Оглавление
Введение1. Анализтехнологичности конструкции детали2. Определение типа производства3. Расчет массы детали4. Выбор иобоснование метода получения заготовки5. Критерии выборатехнологического процесса6. Выбортехнологических баз7. Разработка системопераций 8. Обоснованиеиспользования конкретных типов материалов 9. Припуски и методыих определения 10. Оценкапогрешности при проведении обработки 11. Общая оценкадетали12. Составлениеосновных режимов работы 13. Оценканормативного времени и затрат труда14. Оценка общейсебестоимости детали
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Эффективность производства, еготехнический процесс, качество выпускаемой продукции во многом зависят отопережающего развития производства нового оборудования, машин, станков иаппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа,обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективностьтехнологических и конструкторских разработок.
Современные тенденции развитиямашиностроительного производства, ориентированного на повышение качествамашиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивныхконструкционных и инструментальных материалов, упрочняющие технологии, накомплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требуютподготовки квалифицированных специалистов, обладающих не только глубокимитеоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своейпроизводственной деятельности.
В данной курсовой работе рассматриваются методыполучения и выбор заготовки, расчёт погрешностей, определяющих точностьмеханической обработки, расчёт припусков, оптимальных режимов резания.
В данной курсовой работе рассматриваетсядеталь «Планка», материал детали – сталь 45. Габаритные размеры: длина 156 мм, высота 54 мм, тип производства – среднесерийное.
Для обеспечения заданных конструкторомтребований по точности и качеству необходимо разработать экономическиобоснованный технологический процесс механической обработки с выборомоборудования, инструмента, технологической оснастки, назначение режимовобработки для соответствующей геометрии режущей части инструмента. Припроектировании технологического процесса механической обработки выполняютсоответствующие этапы проектирования.
1. Анализтехнологичности конструкции детали
Технологичность– это свойство конструкции изделияобеспечивать минимизацию затрат на всех основных стадиях жизненного циклаизделия (проектирование, изготовление, эксплуатация, ремонт, утилизация).
Проведем количественную оценку технологичности детали. Количественнаяоценка предполагает получение коэффициентов, анализируя которые для двуходнотипных деталей, можно сделать вывод, какая из них более технологична.
В качестве основных коэффициентов используют [1 стр. 39]:
1. Коэффициент средней точности:
/>(1)
/>(2)
где ni – число размеров или поверхностейдля каждого квалитета точности;
Ti –квалитет точности i-ой поверхности.
Для нашей детали:
/>
/>
2. Коэффициенты средней шероховатости:
/>(3)
/>(4)
Rai –параметр шероховатости i-ой поверхности, мкм;
ni – число размеров или поверхностейдля каждого параметра шероховатости.
Для нашей детали:
Raср = (3,2*6+6,3*7)/(6+7) = 4,9
Кш = 1/4,9 = 0,2
И коэффициент точности и коэффициент шероховатости меньше 1, следовательно,деталь технологична.2. Определение типа производства
На данном этапе по базовому технологическому процессу, либо по типовомутехнологическому процессу для данного класса деталей определяют коэффициентзакрепления операций и в соответствии с этим делают вывод о типе производства.
Тип производства был задан в соответствии с заданием – мелкосерийный.3. Расчет массы детали
Рассчитаем массу детали и заготовки.
/>(5)
где r — плотность материала, для стали 7,81 г/см3
Находим объем прямоугольника:
/>
Вычитаем из объема объемы полых фигур кругов и треугольника.
/>
/>
/>
/>;/>,
где />
/>
/>
Используя формулу (5), получим:
/>
mзаг =mд/Квт(6)
где Квт – коэффициенты весовой точности для соответствующегоспособа изготовления заготовки, для поковки свободной ковкой Квт=0,6;
для штамповки на ГКШП Квт=0,85 [1, стр. 57, табл.3.6].
Используя формулу (6), получим: mзаг1= 1,73 кг и mзаг2 = 1,22кг. 4. Выбор и обоснование методаполучения заготовки
Метод выполнения заготовок для деталей определяется назначением и конструкциейдетали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска,а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку – значит установитьспособ ее получения, назначить припуски на обработку каждой поверхности,рассчитать размеры и указать допуски на точность изготовления.
Окончательное решение можно принять только после экономическогокомплексного расчета себестоимости заготовки. Метод получения заготовки,обеспечивающий технологичность и минимальную стоимость, считается оптимальным.Определениеметода получения заготовки и его обоснование
Решение задачи максимального приближения геометрических форм и размеровзаготовки к размерам и форме готовой детали – одна из главных тенденций взаготовительном производстве. Оптимизация выбора метода и способа получениязаготовки позволяет не только снизить затраты на ее изготовление, но изначительно сократить трудоемкость механической обработки.
