмента,а так же получение инструмента и приспособления до начала работ и сдача после.
Тпз= 15 мин
5) Штучноевремя – норма времени необходимая для обработки одной детали складывается
Тшт=То+Тв+Тотд= 0,36+4,6+0,2= 5,16 мин
6) Штучно-калькуляционноевремя
Тштк=Тпз/n +Тшт= 15/800 +5,16 = 5,185 мин
n – количество деталей в партии (шт) = 800.
3. Конструкторская часть3.1. Конструкция приспособления
Технологическаяоснастка имеет большое значение в производственном процессе. Она обеспечиваетзаданную точность и качество изготавливаемых деталей, позволяет повыситьпроизводительность и эффективность труда.
Приспособлениемназывают дополнительные устройства для базирования и закрепления обрабатываемойдетали.
Проектируемоеприспособление является специальным фрезерным приспособлением с гидравлическимприводом и предназначено для пяти координатной обработки детали “Балка верхняя”на станке DMU125P.
Ложементимеет 2 базовых отверстия, в которые запрессовываются базовые пальцы: цилиндрическийø12Н9 и срезанный ø20Н9. Установку детали по технологическойбазе, предварительно обработанной на универсальном станке, производят на этиустановочные пальцы.
Приобработке деталь закрепляется за счет гидроцилиндров толкающего типа. Втолкающем гидроцилиндре в нижнюю полость через шланг высокого давления подаетсямасло, шток с пальцем смещается вверх, один конец прихвата смещается такжевверх, а с другого края прихват при помощи шпильки с шайбой сферическойприжимает деталь к ложементу.
Дляориентации приспособления на столе станка в плите запрессованы два пальца: одинø50g6 входит в центральную втулку стола, второй ø18g6-вцентральный паз стола.
Данноеприспособление предназначено для программной обработки наружного и внутреннегоконтура, карманов и ребер детали.
Такжеприспособление имеет 4 рым-болта для транспортирования.
Данноеприспособление, благодаря быстродействующим зажимам позволяет снизить время наустановку и снятие детали. 3.2. Расчет приспособления3.2.1. Расчет силы зажима
Если расчетвести обычным способом при большом количестве работающих прихватов, получитсястатически неопределимая система. Поэтому расчет ведется по типу расчетазаклепочных соединений.
Составляетсяуравнение сил, на схеме нагрузок:
(Pz+Poc·f) ·Кз=с1·F1+c2·F2
Тогда изуравнения определяется сила зажима заготовки W:
/>
/>
Pz – максимальная сила резания, согласно расчетам 2378 Н;
ω — уголподъема винтовой канавки концевой фрезы – ω=20°;
f — коэффициент трения на стыке между ложементом изаготовкой, f=0,15;
/> - коэффициентзапаса, учитывает степень затупления, колебание припуска при обработке за счетизноса штампа, твердость и вязкость материала детали; />=2,5;
с1 и c2 – коэффициенты, которые учитывают нагружение прихватов;
с1 – всегдаравен 1;
с2 =1/2.
Последующиекоэффициенты определяются по формуле:
/>
к –порядковый номер работающего прихвата;
n – общее количество работающих прихватов в установе.
/>
3.2.2. Определение размеров элементов зажимазаготовки
Определениедиаметра резьбы шпильки прихвата. Исходя из прочности материала шпильки и приодинаковой длине плеч прихвата b диаметр резьбы шпилькиопределяется по формуле:
/>
/>
W – сила зажима – 1609,5 кг
/> - допускаемоенапряжение на растяжение для шпилек из стали 45 — 1700 кг/см2, из стали 40Х — 2500кг/см2
Принимаетсяшпилька с резьбой М20.
Определениеразмеров прихвата.
/>

Ширинаприхвата B принимается (3…3,5) dшп
B=3,1·dшп=3,1·20=62 мм
Высотаприхвата h принимается (1,1…1,3) dшп
h=1,2·dшп=1,2·20=24 мм
Длинаприхвата L принимается (6…10) dшп
L=7·dшп=8·20=160 мм
Ширина паза b= dшп=20 мм
Длина пазазависит от величины смещения прихватов при выполнении установа.
l= dшп+c=20+43=63мм
с –максимальная величина смещения прихватов с=Dмакс+к+1=32+10+1=43мм
Dмакс – максимальный диаметр фрезы – 40 мм
к –максимальная длина контакта прихвата с заготовкой – 10 мм Размер l1 определяется при выполнении компоновки, он должен быть ≥6 мм.
