Введение
Разработкатехпроцесса – важнейший исходный этап подготовки производства новых изделий.После разработки техпроцесса на его основе производится конструирование иизготовление необходимой по техпроцессу оснастки, расчёт припусков, расчёт режимоврезания, нормирование, организация производства.
В основуразработки технологических процессов положены два принципа – технический иэкономический. В соответствии с техническим принципом проектируемыйтехнологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требованийрабочих чертежей и технических условий на изготовление изделия. В соответствиис экономическим принципом изготовление изделия должно вестись с минимальнымизатратами труда и издержками производства. С точки зрения технического принципазадача проектирования технологического процесса, как правило, характернамноговариантность возможных решений, при этом из нескольких возможных вариантоввыбирается наиболее рентабельный. В исключительных случаях (ликвидация узкихмест, срочный выпуск особо важной продукции в кратчайшие сроки) может бытьвыбран не более рентабельный, а наиболее производительный вариант.
Технологическийпроцесс изготовления детали определяется в основном следующими факторами:
1)конфигурацией и размерами детали; требованиями к точности обработки и ккачеству поверхности; материалом детали, наличием или отсутствием термическойобработки в процессе изготовления;
2) объёмомпроизводства и размерами партий;
3) наличнымсоставом и состоянием оборудования;
4)возможностями инструментального цеха, изготовляющего приспособления, штампы,пресс-формы, режущий инструмент и другую технологическую оснастку.
Из указанныхвыше факторов три последних с деталью непосредственно не связаны, ахарактеризуют общую производственную обстановку. Поэтому для одной и той жедетали в зависимости от применения трёх последних факторов рациональный варианттехпроцесса будет различен, что обуславливает многовариантность техпроцесса дляодной и той же детали. Многовариантность техпроцесса возрастает также и потому,что при изготовлении детали одних и тех же результатов с точки зрения точностии качества поверхности можно достичь, применяя несколько различных способовобработки. Рациональный вариант техпроцесса определяется путём экономическогоанализа.
1. Материал детали и его свойства
Материалдетали «Хвостовик» – сталь 45 (ГОСТ 1050–74). Сталь 45 относится к группеуглеродистых качественных сталей. Эти стали характеризуются более низким, чем усталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей и неметаллическихвключений. В соответствии с ГОСТ 1050–74 качественные стали производят ипоставляют без термической обработки (горячекатаными, коваными), термическиобработанными и нагартованными. Механические свойства гарантируются посленормализации, а так же по требованию потребителя после закалки и отпуска,нагартовки или термической обработки, устраняющей нагартовку – отжига иливысокого отпуска.
В зависимостиот содержания углерода качественные стали подразделяются на низкоуглеродистые,среднеуглеродистые и стали с высокой концентрацией углерода. Маркируются онидвузначными числами 05, 08, 10, 15, 20, …, 85, обозначающими среднее содержаниеуглерода в сотых долях процента (ГОСТ 1050–74). Сталь 45 относится ксреднеуглеродистым сталям, которые отличаются большей прочностью, но меньшейпластичностью, чем низкоуглеродистые. Среднеуглеродистые стали применяют послеулучшения, нормализации и поверхностной закалки.
Сталь 45,химический состав (%) ГОСТ 1050–74C Si Mn Cr S P Cu Ni As Не более 0,42–0,50 0,17–0,37 0,50–0,80 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08
В улучшенном состоянии –после закалки и высокого отпуска на структуру сорбита – достигаются высокаявязкость, пластичность, и, как следствие, малая чувствительность к концентраторамнапряжений. При увеличении сечения деталей из-за несквозной прокаливаемостимеханические свойства сталей снижаются. После улучшения стали применяют дляизготовления деталей небольшого размера, работоспособность которых определяетсясопротивлением усталости (шатуны, коленчатые валы малооборотных двигателей,зубчатые колёса, маховики, оси и т.п.). При этом возможный размер деталейзависит от условий их работы и требований к прокаливаемости. Для деталей,работающих на растяжение, сжатие (например, шатуны), необходима однородностьсвойств металла по всему сечению, и, как следствие, сквозная прокаливаемость.Размер поперечного сечения таких нагруженных деталей ограничивается 12 мм.Для деталей (валы, оси и т.п.), испытывающих главным образом напряжения изгибаи кручения, которые максимальны на поверхности, толщина упрочнённого призакалке слоя должна быть не менее половины радиуса детали. Возможный размерпоперечного сечения таких деталей – 30 мм.
Дляизготовления более крупных деталей, работающих при невысоких циклических иконтактных нагрузках, используют стали 40, 45, 50. Их применяют посленормализации и поверхностной индукционной закалки с нагревом ТВЧ тех мест,которые должны иметь высокую твёрдость поверхности (HRC 40–58) и сопротивлениеизносу (шейки коленчатых валов, кулачки распределительных валиков, зубьяшестерён и т.п.).
Индукционнойзакалкой с нагревом ТВЧ упрочняют также поверхность длинных валов, ходовыхвинтов станков и других деталей, для которых важно ограничить деформации притермической обработке.
Технологическиесвойства стали 45:
– температураковки, °С:сначала – 1250, конца – 700. Сечение до 400 мм охлаждается на воздухе;
–свариваемость – трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогреви последующая термообработка;
–обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при НВ 170–179 и sВ=640 МПа
кuтв. спл.=1
кuб. ст.=1;
–флокеночувствительность – малочувствительна;
– склонностьк отпускной хрупкости – не склонна. 2. Анализ технологичности детали «Хвостовик»
Каждая детальдолжна изготавливаться с минимальными трудностями и материальными затратами.Эти затраты можно в значительной степени сократить от правильного выбораварианта технологического процесса, его оснащения, механизации, автоматизации,применение оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства.На изготовление детали оказывает большое влияние её конструкция и техническиетребования. Деталь «Хвостовик», имеющая форму тела вращения, удовлетворяетследующим основным требованиям, предъявляемым к детали данного вида:
1. Деталь –тело вращения, её можно обрабатывать на токарных станках.
2. Конструкциядетали такова, что её масса уравновешена относительно оси вращения.
3. Диаметры идлины элементов выбраны из нормального ряда длин и диаметров. В связи с этимможно использовать стандартный режущий инструмент.
4. Необходимоизбегать нежёстких валов. Жёсткость вала определяется соотношением L/dср≤12.Определяем жёсткость детали:
dср=(20+10)/2=15 мм
L=55 мм
L/dср=55/15=3,67
Такимобразом, условие жёсткости выполняется: 3,67≤12.
5.Используемый режущий инструмент имеет свободный вход и выход.
6. Æ10+0,024+0,015
Td=ES-EI=0,024–0,015=0,009 мм
Квалитет 6,шлифование тонкое.
Æ20-0,020-0,072
Td=ES-EI=-0,020– (-0,072)=0,052 мм
Квалитет 9,чистовое точение на токарном станке.
На основепроведённых расчётов можно сделать вывод о том, что данная деталь являетсятехнологичной с точки зрения её изготовления. 3. Определение типа производства
Вмашиностроении в зависимости от программы выпуска изделий и характераизготовляемой продукции различают три основных типа производства: единичное,серийное и массовое.
Типпроизводства согласно ГОСТ 3.1108–74 характеризуется коэффициентом закрепленияопераций за одним рабочим местом или единицей оборудования. Тип производстваопределяется коэффициентом:
К3.0=Q/PM, (2.1)
где Q – числоразличных операций; PM – число рабочих мест, на которых выполняютсяданные операции.
Дляпредварительного определения типа производства можно использовать годовой объёмвыпуска и массу детали. Учитывая, что объём выпуска детали «хвостовик»составляет 80000 штук в год, а масса детали – 0,1 кг, на основании таблицы 3.1[3, c. 24] определяем тип производства как крупносерийное.