Наиболее часто применяют для получения заготовок в машиностроенииследующие методы: литье, обработка металлов давлением, сварка, а такжекомбинации этих методов.
В соответствии с типом производства (среднесерийный), материалом (сталь45) определим как минимум два варианта получения заготовки. В данном случае этобудет поковка свободной ковкой и штамповка на ГКШП.Технико-экономическоеобоснование выбора заготовки
Окончательное решение о выборе конкретного способа изготовления заготовкипринимается после определения себестоимости получения заготовки для каждого изспособов путем сравнения их по значению стоимости.
Себестоимость производства заготовок, без учета затрат на предварительнуюмеханическую обработку, определяется по зависимости [1, стр. 61]:
/>(7),
где Gд –масса детали, кг
Gзаг –масса заготовки, кг
Кто – коэффициент, учитывающий доплаты за термообработку иочистку заготовок, руб/т
Ктч –коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок
Кс –коэффициент серийности
Sотх –стоимость 1 т отходов
С – базовая стоимость 1 т заготовок, руб/т
Кф –коэффициент, учитывающий инфляцию.
Сравним себестоимость производствазаготовки разными способами:
1. Штамповка на ГКШП:
Кто=0; Ктч — неучитывается; Кс=1,5; Sотх=27 руб/т; Кф=5 по [1, стр.62-64]
/> руб
2. Поковка свободной ковкой:
Кто=0; Ктч — неучитывается; Кс=1; Sотх=27руб/т; Кф=5 по [1, стр.62-64]
/> руб
Себестоимость производства заготовки поспособу – штамповки на ГКШП – больше, чем по второму способу (поковка свободнойковкой), следовательно, второй способ более выгодным.
5. Технико-экономический анализ и обоснованиевыбора технологическогопроцесса
Основным направлением сокращения затрат вспомогательного времениявляется автоматизация производственных процессов. Одним из главных направленийавтоматизации является применение станков с ЧПУ. Эффективность применения этихстанков выражается в повышенной точности и однородности размеров и формыобрабатываемых заготовок, в повышении производительности обработки, связанной суменьшением доли вспомогательного времени, в снижении себестоимости обработки,связанной с повышением производительности, в снижении требований к квалификациистаночника. Сложные, дорогостоящие в изготовлении и требующие трудоемкойналадки кулачки, упоры, кондукторы в системах ЧПУ не требуются, что значительноудешевляет и ускоряет наладку.
Поэтому станки с ЧПУ являются принципиально новыми средствамиавтоматизации для мелкосерийного и серийного машиностроения, сочетающими в себепроизводительность и точность станков-автоматов с гибкостью универсальногооборудования.
Для современного этапа развития станков с ЧПУ характерно резкоерасширение их функциональных возможностей, повышение уровня автоматизации и всеболее широкое применение в системах управления мощных вычислительных средств(микро-ЭВМ и микропроцессорной техники). Появилась новая разновидностьметаллорежущего оборудования – многоцелевые станки.
В многоцелевых станках выражен новый подход к построениютехнологического процесса. Они обеспечивают различными видами инструментакомплексную обработку деталей без переустановок или при минимальном их числе.
Чтобы перейти от одной технологической операции к другой, приходитсякаждый раз освобождать деталь, снимать ее со станка и транспортировать надругой станок, где вновь производить установку (базирование), настройку наисходные размеры и закрепление. Каждая переустановка обрабатываемой деталинепременно вносит свои погрешности в ее окончательные размеры.
Таким образом, большой выбор выполняемых на одном станке разнородныхопераций изменяет представление о традиционных технологических группах станков.6. Выбор технологических баз
На операции сверления и нарезания резьбы в отверстиях заготовкуустанавливаем в специальное приспособление с базированием по внутреннейцилиндрической поверхности и торцу (опорные штыри и короткий цилиндрическийпалец — реализуем установочную и двойную опорную базу: 3+2 степени свободы),для токарной операции используем трехкулачковый патрон с базированием понаружной цилиндрической поверхности и торцу, на операции шлифования применяемцанговый патрон.
Разработку маршрутного технологического процесса обработки детали в целомначинают с определения маршрутов обработки ее элементарных поверхностей.