По ГОСТ12937-67 принимаются плоские передвижные прихваты. 3.2.3. Выбор гидроцилиндров
Гидроцилиндрыпо сравнению с пневмоцилиндрами имеют следующие преимущества: развивают большуюсилу зажима при минимальных диаметральных размерах; высокая стабильность силызажима, что даёт возможность исключить погрешность закрепления; высокоебыстродействие.
Для даннойсхемы закрепления заготовки принимаются толкающие гидроцилиндры двухстороннегодействия.
Определяемдиаметр цилиндра по формуле:
/>
D – диаметр цилиндра — см
W – сила зажима – 1609,5 кг
p – давление в цилиндре 100 кг/см2
η – КПД — 0,85.
/>
По нормалиМН 2251-61 принимается гидроцилиндр ближайшего большего значения с D = 50 мм, с длиной хода штока 15 мм. Нормаль предусматриваетряд диаметров: 40,50,60,80,100 мм с минимальной длиной 70 мм. В штоке имеетсярезьбовое отверстие М12 для установки шпильки с минимальным выступанием 10 мм,в крышке имеется резьбовое отверстие – М16 для крепления цилиндра. Рабочеедавление P = 10МПа (100кг/см2). 3.2.4. Расчет на прочность “слабых” звеньевконструкции
Слабымзвеном конструкции является прихват, ослабленный пазом при работе на изгиб.
Напряжениепри одинаковой длине плеч прихвата определяется по формуле:
/>
W – сила зажима – 1609,5 кг
l – длина плеча – см
W’ – момент сопротивления сечения прихвата – см3
/> - допускаемоенапряжение на изгиб: для стали 45 – 2000 кг/см2, для стали 40Х – 3000 кг/см2.
/>
L – длина прихвата 160 мм
dшп – диаметр шпильки в штоке цилиндра – 16 мм
к –максимальная длина контакта прихвата с заготовкой – 6 мм (в установах А и Б)
е – величинаотступа шпильки цилиндра от торца прихвата – 2 мм
/>
B – ширина прихвата 6,2 см
b – ширина паза 2 см
h – толщина прихвата 2,4 см
/>
Расчетудовлетворяет прочности прихвата.
3.2.5. Определение погрешности базирования
Погрешностьбазирования при установке заготовки на цилиндрический и срезанный палецопределяется по формуле:
/>
Изготовлениедеталей или изделий партиями – характерная особенность серийного типапроизводства.
/> - минимальныйдиаметральный зазор между пальцем ø20f7 иотверстием ø20H9 — 0,02мм
/> - допуск наизготовление пальца ø20f7 — 0,021 мм
/> - допуск наизготовление отверстия ø20H9 — 0,052 мм
/> - наибольшеерасстояние от центра срезанного пальца до обрабатываемого контура детали 149 мм
L — расстояниемежду пальцами 457 мм
/>=0,15 мм
Чтосоответствует требуемой точности обработки детали с учетом других погрешностейобработки.
4. Литература
1. Добрыднев И.С.Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». –М.: Машиностроение,1985г.
2. Данилевский В.В.Технология машиностроения. –М.: Высшая школа, 1984г.
3. Обработкаметаллов резанием: Справочник технолога под ред. Панова А.А. –М.: Машиностроение,1988г.
4. Силантьева Н.А.Малиновский В.Р. Техническое нормирование труда в машиностроении. –М.: Машиностроение,1990г.
5. Справочник«Приспособления для металлорежущих станков» под ред. Горошкина А.К. –М.: Машиностроение,1965г.
6. Справочниктехнолога-машиностроителя под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. Т.1,2. –М.:Машиностроение, 1986г.
7. Справочникметаллиста под ред. Малова А.Н. Т.1-5. –М.: МАШГИЗ, 1960г.
8. Каталогиинструмента фирмы «САНДВИК Коромант»