Серийноепроизводство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемыхили ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большимобъёмом выпуска. Коэффициент закрепления операций для крупносерийногопроизводства составляет 1–10.
Напредприятиях серийного производства значительная часть оборудования состоит изуниверсальных станков, оснащённых как специальными, так иуниверсально-наладочными (УНП) и универсально-сборочными (УСП)приспособлениями, что позволяет снизить трудоёмкость и удешевить производство.Представляется также возможным располагать оборудование в последовательноститехнологического процесса для одной или нескольких деталей, требующиходинакового порядка обработки, с соблюдением принципов взаимозаменяемости приобработке. При небольшой трудоёмкости обработки или недостаточно большойпрограмме выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, споследовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовокпартии на одной операции производить обработку этой партии на следующейоперации. При этом время обработки на различных станках не согласуют. Заготовкиво время работы хранят у станков, а затем транспортируют целой партией.
В серийномпроизводстве применяют также переменно-поточную форму организации работ. Здесьоборудование также располагают по ходу технологического процесса. Обработкупроизводят партиями, причём заготовки каждой партии могут несколько отличатьсяразмерами и конфигурацией, но допускают обработку на одном и том жеоборудовании. В этом случае время обработки на смежных станках согласуют, поэтомудвижение заготовок данной партии осуществляется непрерывно, в порядкепоследовательности технологического процесса. Для перехода к обработке партиидругих деталей переналаживают оборудование и технологическую оснастку(приспособления и инструмент). 4. Технико-экономическое обоснование выборазаготовки
1) Заготовкаиз проката. Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемойдетали определяем промежуточные припуски по таблицам. За основу расчётапромежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали Ø20/> мм. Устанавливаемпредварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности деталиØ20/>. Обработка поверхностидиаметром 20 мм – производят в жёстких центрах. Технологический маршрутобработки данной поверхности:
Операция 005.Токарная черновая
010. Токарнаячистовая
При черновомточении припуск на обработку составляет 4 мм, а при чистовом – 2 мм.Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласномаршрутному технологическому процессу:
На токарнуюоперацию 005:
Dр.005=Dн+2Z010=20+2=22 мм (3.1)
Расчётныйразмер заготовки:
Dр.з.=Dр.005+2Z005=22+4=26 мм (3.2)
По расчётнымданным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычнойточности по ГОСТ 2590–71.
Круг 26 – В-ГОСТ2590 – 71
45 – б – ГОСТ14034 – 74
Отклонениядля диаметра 26 мм равны />.
Припуск наобработку 2х торцовых поверхностей заготовки равен 1,4 мм.
Общая длиназаготовки:
Lз=Lд+2Zподр.=55+1,4=56,4 мм (3.3)
Исходя изпредельных отклонений, общую длину заготовки округляем до целых единиц.Принимаем длину заготовки 57 мм. Объём заготовки определяем по плюсовымдопускам:
Vз=p·D2з.п.·Lз/4=3,14·2,642·5,7/4=31,185 см3 (3.4)
Массузаготовки определяем по формуле:
Gз=gVз=0,0075×31,185=0,245 кг (3.5)
Выбираемминимальную длину проката для изготовления заготовки. Потери на зажим заготовкиLзаж принимаем 20 мм. Заготовку отрезают на ножницах. Это самыйпроизводительный и дешёвый способ. Длину торцового обрезка проката определяемиз соотношения:
Lо.т.=(0,3¸0,5) d=0,3×26=7,8 мм (3.6)
Числозаготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется поформуле:
1. Из прокатадлиной 4 м:
X4=(Lпр+Lзаж+Lо.т.)/(Lз+Lр)=(4000–20–7,8)/(57+3)=66,2шт. (3.7)
Получаем 66заготовок из данной длины проката.
2. Из прокатадлиной 7 м:
X7=(Lпр+Lзаж+Lо.т.)/(Lз+Lр)=(7000–20–7,8)/(57+3)=116,2шт.
Принимаем 116заготовок из данной длины проката. Остаток длины (некратность) определяется взависимости от принятой длины проката:
1. Из прокатадлиной 4 м:
LНК4=Lпр–Lо.т.–Lзаж–Lз×X4=4000–7,8–20–57×66=210,2 мм (3.8)
Или
ПНК4=(LНК×100)/Lпр=210,2×100/4000=5,25%
2. Из прокатадлиной 7 м:
LНК7=Lпр–Lо.т.–Lзаж–Lз×X7=7000–7,8–20–57×116=360,2 мм (3.9)
Или
ПНК7=(LНК×100)/Lпр=360,2×100/7000=5,14%
Из расчётовна некратность следует, что прокат длиной 7 м для изготовления заготовокболее экономичен, чем прокат длиной 4 м.
Потериматериала на зажим при обрезке по отношению к длине проката составят:
Пзаж=(Lзаж×100)/Lпр=20×100/7000=0,285% (3.10)
Потериматериала на длину торцового обрезка проката в процентном отношении к длинепроката составят:
По.т.=Lо.т.×100/Lпр=7,8×100/7000=0,11% (3.11)
Общие потерик длине выбранного проката:
Пп.о.=Пнк+По.т.+Пзаж=5,14+0,11+0,285=5,535% (3.12)
Расходматериала на одну деталь с учётом всех технологических неизбежных потерьопределяем по формуле:
Gз.п.=Gз(100+Пп.о.)/100=0,245(100+5,535)/100=0,258 кг (3.13)
Коэффициентиспользования материала:
Ки.м.=Gд/Gз.п.=0,099/0,258=0,38 (3.14)
Gд=g×Vд=0,00785×12,55=0,099 кг (3.15)
Vд=pDд12Lд1/4+ pDд22Lд2/4=12,55 см2 (3.16)
Стоимостьзаготовки из проката:
Сз.п.=См×Gз.п. – (Gз.п.–Gд)×(Сотх/1000), (3.17)
где
См– цена 1 кг материала заготовки, руб.;
Сотх– цена 1 т отходов материала, руб.
См=147×20/1000=2,94 руб./кг
Сотх=33×20/1000=0,66 руб./кг
Сз.п.=2,94×0,258 – (0,258–0,099) ×0,66=0,758–0,159×0,66=0,65 руб.
2) Заготовкаизготовлена методом горячей объёмной штамповки на горизонтально-ковочной машине(ГКМ).
Степень сложности – С1.Точность изготовления поковки – класс I, группа стали – М1.
Припуски наноминальные размеры детали назначают по таблице. Припуски на обработкузаготовок, изготавливаемых горячей объёмной штамповкой, зависят от массы,класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки. Наосновании принятых припусков на размеры детали определяем расчётные размерызаготовки:
D1=Dн+2z=10+2×1,5=13 мм (3.18)
D2=Dн+2z=20+2×1,2=22,4 мм (3.19)
L1=Lд+2z=20+2,4=22,4 мм (3.20)
L2=Lд+2z=35+2,4=37,4 мм
Допуски наразмеры заготовки:
Ø13/>; Ø22,4/>; 22,4/>; 37,4/>
Разрабатываемэскиз на штампованную заготовку:
/>
Рис. 3.1
Для определения объёмаштампованной заготовки условно разбиваем фигуру заготовки на отдельные простыеэлементы и проставляем на них размеры с учётом плюсовых допусков:
/>
Рис. 3.2
Определяемобъём отдельных элементов заготовки:
V1=pD12L1/4=3,14×1,372×2,31/4=3,403 см3 (3.21)
V2=pD22L2/4=3,14×2,312×3,81/4=15,959 см3 (3.22)
Общий объёмзаготовки:
Vобщ=V1+V2=3,403+15,959=19,362 см3 (3.23)
Массаштампованной заготовки:
Gз.ш.=g×Vобщ=0,00785×19,362=0,152 кг (3.24)
Принимаянеизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объёмнойштамповке равными 10%, определяем расход материала на одну деталь:
Gз.п.=Gз.ш.(100+Пш)/100=0,152×(100+10)/100=0,167 кг (3.25)
Коэффициентиспользования материала на штампованную заготовку:
Ки.м.=Gд/Gз.п.=0,135/0,167=0,81 (3.26)
Стоимостьштампованной заготовки:
Сз.ш.=(СМ×Gз.п.) – (Gз.п.–Gд)×(Сотх/1000) (3.27)
где
СМ– цена 1 кг материала заготовки, руб.;
Сотх– цена 1 т отходов материала, руб.