Маршрут обработки устанавливается исходя из требований чертежа и принятойзаготовки. По заданному классу точности и шероховатости данной поверхности сучетом размера, массы и формы детали выбирают 1 или несколько методовокончательной обработки.
Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей, а именно размеров D2, D3, D4 используем следующий вариант обработки:
D4 и D2– черновое, предварительное, чистовое растачивание и окончательное шлифование;
D3 – однократное растачивание.
Для обработки поверхностей D1используем трехкратное точение + шлифование, для поверхности D5– двукратное точение, D6 — однократноеточение.Составлениемаршрута обработки заготовок в целом
На данном этапе необходимо разработать общий план обработки заготовки пооперациям, выбрать модель оборудования, вид и тип технологической оснастки, атакже вид режущего инструмента и материал режущей части инструмента.
Технологический процесс обработки корпуса представлен в таблице
№
операции Наименование операции Содержание операции Модель станка 005 Токарная с ЧПУ
Установить, закрепить, снять деталь по диам. 100 (автоматический 3-х кулачковый патрон)
1. Подрезать торец в размер 62+-0,37
2. Точить начерно наружную цилиндрическую поверхность по контуру начерно, выдерживая размеры диам. 101-0,87; 52+-0,1; диам. 120-0,54; 27+-0,1; диам. 170-1,0
3. Точить наружную ступень получисто, выдерживая размеры диам. 100-0,22; 52+-0,1
4. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность начерно в размер диам. 48+0,62
5. Точить 4 фаски 1,5х45 Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С32 010 Токарная с ЧПУ
Установить, закрепить, снять деталь по диам. 100 (автоматический 3-х кулачковый патрон)
1. Подрезать торец в размер 60+-0,37
2. Подрезать торец по фланцу начерно в размер 45,5+-0,05
3. Точить поверхность диам. 102-0,87 начерно в размер 45,5+-0,05
4. Точить канавку с одновременным чистовым подрезанием торца, выдерживая размеры диам. 95-0,35; 45+-0,05
5. Точить поверхность диам. 101-0,22 предварительно
6. Точить поверхность диам. 100,4-0,054 начисто
7. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность по контуру начерно, выдерживая размеры диам. 78+0,87; 40+-0,31; диам. 82+0,87; 20+-0,1; диам. 48+0,62
8. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность по контуру предварительно, выдерживая размеры диам. 79+0,19; диам. 49+0,16
9. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность по контуру начисто, выдерживая размеры диам. 79,6+0,074; диам. 49,6+0,062
10. Расточить 2 фаски 2х45
11. Точить фаску 1,5х45 по диам. 100 Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С32 015 Термическая Закалка Печь 020 Торцекругло-шлифовальная
Установить, закрепить, снять деталь (оправка)
1. Шлифовать одновременно наружную цилиндрическую поверхность и торец начисто, выдерживая размеры диам. 100-0,022; 45+-0,05 3Т240 025 Внутришлифовальная
Установить, закрепить, снять деталь (цанговый патрон)
1. Шлифовать внутреннюю цилиндрическую поверхность 3К228А 030 Многоцелевая с ЧПУ
Установить, закрепить, снять деталь (ось детали горизонтальна, базирование по внутренней цилиндрической поверхности и торцу: палец и опорные штыри)
1. Центровать 8 отверстий диам. 3+0,25 по торцу в диам. 84+-0,27 и по фланцу в диам. 140+-2,0
2. Сверлить 4 отверстия диам. 13+0,43 по диам. 140+-2,0
3. Сверлить 4 отверстия диам. 5+0,36 под резьбу М6 на глубину 12 мм по диам. 84+-0,27
4. Зенковать фаску 1х45 в 4-х отверстиях под резьбу М6
5. Нарезать резьбу М6-7Н в 4-х отверстиях
6. Центровать отверстие диам. 5+0,36 под резьбу М8 по диам. 120
7. Сверлить отверстие диам. 6,8+0,36 под резьбу М8 по диам. 120
8. Зенковать фаску 1х45 в отверстии под резьбу М8 по диам. 120
9. Нарезать резьбу М8-7Н
Сверлильно-фрезерно-расточной
6902МФ2 035 Контрольная Контролировать размеры согласно чертежа Плита контрольная 7. Разработкасистем операций
Станки с ЧПУ сочетают точность специализированных станков и имеют болеевысокую производительность.
Область применения станков с ЧПУ достаточно широка как по характерутехнологических операций, так и по типам производств, для которых онипредназначаются.