СМ=638×20/1000=12,76 руб./кг
Сотх=33×20/1000=0,66 руб./кг
Сз.ш.=12,76×0,167 – (0,167–0,135)×0,66=2,131–0,021=2,11руб.
Годоваяэкономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки:
Эм=(G’з.п.–G»з.п.)×N=(0,258–0,167)×80000=7280 кг (3.28)
Экономическийэффект (выбранного вида) изготовления заготовки:
Э=(Сз.ш.–Сз.п.)×N=(2,11–0,68)×80000=114400 руб. (3.29)
Технико-экономическиерасчёты показывают, что заготовка, полученная методом горячей объёмнойштамповки на горизонтально-ковочной машине, более экономична по использованиюматериала, чем заготовка из проката, однако по себестоимости штампованиязаготовка дороже, поэтому принимаем заготовку из горячекатаного круглогопроката обычной точности. 5. Технологический процесс изготовления детали «Хвостовик»
Технологический процесс –это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению ипоследующему определению состояния предмета производства. Технологическийпроцесс непосредственно связан с изменением размеров, формы и свойств материалаобрабатываемой заготовки, выполняемым в определенной последовательности. Чертеждетали «Хвостовик», которую необходимо получить в результате проведениятехнологического процесса, представлен на рисунке 3.3, а внешний вид детали –на рисунке 3.4.
Онапредставляет собой широко распространенную в машиностроении деталь типаступенчатого вала. Анализ рабочего чертежа детали позволяет сделать следующиезаключения:
· основнымиконструкторскими базами являются ось детали и торец, от которых заданы размеры;
· вмассовом и крупносерийном производстве заготовки получают методами штамповкиили из круглого проката.
/>
Рис. 3.3.
/>
Рис. 3.4
На основаниипроведенных ниже расчетов в качестве заготовки выбрана заготовка изгорячекатаного круглого проката обычной точности Æ21+0,4-0,5.
В настоящеевремя разработаны типовые технологические процессы механической обработки валовна основе разновидности их в разных типах производства. Используя отдельныеэлементы операций типового технологического процесса, составляемтехнологический процесс изготовления детали «Хвостовик».
№
перехода Наименование операции и содержание перехода Эскиз механической обработки Режущий и измерительный инструмент
1
2
3
4
5
6
7
005 Револьверная
Подача прутка до упора
Точить поверхность 1 в размер
Æ20,5-0,21 на длине 57-0,25
Точить поверхность 2 в размер Æ17,5-0,18 на длине 20+0,21
Точить поверхность 2 в размер Æ15-0,18 на длине 20+0,21
Точить поверхность 2 в размер Æ12,5-0,18 на длине 20+0,21
Точить канавку 3 Отрезка в размер 57-0,25
/>
Резец 1 проходной прямой с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18869–73 j=45°
Резец 2 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°
Резец 3 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°
Резец 4 проходной упорный с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18879–73 j=90°
Резец 5 специальный с пластиной из Т5К10 по ГОСТ 18879–73 j=90° Резец 6 отрезной с пластиной из Т5К10 по ГОСТ 18884–73 ширина 3 мм Штангенциркуль
1
2
3
4
5
6
010 Фрезерно-центровальная
Установить и закрепить заготовку
Фрезеровать поверхность 1
Центровать поверхность 1
Переустановить и закрепить заготовку
Фрезеровать поверхность 2
Центровать
поверхность 2
/>
Фреза дисковая по ГОСТ 3755–78 из быстрорежущей стали Р6М5
Сверло центровочное ГОСТ 14952–75
Калибр – пробка
Штангенциркуль
1
2
3
015 Токарная I-я
Установить и закрепить заготовку
Точить поверхность 1 в размер Æ11-0,043 с подрезкой торца в размер 20
Точить фаску 2
/>
Резец проходной упорный с пластиной из Р18 по ГОСТ 18879–73 j=90°
Резец проходной прямой с пластиной из Т15К6 по ГОСТ 18869–73 j=45°
Штангенциркуль
Скоба односторонняя предельная
1
2
3
020 Токарная II-я
Установить и закрепить заготовку
Точить поверхность 1 в размер Æ20-0,02-0,072
Точить фаску 2
/>
Резец проходной прямой с пластиной из Р18 по ГОСТ 18869–73 j=45°
Штангенциркуль Скоба односторонняя предельная
1
2
025 Фрезерная
Установить и закрепить заготовку
Фрезеровать поверхность 1
/>
Фреза дисковая пазовая из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 3964–69
Штангенциркуль 030 Контроль промежуточный Штангенциркуль микрометр 035 Термическая обработка HRC 40…45 Закалочная ванна
1
2
3
040 Шлифовальная
Установить и закрепить заготовку
Шлифовать поверхность 1 в размер Æ10,3-0,043
Шлифовать поверхность 1 в размер Æ10+0,024+0,015
/>
Шлифовальный круг 24А40ПС25К
по ГОСТ 2424–83
Контрольная индикаторная скоба 045 Контроль окончательный
Штангенциркуль
Микрометр
Контрольная индикаторная скоба /> /> /> /> /> /> /> />
6. Определение припусков расчётно-аналитическим методом
Исходныеданные: деталь «хвостовик», изготовлена из материала: сталь 45 ГОСТ1050–74. Вкачестве заготовки выбираем горячекатаный прокат обычной плотности ГОСТ 2590–71.
Рассматриваемприпуски на наружный диаметр хвостовика Ø20/>. Определяем квалитет точностизаданного размера по таблице [1, с. 192]. В результате находим квалитет 9.Составляем маршрут обработки данной поверхности, руководствуясь таблицей [1, с. 181].
1. Заготовка– пруток обычной точности.
2. Черновоеточение, точность 12 квалитет.
3. Чистовоеточение, точность 9 квалитет.
Расчётприпусков сводим в таблицу 3.1. Отклонения расположения при установке в центрахопределяются по формуле:
DSk=Dk×l, (3.29)
где
Dk– отклонение оси детали от прямолинейности, мкм на 1 мм (в справочныхматериалах далее именуется кривизной).
L – общаядлина заготовки.
Dkнаходим в таблице [1, с. 180]
Dk=0,5мкм/мм; l=55 мм
DSk=0,5×55=27,5 мкм » 28 мкм
Кривизну привсех последующих операциях определяем по формуле:
Dост=Ку×Dз, где (3.40)
Dз– кривизна заготовки (DSk),
Ку –коэффициент уточнения, определяется из таблицы [1, с. 190]
Dточ.черн. =0,06×28=1,68 мкм » 2 мкм
Dточ.чист. =0,04×28=1,12 мкм » 1 мкм
При установкев центрах погрешность установки равна e=0.
Определяемминимальные припуски на операции по формуле:
2Zmini=2(Rzi-1+hi-1+Di-1+ei), где (3.41)
Rzi-1– шероховатость поверхности заготовки на предшествующей операции,
hi-1– глубина дефектного поверхностного слоя на предыдущей операции.
2Zmin.точ.черн.=2(125+150+28)=606 мкм
2Zmin.точ.чист.=2(63+60+2)=250 мкм
Предельныеразмеры детали:
dмин.дет.=20–0.072=19.928 мм
dмакс.дет.=20–0.020=19.98 мм
Td=dmax.дет.-dmin.дет.=19,98–19,928=0,052 мм
Определяеммежоперационные минимальные размеры по формуле:
dmini-1=dmini+2Zmini(3.42)
dmin.точ.черн.=19,928+0,25=20,178 мм
dштп.заг.=20,178+0,06=20,238 мм
Порассчитанному размеру заготовки выбираем стандартный размер прутка. Выбираемпруток обычной точности размером Ø21+0,4-0.5. Начертеже заготовки указывается сортамент:
21 ГОСТ2590–71
Круг –
45 ГОСТ14034–74
Заносимразмеры прутка в составленную таблицу 3.1. Округляем минимальныемежоперационные размеры. Определяем допуск для каждой операции в зависимости отквалитета и диаметра min. Определяем максимальные межоперационные размеры поформуле:
dmax=dmin+Td (3.43)
dmax.точ.черн.=20,2+0,21=20,41 мм
Находиммаксимальные и минимальные межоперационные припуски:
2Zmaxi=dmaxi-1–dmaxi(3.44)
2Zmax.точ.черн.=21,4–20,41=0,99 мм=990 мкм
2Zmax.точ.чист.=20,41–19,98=0,43 мм=430 мкм
2Zmini=dmini-1–dmini(3.45)
2Zmini.точ.черн.=20,5–20,2=0,3 мм=300 мкм
2Zmin.точ.чист.=20,2–19,928=0,272 мм=272 мкм
Проверкувыполненного расчёта осуществляем по формуле:
Tdзаг.–Tdдет.=2Zmax.o.–2Zmin.o.(3.46)
Tdзаг.–Tdдет.=900–52=848мкм
2Zmax.o.–2Zmin.o.=(990+430)– (300+272)=848 мкм
Таблица 3.1.Таблица расчёта припусковЭлементарная поверхность детали и технологический маршрут её обработки Элементы припуска МКМ
Расчётный припуск 2Zmin, мкм
Расчётный наименьший размер, мм
dmin Допуск на изготовление Td, мкм Принятые (округлённые) размеры по переходам, мм Полученные предельные припуски, мкм
RZ h D e
dmax
dmin
2Zmax
2Zmin
Ø20-0.020-0.072
пруток 125 150 28 – 20.238 900 21.4 20.5 Точение черновое, кв. 12 63 60 2 – 606 20.178 210 20.41 20.2 990 300 Точение чистовое, кв. 9 6.3 20 1 – 250 19.928 52 19.98 19.928 430 272
Схема расположенияприпусков
/>
Рис. 3.5 7. Выбор технологического оборудования
Выбор станочного оборудования является одной из важнейшихзадач при разработке технологического процесса обработки заготовки. Отправильного его выбора зависит производительность изготовления детали,экономное использование производственных площадей, механизации и автоматизацииручного труда, потребление электроэнергии и, в итоге, себестоимость изделия. Взависимости от объема выпуска изделий выбирают станки по степени специализациии высокой производительности.
Дляреализации разработанного технологического процесса изготовления детали«Хвостовик» в качестве технологического оборудования предполагаетсяиспользование следующих станков:
1. Станоктокарно-револьверный модели 1Г325
Основныепараметры станка:Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм 25 Наибольшая длина подачи прутка, мм 80 Расстояние от торца шпинделя до передней грани револьверной головки, мм 70–400 Наибольшее рабочее перемещение перемещения поперечного суппорта, мм 80 Частота вращения шпинделя, об/мин 80–3150 Мощность электродвигателя главного привода, кВт 6 Габаритные размеры: длина, мм 3980 ширина, мм 1000 высота, мм 1555 Масса, кг 1400
2. Станокфрезерно-центровальный модели 2538
Основныепараметры станка:Размеры обрабатываемой детали: диаметр, мм 10–80 длина, мм 200–1200 Частота вращения шпинделя, об/мин 50–2000 Подача, мм/мин 0,01–0,3 Мощность, кВт 4,4 Габаритные размеры: длина, мм 2000 ширина, мм 1050 высота, мм 1255 Масса, кг 2200
3. Станоктокарно-винторезный модели 16К20М
Основныепараметры станка:Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной, мм 400 над суппортом, мм 220 Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, мм 53 Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм 780 Частота вращения шпинделя, об/мин 20–3000 Число скоростей шпинделя 22 Наибольшее перемещение суппорта: продольное, мм 700 поперечное, мм 240 Подача суппорта: продольная, мм/об 0,02–1,5 поперечная, мм/мин 0,01–1,4 Мощность электродвигателя главного привода, кВт 4,2 Габаритные размеры: длина, мм 1510 Ширина, мм 780 Высота, мм 1380 Масса, кг 1850
4. Станокфрезерный широкоуниверсальный модели 676П
Основныепараметры станка:Размеры рабочей поверхности основного вертикального стола, мм 250х630 Наибольшие перемещения: вертикального стола: продольное, мм 400 вертикальное, мм 380 шпиндельной бабки, мм 250 Наибольший угол поворота вертикальной головки, ° ±90 Частота вращения шпинделей: горизонтального, об/мин 50–1630 вертикального, об/мин 63–2040 Продольная, поперечная и вертикальная подачи, мм/мин
13–395
(ступен.) Мощность электродвигателя главного привода, кВт 2,2 Габаритные размеры: длина, мм 1285 ширина, мм 1215 высота, мм 1780 Масса, кг 910
5. Станоккруглошлифовальный модели 3А110В
Основныепараметры станка:Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки: диаметр, мм 140 длина, мм 200 Наибольший диаметр шлифования: наружного, мм 3–30 внутреннего, мм 5–25 Наибольшая длина шлифования: наружного, мм 180 внутреннего, мм 50 Высота центров над столом, мм 115 Наибольшее продольное перемещение стола, мм 250 Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин 100–1000 Наибольшие размеры шлифовального круга: наружный диаметр, мм 250 высота, мм 25 Частота вращения шпинделя шлифовального круга при шлифовании: наружном, об/мин 100–3000 внутреннем, об/мин 40000 Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин 0,01–0,5 Мощность электродвигателя главного привода, кВт 2,2 Габаритные размеры: длина, мм 1880 ширина, мм 2025 высота, мм 1750 Масса, кг 2000 8. Расчёт режимов резания и норм времени
Разработкатехнологического процесса обычно завершается установлением технических нормвремени для каждой операции. Техническую норму времени определяют на основерасчёта режимов резания с учётом полного использования режущих свойствинструмента и производственных возможностей оборудования. Проведём расчётрежимов резания и технических норм времени на операции технологическогопроцесса изготовления детали «Хвостовик».
Операция 005Револьверная.
Переход 1. Подача пруткадо упора.
Переход 2. Резцом 1обтачивать поверхность с Ø21 мм на Ø20,5 мм на длине 57 мм.
Переход 3. Резцом 2обтачивать поверхность с Ø20.5 мм на Ø17,5 мм на длине20 мм.
Переход 4. Резцом 3обтачивать поверхность с Ø17,5 мм на Ø15 мм на длине 20 мм.
Переход 5. Резцом 4обтачивать поверхность с Ø15 мм на Ø12,5 мм на длине 20 мм.
Переход 6. Резцом 5точить канавку с Ø12,5 мм на Ø7 мм.