К основным условиям целесообразности можно отнести следующие:
необходимость построения процесса по принципу концентрации операций, т.е.сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одномрабочем месте;
необходимость уменьшения доли вспомогательного времени, котороезатрачивается в рассматриваемой операции на приеме, связанные с изменениемрежимов резания, переходом с обработки одной поверхности на другую, сменойрежущего инструмента и др.;
обработку отверстий сложной геометрической формы, требующих применениянескольких последовательно работающих инструментов.
До появления многоцелевых станков металлорежущие станки создавалиприменительно к одному из традиционных методов обработки: токарная группастанков – для токарной обработки, фрезерная – для фрезерной и т.д. Поэтомутехнологический процесс строился таким образом, что определенныетехнологические операции выполнялись на станках определенной технологическойгруппы.
Чтобы перейти от одной технологической операции к другой, приходитсякаждый раз освобождать деталь, снимать ее со станка и транспортировать надругой станок, где вновь производить установку (базирование), настройку наисходные размеры и закрепление. Каждая переустановка обрабатываемой детали непременновносит свои погрешности в ее окончательные размеры. Кроме того, детальсовершает сложные перемещения по цеху, долго пролеживает у станков различныхтехнологических групп в ожидании обработки.
Таким образом, большой выбор выполняемых на одном станке разнородныхопераций изменяет представление о традиционных технологических группах станков.
В связи с применением таких станков значительно сокращается основное ивспомогательное время обработки, т.к. будет производиться комплексная обработкадетали без переустановок или при минимальном их числе.8. Обоснованиеиспользования конкретных типов материалов
При обработке Втулка на станках с ЧПУ применяют резцы с механическимкреплением многогранных твердосплавных пластин. Припайка твердосплавных пластинк державке часто вызывает трещины пластин. Трещины возникают в результатедополнительных напряжений, возникающих вследствие неравномерного охлажденияпластин и различного линейного расширения твердого сплава и материала державкиинструмента. Температурный коэффициент линейного расширения у твердых сплавовпримерно в 2 раза меньше, чем у углеродистой стали. Это обстоятельство приводитк трещинам пластин и способствует их интенсивному выкрашиванию и разрушению вовремя работы. Наряду с образованием трещин в пластинах дополнительныенапряжения вызывают отслаивание пластин, что также снижает качествоинструмента. К недостаткам напайных резцов относится и то, что для завиваниястальной стружки в спираль малого радиуса и излома ее на мелкие части,необходимо либо делать на передней поверхности специальные лунки и уступы, либоприменять специальные стружколоматели.
Ввиду этих недостатков напайных резцов мы применяем резцы с механическимкреплением многогранных твердосплавных пластин. Компактность, надежность вработе, удобство в обслуживании, простота конструкции, долговечность державок ипростота их восстановления в случае повреждения или разрушения пластины,удовлетворительный отвод стружки, экономия в расходах на инструмент делает этирезцы применимыми для широкого внедрения. Чтобы повысить режимы резания, т.е.поднять производительность, применяем твердосплавные неперетачиваемые пластиныс покрытием. Для чернового фрезерования и точения стали (детали Корпус)применяем твердый сплав Т5К10, а для чистовой обработки — Т15К6. Осевой ирезьборезный инструмент изготавливаем из быстрорежущей стали марки Р6М5.
9. Припуски и методы их определения
Поверхность для расчета припуска: диам. 100h6(-0,022)
Припуск — слой материала, удаляемый споверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемойповерхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может бытьназначен по справочным таблицам или на основе расчетно–аналитического метода.Расчетным значением припуска является минимальный припуск на обработку,достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки идефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, икомпенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.
Минимальный припуск при обработке наружныхи внутренних цилиндрических поверхностей (двусторонний припуск).
/>
где Rzi-1 — высота неровностейпрофиля по десяти точкам на предшествующем переходе; hi-1 — глубинадефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный илиотбеленный слой); DSi-1 — суммарные отклонения расположения поверхности (отклонение от параллельности,перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе; eу — погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.
Отклонение расположения DS необходимо учитывать у заготовок (под первыйтехнологический переход); после черновой и получистовой обработки лезвийныминструментом (под последующий технологический переход); после термическойобработки. В связи с закономерным уменьшением величины DS при обработке поверхности за несколько переходов настадиях чистовой и отделочной обработки ею пренебрегают.
Величину отклонений кованной заготовки приобработке в патроне определяют по формуле:
/>
где DSк — общее отклонение оси от прямолинейности; DSк=2Dк×lк;
здесь lк — размер от сечения,для которого определяется кривизна, до левого наружного торца, равен;Dк — удельная кривизна в мкм на 1 мм длины.
Dсм –смещение половинок штампа или плоскости пунсона и матрицы (для свободной ковки)по оси заготовки в результате погрешности ковки:
Черновоеобтачивание. Величинуостаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:
Dr=КyDS
где Кy — коэффициент уточнения.
Чистовоеобтачивание. Величинуостаточных пространственных отклонений рассчитывают по уравнению:
Dr=КyDS
где Кy — коэффициент уточнения.
Определим минимальные значения припусковпо приведенной выше формуле.
Предварительно определив, заносимминимальные значения припусков в таблицу и определяем расчетные размеры, дляэтого прибавляем 2Zmin последнего перехода к наименьшему предельному размерудетали по чертежу и получаем расчетный размер предыдущего перехода.
Определяем наибольшие размеры для каждоготехнологического перехода путем прибавления к минимальному размеру допуска напереход.
Предельные значения припусков 2Zmaxопределяем как разность наибольших предельных размеров, а 2Zmin как разностьнаименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.
На основе расчета промежуточных припусковопределяем предельные размеры заготовки и межоперационные размеры по всемтехнологическим переходам. Промежуточные расчетные размеры устанавливаем впорядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности,т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки путем последовательногоприбавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой деталипромежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутреннихповерхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков.Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходамопределяем, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров.Округление производим до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск наразмер для каждого перехода.
Предельные значения припусков Zmaxопределяем как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и Zminкак разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего ивыполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.
Общие припуски /> и /> определяем как суммупромежуточных припусков на обработку:
Zоmax=SZi max,
Zоmin=SZi min.
Правильность расчетов определяем поуравнениям:
/>
/>
где /> - допуски на заготовку; /> - допуски надеталь.
Выбираем составляющие минимальногоприпуска для заготовки [1, стр 186]:
заготовка (штамповка)
шероховатость поверхности по десяти точкамRz =250 мкм
глубина дефектного слоя h = 250 мкм
кривизна заготовки ΔΣ = 803 мкм
черновое точение (IT14)
шероховатость поверхности по десяти точкамRz =500 мкм
глубина дефектного слоя h = 50 мкм
кривизна заготовки ΔΣ = 49 мкм
предварительное точение (IT12)
шероховатость поверхности по десяти точкамRz =25 мкм
глубина дефектного слоя h = 25 мкм
кривизна заготовки ΔΣ = 3 мкм
чистовое точение (IT9)
шероховатость поверхности по десяти точкамRz =20 мкм
глубина дефектного слоя h = 20 мкм
кривизна заготовки ΔΣ = 1 мкм
чистовое шлифование (IT6)
шероховатость поверхности по десяти точкамRz =10 мкм
глубина дефектного слоя h = 10 мкм
кривизна заготовки ΔΣ = 0 мм
Погрешность установки заготовки наоперациях [1, стр 42]:
на токарной операции ε = 25 мкм
на шлифовальной операции ε =15 мкм
Определяем расчетные значения минимальногоприпуска:
Для чернового точения 2Z min = 2,607 мм
Для чистового точения 2Z min = 0,298 мм
Для тонкого точения 2Z min = 0,106 мм
Для предварительного шлифования 2Z min = 0,111 мм
Определяем расчетное значение минимальныхдиаметров:
Для тонкого точения dmini-1 = dmini +2Zmini = 100,089 мм
Для чистового точения dmini-1 = dmini +2Zmini = 100,195 мм
Для чернового точения dmini-1 = dmini +2Zmini = 100,493 мм
Для заготовки dmini-1 = dmini + 2Zmini=103,1 мм
Определяем максимальные значениямежоперационных размеров:
Для тонкого точения d max = d min + Td = 100,176 мм
Для чистового точения d max = d min + Td =100,55 мм
Для чернового точения d max = d min + Td = 101,37 мм
Для заготовки d max = d min + Td = 105,3мм
Технологический маршрут обработки элементарной поверхности
Rz
мкм.
h
мкм.
ΔΣ
мкм.
е
мм.
Расч. припуск, 2Z min
мм.
Dmin
мм.
ДопускTd
мм
d max
мм.
d min
мм.
2Z max
мкм.