Переход 7. Резцом 6отрезка заготовки Ø20,5 мм.
Револьверная операцияотносится к разряду многоинструментальных обработок и проводится наревольверных станках. Нормирование машинного времени работ, выполняемых наревольверных станках, при последовательной работе инструментов мало чемотличается от нормирования при одноинструментной работе. В случае обработкинебольших деталей, чтобы не производить переключение скоростей шпинделя,устанавливают общее число оборотов шпинделя для нескольких переходов или дажедля обработки всей детали.
Результаты расчётовсведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2.Определяемая величина Формула или основание для расчёта Результаты расчёта Резцы 1 2 3 4 5 6 Начальный диаметр обрабатываемой детали, мм
dн по эскизу детали 21 20,5 17,5 15 12,5 20,5 Конечный диаметр обрабатываемой детали, мм
dк по эскизу детали и рабочему чертежу 20,5 17,5 15 12,5 7 Длина хода, мм L по эскизу детали и рабочему чертежу 57 20 20 20 2,75 10,25 Глубина резания, мм
t=(dн–dк)/2 0,25 1,5 1,25 1,25 2,75 10,25 Подача, мм/об По нормам режимов резания табл. 11 [2, с. 266] и табл. 15 [2, c. 268] 0,4 0,4 0,4 0,4 0,08 0,08 Скорость резания, м/мин По результатам табл. 2 276 147 152 152 75 75 Число оборотов шпинделя в минуту
/> 4183 2282 2765 3225 1910 1165 Коэффициент времени резания
/> 0,270 0,147 0,178 0,207 0,123 0,075 Коэффициент корректирования числа оборотов Коэффициент К по табл. 111 [5, c. 194] при m=0,2 1,32 1,50 1,46 1,43 1,54 1,65
Скорость резания u при наружном продольномточении определяется по эмпирической формуле:
/> (3.47)
а при отрезании ипрорезании канавок
/> (3.48)
Результаты расчётаскорости резания представлены в таблице 3.3.
Таблица 3.3.Определяемая величина Формула или основание для расчёта Результаты расчёта Резцы 1 2 3 4 5 6 Стойкость резца Т, мин На основании рекомендаций [2, c. 268] 60 60 60 60 60 60
Коэффициент Сu На основании табл. 17 [2, c. 269] 350 350 350 350 47 47 Показатели степени x На основании табл. 17 [2, c. 269] 0,15 0,15 0,15 0,15 – – y 0,35 0,35 0,35 0,35 0,80 0,80 m 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
Коэффициент влияния материала заготовки КМu
/>,
Кг=1,0, nu=1 – на основании табл. 2 [2, c. 262]
sВ=640 МПа для Стали 45 1,17 1,17 1,17 1,17 1,17 1,17
Коэффициент состояния поверхности КПu На основании табл. 5 [2, c. 263] 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
Коэффициент материала инструмента КИu На основании табл. 6 [2, c. 263] 1,0 1,0 1,0 1,0 0,65 0,65
Коэффициент главного угла в плане резца Кцu На основании табл. 18 [2, c. 271] 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
Коэффициент Кu
Кu=КМu×КПu×КИu×Кцu 1,053 0,737 0,737 0,737 0,479 0,479 Скорость резания u, м/мин
/> 276 147 152 152 – –
/> – – – – 75 75
Число оборотов шпинделя вминуту корректируем по формуле:
nk=nK (3.49)
n1k=n1K1=4183×1,32=5522
n2k=n2K2=2282×1,50=3423
n3k=n3K3=2765×1,46=4037
n4k=n4K4=3225×1,43=4612
n5k=n5K5=1910×1,54=2942
n6k=n6K6=1165×1,65=1922
Вспомогательное число Wнаходим по табл. 112 [5, c. 194] для каждого числа оборотов (приm=0,2=1/5)
W1=2,66×10-2; W2=2,72×10-2; W3=2,71×10-2; W4=2,68×10-2; W5=2,75×10-2; W6=3,1×10-2.
Сумма всехвспомогательных величин SW=16,62×10-2
По той же таблице 112 [5,c. 194] находим (в той же колонке m=1/5), что числом, ближайшим к 16,62×10-2 будет 13×10-2, чтосоответствует общему числу оборотов шпинделя в минуту n=1500. Тогда фактическаяскорость резания будет определяться по формуле:
u=pdn/1000 (3.50)
u1=3,14×21×1500/1000=98,91 м/мин
u2=3,14×20,5×1500/1000=96,55 м/мин
u3=3,14×17,5×1500/1000=82,42 м/мин
u4=3,14×15×1500/1000=70,65 м/мин
u5=3,14×12,5×1500/1000=58,88 м/мин
u6=3,14×20,5×1500/1000=96,55 м/мин
Для проверки мощностистанка, для выбранных режимов резания, рассчитаем мощность резания. Мощностьрезания рассчитывают по формуле:
/>, кВт (3.51)
Результаты расчётасведены в таблицу 3.4
Таблица 3.4.Определяемая величина Формула или основание для расчёта Результаты расчёта Резцы 1 2 3 4 5 6
Постоянная Ср На основании табл. 22 [2, c. 273] 300 300 300 300 408 408 Показатели степени x На основании табл. 22 [2, c. 273] 1 1 1 1 0.72 0.72 y 0.75 0.75 0.75 0.75 0.80 0.80 n –0.15 –0.15 –0.15 –0.15
Поправочный коэффициент КМР
/> МПа для Стали 45, m=0,75 – на основании табл. 9 [2, c. 264] 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89
Поправочный коэффициент КЦР На основании табл. 23 [2, c. 275] 1.0 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89
Поправочный коэффициент КgР 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
Поправочный коэффициент КlР 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Поправочный коэффициент КГР
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Поправочный коэффициент КР
КР= КМР×КЦР×КgР×КlР×КГР 0.98 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87
Сила резания РZ, Н
РZ=10CptxSyunКР 183.75 978.75 848.25 864.56 973.57 2511.52 Мощность резания, кВт
/> 0.3 1.54 1.14 1.0 0.93 3.96
Проверяем достаточностьмощности привода станка. Для револьверной операции был выбрантокарно-револьверный станок 1Г325П с мощностью электродвигателя главногопривода N=5,3 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощностьрезания составит:
N1рез.п.=0,3/0,85=0,35кВт
N2рез.п.=1,54/0,85=1,81кВт
N3рез.п.=1,14/0,85=1,34кВт
N4рез.п.=1,18кВт
N5рез.п.=1,1кВт
N6рез.п.=4,66кВт
Таким образом, N>Nрез.п.,что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудованиядля данной операции.
Машинное время дляобработки детали «хвостовик» на данной операции составит:
/> (3.52)
/>0,195+0,108=0,3 мин.
Оперативное времяопределяется по формуле
TОП=TМ+ТВ (3.53)
Вспомогательное времяопределяется по формуле
ТВ=ТВ.уст.+ТВупр.ст+ТВперех.+ТВизмер, (3.54)
где ТВ.уст– вспомогательное время на установку и снятие заготовки со станка;
ТВ упр.ст – вспомогательноевремя на управление станком;
ТВперех – вспомогательноевремя, связанное с технологическими переходами;
ТВизмер – вспомогательноевремя на измерение заготовки.
ТВ.уст=0,18 минна основании табл. 70 [5, c. 131]
ТВ упр.ст=ТВнаизмен.подач.+ТВповернуть державку=2×0,06+5×0,08=0,52 мин наосновании табл. 71 [5, c. 131]
ТВперех=0,16×7=1,12 мин наосновании табл. 71 [5, c. 131]
ТВизмер=0.16×5=0.80 мин наосновании табл. 3.40 [3, c. 96]
Таким образом,вспомогательное время на одну деталь по формуле (3.54) ТВ=0,18+0,52+1,12+0,80=2,62 мин
Оперативное время на однудеталь по формуле (3.53)
Топ=0,3+2,62=2,92 мин
Штучное время может бытьопределено по следующей формуле:
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) (3.55)
где аабс –время на обслуживание рабочего места, в% от ТОП
аотл – времяперерывов на отдых и личные потребности, в% от ТОП
аабс=2,5% наосновании карты 45 [6, c. 226]
аотл=4% наосновании карты 46 [6, c. 223]
Тогда ТШТ=2,92(1+(2,5+4)/100)=3,10 мин
Операция 010Фрезерно-центровальная
Переход 1. Установить изакрепить заготовку.
Переход 2. Фрезероватьторцевую поверхность Ø12,5 мм.
Переход 3. Центроватьповерхность.
Переход 4. Переустановитьи закрепить заготовку.
Переход 5. Фрезероватьторцевую поверхность Ø20,5 мм
Переход 6. Центроватьповерхность.
Наибольшая глубинафрезерования составляет 20,5 мм, а ширина фрезерования1,5 мм. Потаблице 92 [5, c. 158] выбираем диаметр фрезы и уточняем размеры фрезы.Для фрезерования торцовых поверхностей в данном случае применяется дисковаяфреза. По ГОСТ 3755–78 [2, c. 181] выбираем дисковую трёхстороннюю фрезу сразмерами D=125 мм, В1=8 мм, Z=22 (число зубьев) избыстрорежущей стали Р6М5.
Переход 2. Подачу на одинзуб SZ, мм, выбираем по табл. 34 [2, c. 283] SZ=0.10 мм.Глубина фрезерования по чертежу детали составляет t=12,5 мм, ширинафрезерования В2=0,5 мм.
Подача на один оборотфрезы может быть определена по формуле:
S=SZ×z=0,10×22=2,2 мм/об (3.56)
Скорость резания, м/мин,определяется по формуле:
/> (3.57)
По таблице 39 [2, c. 286]находим коэффициент и показатели степени в формуле скорости резания:
Сu=68,5; q=0.25; x=0.3;y=0.2; u=0.1; p=0.1; m=0.2
По таблице 40 [2, c. 290]определяем период стойкости фрезы Т.
Т=150 мин.
Общий поправочныйкоэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,
КМu×КПu×КИu (3.58)
где КМu – коэффициент,учитывающий качество обрабатываемого материала.
/> (3.59)
КГ=1,0, nu=0.9 – на основании табл.2 [2, c. 262]
sВ=640 МПа для стали 45
КМu=1,15
КПu – коэффициент,учитывающий состояние поверхности заготовки.
КПu=1,0 – на основании табл.5 [2, c. 263]
КИu – rj'aabwbtyn?exbnsdf.obq vfnthbfk bycnhevtynf/
КИu=1,0 – на основании табл.6 [2, c. 263]
Таким образом, Ku=1,15×1,0×1,0=1,15
Скорость резаниясоставит:
/> м/мин
Число оборотов фрезы вминуту определяется по формуле:
/> (3.60)
n=1000×57,12/(3,14×125)=145 об/мин
Сила резания, Н, можетбыть определена по формуле:
/> (3.61)
По таблице 41 [2, c. 291]находим:
Ср=68,2;x=0.86; y=0.72; u=1,0; q=0.86; w=0;
n – частота вращенияфрезы.
По таблице 9 [2, c. 264]находим поправочный коэффициент КМР на качество обрабатываемогоматериала
/> (3.62)
m=0.3; sВ=640 МПа для стали 45.
КМР=(640/750)0,3=0,95
Тогда
/> Н
Эффективная мощностьрезания, кВт
/> (3.63)
Nрез=196,61×57,12/(1020×60)=0,183 кВт
Проверяем достаточностьмощности привода станка. Для фрезерно-центровальной операции был выбранфрезерно-центровальный станок модели 2538 с мощностью N=4,4 кВт. С учётомк.п.д. станка h=0,85 потребная мощность резания составит:
Nрез.п.=0,183/0,85=0,215кВт
Таким образом, N>Nрез.п.,что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудованиядля данной операции.
Машинное время на данномпереходе составит:
Тм=(l+l1+l2)/Sm (3.64)
где Sm – минутнаяподача; Sm=S×n=2,2×145=319 мм/мин
l – длина обработки, мм;l=12,5 мм
l1 – величинаврезания инструмента, мм.
l1=11.4 ммпо таблице 87 [5, c. 155]
l2 – величинапробега инструмента, мм.
l2=3.5 ммпо таблице 87 [5, c. 155]
Тм2=(12.5+11.4+3.5)/319=0,09 мин
Переход 5. Аналогичнопереходу 2 принимаем ту же подачу на один зуб Sz=0.1 мм.Глубина фрезерования по чертежу детали на данном переходе составляет t=20,5 мм,ширина фрезерования В2=1,5 мм. Для снижения вспомогательноговремени принимаем число оборотов фрезы в минуту, полученное для перехода 2,n=145 об/мин. Тогда скорость резания u будет иметь ту жевеличину u=57,12 м/мин.
Сила резания, Н, можетбыть определена по формуле (3.61). Значения поправочного коэффициента ипоказатели степени аналогичны переходу 2. Тогда
/> Н
Эффективная мощностьрезания, кВт
Nрез=858.1×57,12/(1020×60)=0,8 кВт
С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощностьрезания составит:
Nрез.п.=0,8/0,85=0,94кВт,
что меньше мощностистанка модели 2538.
N>Nрез.п
Машинное время на данномпереходе составит:
Тм5=(l+l1+l2)/Sm=(20.5+11.4+3.5)/319=0,11 мин
Аналогично переходу 2, Sm=319об/мин, l1=11,4 мм, l2=3,5 мм. Длина обработкиl=20,5 мм.
Переход 3 и Переход 6. Наданных переходах выполняется центрование поверхностей. В качестве режущегоинструмента выступает сверло центровочное, выбранное по ГОСТ 14952–74 [7, c. 343](d=1,6 мм, L=34 мм – общая длина сверла, l0=10 мм – длинарабочей части) из быстрорежущей стали Р18. Глубина резания при сверлении
t=0,5d=0,8 мм (3.65)
Подачу выбираем наосновании табл. 25 [2, c. 277] S=0,10 мм/об. Для снижениявспомогательного времени принимаем число оборотов инструмента в минуту,полученное для переходов 2 и 5, n=145 об/мин.
Тогда скорость резания u можно определить поформуле:
u=pnd/1000 (3.66)
u=3,14×145×1,6/1000=0,73 м/мин
Учитывая малый диаметррежущего инструмента и низкую скорость резания, проверка на достаточностьмощности станка на данных переходах нецелесообразна.
Машинное время на данныхпереходах составит:
ТМ3,6=2×(l+l1)/(nS) (3.67)
где l – длинаотверстия, мм; l=d/2=0.8 мм
l1 – величинаврезания, мм; l1=(d/2) ctgV, где V – главный угол в плане,град.
V=59° по таблице 7 [7, c/347],тогда l1=0,8×ctg59°=0,8×0,59=0,47 мм
ТМ3,6=2×(0,8+0,47)/(145×0,1)=0,18 мин
Машинное время нафрезерно-центровальной операции составит
Тм=Тм2+Тм5+Тм3,6=0,09+0,11+0,18=0,38 мин.
По формуле (3.53) Топ=Тм+ТВ.
Дляфрезерно-центровальной операции вспомогательное время (ТВ)определяется по формуле (3.54)
ТВ=ТВуст+ТВупр.ст+ТВперех+ТВизмер
ТВуст – вспомогательноевремя на установку и снятие заготовки со станка;
ТВупр.ст – вспомогательноевремя на управление станком;
ТВперех – вспомогательноевремя, связанное с технологическими переходами;
ТВизмер – вспомогательноевремя на измерение заготовки.
ТВуст=0,79 минна основании табл. 93 [5, c. 159]
ТВупр.ст=0,3 минна основании табл. 61 [5, c. 121], устанавливается только для переходовзацентровки и связано с изменением подачи относительно переходов фрезерования
ТВперех=0,55×2=1,1 мин наосновании табл. 93 [5, c. 159]
ТВизмер=0, т. к.учтено в ТВперех.
ТВ=0,79+0,3+1,1=2,19 мин
Оперативное время на однудеталь по формуле (3.53)
Топ=0,38+2,19=2,57 мин
Штучное времяопределяется по формуле (3.55)
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) (3.55)
где аабс –время на обслуживание рабочего места, в% от ТОП
аотл – времяперерывов на отдых и личные потребности, в% от ТОП
аабс=3% см.[5, c. 121]
аотл=2% см.[5, c. 121]
Тогда ТШТ=2,57(1+5/100)=2,7 мин
Операция 015 ТокарнаяI-я
Переход 1. Установить изакрепить заготовку.
Переход 2. Точитьповерхность с Ø12,5 мм на Ø11 мм с подрезкой торца вразмер 20.
Переход 3. Точить фаску1,5´45°
Переход 2. Производитсячистовое обтачивание с подрезкой торца. Учитывая, что отношение />, то скорость резания приподрезке торца берётся по нормативам для продольного обтачивания безпоправочных коэффициентов [5, c. 127]. Глубина резания t=(dн–dк)/2=0,75 мм– по рабочему чертежу детали.
Выбираем подачу понормативам резания для чистового точения [2, c. 268] S=0,2 мм/об.
Скорость резания привыбранных t и S составит по табл. 62 [5, c. 125] для резца с режущейсталью из стали Р18 u=85 м/мин.
Число оборотов детали вминуту находится по формуле
/> (3.69)
n=1000×85/(3,14×12,5)=2165 об/мин
По таблице 62 [5, c. 125]эффективная мощность резания составит Nрез=0,83 кВт. С учётом к.п.д.станка h=0,85потребная мощность станка Nп.рез.=0,83/0,85=0,98 кВт. Для даннойоперации был выбран токарно-винторезный станок 16К20М с мощностью N=10 кВт.Таким образом N>Nп.рез., что подтверждает правильность сделанноговыбора технологического оборудования для данной операции.
Машинное время на данномпереходе составит:
ТМ3,6=(l+l1+l2)/(nS) (3.70)
где l – длинаобрабатываемой детали по чертежу, мм; l=20 мм
l1 – длинаврезания инструмента, мм; l1=2 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]
l2 – длинаподвода и пробега режущего инструмента, мм; l2=2 мм наосновании табл. 3.31 [3, c. 85]
ТМ2=(20+2+2)/(2165×0,2)=0,06 мин
Переход 3. Производитсяточение фаски 1,5´45° на диаметре Ø11 мм.Глубина резания t=1,5 мм. Для уменьшения вспомогательного времени наоперацию подачу и число оборотов детали в минуту выбираем равными подаче ичислу оборотов на переходе 2, S=0.2 мм/об и n=2165 об/мин. Тогда скоростьрезания /> м/мин. Учитывая малуюразницу в режимах резания переходов 2 и 3, проверка на достаточность мощностистанка на переходе 3 нецелесообразна.
Машинное время на данномпереходе определяется по формуле (3.70), где l=1,5 мм, l1=1 мм,l2=2 мм.
ТМ3=(1,5+1+2)/(2165×0,2)=0,010 мин
Машинное время на операциитокарная I-я составит
ТМ=ТМ2+ТМ3=0.06+0.010=0.07 мин
Для токарной операциивспомогательное время определяется по формуле (3.54)
ТВ=ТВуст+ТВупр.ст.+ТВперех+ТВизмер
ТВуст=0,35 минна основании табл. 70 [5, c. 131]
ТВупр.ст+ТВперех=0,32 мин на основании табл. 71 [5, c. 131]
ТВизмер=0,1 минна основании табл. 3.40 [3, c. 96].
ТВ=0,35+0,32+0,1=0,77 мин
Оперативное время на однудеталь по формуле (3.53)
Топ=0,07+0,77=0,84 мин
Штучное времяопределяется по формуле (3.55)
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) =0,84(1+7/100)=0,9 мин
где аабс=3%на основании карты 45 [6, c. 226]
аотл=4% наосновании карты 46 [6, c. 223]
Операция 020 ТокарнаяII-я
Переход 1. Установить изакрепить заготовку.
Переход 2. Точитьповерхность с Ø20,5 мм на Ø20,0 мм на длине 35 мм.
Переход 3. Точить фаску 1´45°.
Переход 2. Производитсячистовое обтачивание. Глубина резания t=(dн-dк)/2=0,25 мм– по рабочему чертежу детали. Выбираем подачу по нормативам резания длячистового точения [2, c. 268] S=0,2 мм/об.
Скорость резания привыбранных t и S составит по табл. 62 [5, c. 125] для резца с режущейсталью из стали Р18 u=85 м/мин.
Число оборотов детали вминуту находится по формуле
/>=1000×85/(3,14×20,5)=1320 об/мин
Учитывая малую разницу врежимах резания операций Токарная I-я и Токарная II-я и использование токарногостанка одной модели 16К20М, проверка на достаточность мощности станка наоперации Токарная II-я не целесообразна.
Машинное время на данномпереходе составит:
ТМ2=(l+l1+l2)/(nS)
где l – длинаобрабатываемой детали по чертежу, мм; l=35 мм
l1 – длинаврезания инструмента, мм; l1=1 мм на основании табл. 3.31 [3, c. 85]
l2 – длинаподвода и пробега режущего инструмента, мм; l2=4 мм наосновании табл. 3.31 [3, c. 85]
ТМ2=(35+1+4)/(1320×0,2)=0,152 мин
Переход 3. Производитсяточение фаски 1´45° на диаметре Ø20 мм.Глубина резания t=1 мм. Для уменьшения вспомогательного времени наоперацию подачу и число оборотов детали в минуту выбираем равными подаче ичислу оборотов на переходе 2, S=0.2 мм/об и n=1320 об/мин. Тогда скоростьрезания u=1320×3,14×20/1000=82,9 м/мин.
Машинное время составит
ТМ3=(l+l1+l2)/(nS)
где l=1 мм
l1=1 ммна основании табл. 3.31 [3, c. 85]
l2=2 ммна основании табл. 3.31 [3, c. 85]
ТМ3=(1+1+2)/(1320×0,2)=0,015 мин
Машинное время наоперации Токарная II-я составит
ТМ=ТМ2+ТМ3=0,152+0,015=0,167 мин
Вспомогательное время дляоперации Токарная II-я равно вспомогательному времени для операции Токарная I-я.
ТВ=0,77 мин.
Оперативное время ТОП=ТМ+ТВ=0,167+0,77=0,937 мин.
Штучное время по формуле(3.55)
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) =0,937(1+7/100)=1,002 мин
где аабс=3%на основании карты 45 [6, c. 226]
аотл=4% наосновании карты 46 [6, c. 223]
Операция 025 Фрезерная
Переход 1. Установить изакрепить заготовку.
Переход 2. Фрезероватьпаз – ширина 10 мм, глубина 2 мм.
Производится фрезерованиепаза. В качестве режущего инструмента выбираем дисковую пазовую фрезу избыстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 3964–69. На основании рекомендаций табл. 92[5, c. 158] и табл. 80 [2, c. 180] выбираем размеры фрезы
D=80 мм, В1=10 мм,Z=18
Глубину фрезерования t иширину фрезерования В2 находим по чертежу детали – t=2 мм, В2=10 мм.
Подача на один зуб фрезыSZ, мм, определяется из таблицы 34 [2, c. 283]
SZ=0,07 мм
Подача на один оборотфрезы S=SZ×Z=0,07×18=1,26 мм/об
Скорость резанияопределяется по формуле (3.57):
/>
Значения коэффициента Cu и показателей степениопределяем по табл. 39, а период стойкости фрезы Т по табл. 40 [2, c. 286–290]
Сu=68,5; q=0.25; x=0.3;y=0.2; u=0.1; p=0.1; m=0.2
Т=120 мин.
Общий поправочныйкоэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания поформуле (3.58)
Кu=КМu×КПu×КИu
где КМu – коэффициент,учитывающий качество обрабатываемого материала. По формуле (3.59):
/>
КГ=1,0, nu=0.9 – на основании табл.2 [2, c. 262]
sВ=640 МПа для стали 45
КМu=1,15
КПu – коэффициент,учитывающий состояние поверхности заготовки.
КПu=1,0 – на основании табл.5 [2, c. 263]
КИu – коэффициентучитывающий материал инструмента
КИu=1,0 – на основании табл.6 [2, c. 263]
Таким образом, Ku=1,15×1,0×1,0=1,15
Скорость резаниясоставит:
/> м/мин
Число оборотов фрезы вминуту определяется по формуле (3.60):
/>
n=1000×74.2/(3,14×80)=295 об/мин
Главная составляющая силырезания при фрезеровании – окружная сила, Н, может быть определена по формуле(3.61):
/>
По таблице 41 [2, c. 291]находим:
Ср=68,2;x=0.86; y=0.72; u=1,0; q=0.86; w=0;
n – частота вращенияфрезы.
По таблице 9 [2, c. 264]находим поправочный коэффициент КМР на качество обрабатываемогоматериала по формуле (3.62)
/>
m=0.3; sВ=640 МПа для стали 45.
КМР=(640/750)0,3=0,95
Тогда
/> Н
Эффективная мощностьрезания, кВт, по формуле (3.63)
/>
Nрез=758,15×74,2/(1020×60)=0,92 кВт
Проверяем достаточностьмощности привода станка. Для фрезерной операции был выбран универсальныйфрезерный станок модели 676П с мощностью N=2,2 кВт. С учётом к.п.д. станка h=0,85 потребная мощностьрезания составит:
Nрез.п.=0,92/0,85=1,08кВт
Таким образом, N>Nрез.п.,что подтверждает правильность сделанного выбора технологического оборудованиядля данной операции.
Машинное время на данномпереходе составит (по формуле (3.64)):
Тм=(l+l1+l2)/Sm
где Sm – минутнаяподача; Sm=S×n=1,26×295=371,7 мм/мин
l – длина обработки, мм;l=2 мм
l1 – величинаврезания инструмента, мм.
l1=13.3 ммпо таблице 87 [5, c. 155]
l2 – величинапробега инструмента, мм.
l2=3 ммпо таблице 87 [5, c. 155]
Тм=(2+13.3+3)/371,7=0,049 мин
Вспомогательное время дляфрезерной операции
ТВ=ТВуст+ТВперех+ТВизмер
ТВуст –вспомогательное время на установку и снятие заготовки станка;
ТВперех – вспомогательноевремя, связанное с технологическими переходами;
ТВизмер – вспомогательноевремя на измерение заготовки.
ТВуст=0,57 – наосновании табл. 93 [5, c. 159];
ТВперех=0,20 –на основании табл. 93 [5, c. 159];
ТВизмер=0,10 –на основании табл. 3.40 [3, c. 96];
ТВ=0,57+0,20+0,10=0,87 мин
Оперативное время ТОП=ТМ+ТВ=0,049+0,87=0,919 мин
Штучное время по формуле(3.55)
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) =0,919(1+6.5/100)=0,979 мин
где аабс=2.5%на основании карты 45 [6, c. 226]
аотл=4% на основаниикарты 46 [6, c. 223]
Операция 040Шлифовальная
Переход 1. Установить изакрепить заготовку.
Переход 2. Шлифоватьповерхность с Ø11 мм на Ø10,3 мм на длине 20 мм.
Переход 3. Шлифоватьповерхность с Ø10,3 мм на Ø10 мм на длине 20 мм.
Станок круглошлифовальныймодели 3А110В.
Обработка выполняется ввиде предварительного и окончательного шлифования детали с одной установки. Вкачестве обрабатывающего инструмента выбираем шлифовальный круг 24А40ПС25К поГОСТ 2424–83 с размерами D=200 мм, В=25 мм. В качестве процессашлифования выбираем круглое шлифование в центрах методом врезания.
Переход 2. На данномэтапе обработки заготовки выполняется предварительное врезное шлифование.Параметры резания устанавливаем на основе данных табл. 55 [2, c. 301].
При предварительномврезном шлифовании:
Глубина шлифования t=0,04 мм;
Скорость круга uк=30 м/с;
Скорость заготовки uз=35 м/с;
Радиальная подача Sp=0,040 мм/об
Частота вращениязаготовки nз=1000×uз/(p×d)=35×1000/(3,14×11)=1015 об/мин
Частота вращения круга nк=1000×30/(3,14×11)=868 об/мин
Машинное время приврезном шлифовании определяется по формуле [7, c. 302]
/>, (3.71)
где h – припуск нашлифование на сторону, мм
t – глубина шлифования,мм
nз – частотавращения заготовки
к – коэффициент,учитывающий точность шлифования и износ круга (для предварительного шлифования1,2–1,4, для окончательного шлифования 1,3–1,7)
h=0.35 мм; t=0,04 мм;nз=1015 об/мин; к=1,3
ТМ2=0,35×1,3/(0,04×1015)=0,011 мин
Переход 3. Выполняетсяокончательное врезное шлифование. Параметры резания устанавливаем на основеданных табл. 55 [2, c. 301]. При окончательном врезном шлифовании:
Глубина шлифованияt=0,002 мм;
Скорость круга uк=30 м/с;
Скорость заготовки uз=20 м/с;
Радиальная подача Sp=0,002 мм/об
Частота вращениязаготовки nз=1000×uз/(p×d)=20×1000/(3,14×10)=637 об/мин
Частота вращения круга nк=1000×30/(3,14×10)=955 об/мин
Машинное время приврезном шлифовании по формуле (3.71)
/>,
h=0.15 мм; t=0,002 мм;nз=637 об/мин; к=1,5
ТМ3=0,15×1,5/(0,002×637)=0,177 мин
Машинное время операциишлифования
ТМ=ТМ2+ТМ3=0,011+0,177=0,188 мин
Вспомогательное время приоперации шлифования
ТВ=ТВуст+ТВшл+ТВизмер
ТВуст=0,62 мин– на основании табл. 109 [5, c. 187];
ТВшл=0,37 мин– на основании табл. 109 [5, c. 187] – вспомогательное время, связанное сошлифованием одной поверхности;
ТВизмер=0,16 мин– на основании табл. 109 [5, c. 187];
ТВ=0,62+0,37+0,16=1,15 мин
Оперативное время ТОП=ТМ+ТВ=0,188+1,15=1,338 мин
Штучное время по формуле(3.55)
Тшт=Топ×(1+(аабс+аотл)/100) =1,338(1+7/100)=1,432 мин
где аабс=3%на основании карты 45 [6, c. 226]
аотл=4% наосновании карты 46 [6, c. 223]