2Z min
мкм. заготовка (паковка) 250 250 803 103,1 2,2 105,3 103,1 черновое точение (IT14) 50 50 49 25 2,607 100,493 0,87 101,37 100,5 3,93 2,6 предварительное точение (IT12) 25 25 3 0,298 100,195 0,35 100,55 100,2 0,82 0,3 чистовое точение (IT9) 20 20 1 0,106 100,089 0,087 100,176 100,089 0,374 0,111 чистовое шлифование (IT6) 10 10 15 0,111 99,978 0,022 100 99,978 0,176 0,111 Проверка Tdзаг-Tdдет 2,178 Zomax-Zomin 2,178 10. Оценкапогрешности при проведении обработки
Суммарную погрешность будем определять наразмер диам. 100-0,054
Все погрешности,определяющие точность обработки деталей машин на металлорежущих станках, могутбыть разделены на три категории:
1) погрешности установки заготовок – ey;
2) погрешности настройки станка – Dн;
3) погрешности на стадии процесса обработки, которые вызываются:
а) размерным износом режущих инструментов – Dи;
б) упругими деформациями технологической системы под влиянием силырезания – Dу;
в) геометрическими неточностями станка SDст;
г) температурными деформациями технологической системы SDт.
При обработке на станках с ЧПУ дополнительно возникают погрешностипозиционирования элементов системы и отработки программ управления.
Расчет точности необходим в основном для операций чистовой обработки,выполняемых с допуском по 6-му – 11-му квалитетам.
Суммарные погрешности обработки деталей на настроенных станках определяютпо уравнениям:
– для диаметральных размеров
/>;
Расчет погрешности диаметральных размеров при однорезцовом точении можетбыть выполнен по методике, изложенной в [22].
После определения суммарной погрешности DS проверяется возможность обработки без брака:
/>
где /> –допуск на операционный размер.
В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретныемероприятия по снижению DS.
1. Определим величину погрешности Dи (нарадиус), вызванную размерным износом резца:
/>
где: L — длина пути резания при обработкепартии N деталей, определяемая как:
L = p*D*l/So = (3,14*100,4*15/0,09)*5 = 262713,3333 мм (263 м)/>
Дополнительный путь резания L0=500 м соответствует начальному износу вершины резца впериод приработки.
Для сплава T30K4 относительный износ и0=4мкм/км.
/>((263+500)/1000)*4 = 3,052 мкм;
2. Определим колебание отжатий системы Dувследствие изменения силы Py из-за непостоянных глубины резания иподатливости системы при обработке.
Dy=Wmax×(Pymax – Py min)
где Wmax — наибольшая инаименьшая податливость системы, мкм/кН;
Pymax, Pyminнаибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей снаправлением выдерживаемого размера, кН.
Для станка 16К20Ф3С32 повышенной точностинаибольшее и наименьшее допустимое перемещение продольного суппорта поднагрузкой 5,5 кН составляет соответственно 150 мкм. При установке заготовкиконсольно в патроне минимальную податливость системы не определяют из-за малогосвеса заготовки, поэтому максимальная податливость будет возможна при положениирезца в конце обработки, т.е. у передней бабки станка. Исходя из этого, можнопринять Wmax=150/5,5=27,273 мкм/кН.
Заготовку, установленную на станке можнопредставить как балку на двух опорах, нагруженную сосредоточенной силой, анаибольший прогиб в середине вала
/>
где lд — длина заготовки,
E — модуль упругости материала,
J=0,05dпр4 — моментинерции поперечного сечения вала;
dпр — приведенный диаметрзаготовки, для гладких валов dпр=dвала; для ступенчатыхвалов с симметричным уменьшением диаметров ступеней
/> = 150 мм
Имея в виду, что W=y/Py, послесоответствующих преобразований получим. При установке заготовки в центрахвеличина наибольшей податливости заготовки:
/> =(2/150)*((60/150)*(60/150)*(60/150)) =
= 0,001 мкм.
Тогда максимальная податливостьтехнологической системы:
Wmax =27,273+0,001=27,274мкм/кН.
/>Наибольшее Pymax и наименьшее Pymin нормальныесоставляющие усилия резания определяются согласно формуле:
Py =10×Cp×tx×sy×vn×Kp ,
где: постоянная Cp=243, показатели степеней x=0,9 y=0,6 n= -0,3; поправочный коэффициент Kp =Kмp×Kjp×Kgp×Klp×Krp =1.
На предшествующей операции(предварительном точении) заготовка обработана с допуском по IT10, т.е.возможно колебание припуска на величину 1/2*(IT10+IT8), что для диаметра 100,4 мм составит 0,5*(0,14+0,054) = 0,097 мм, а колебание глубины резания составит:
tmin= Zmin=0,3 мм;
tmax=Zmin+0,097=0,3+0,097=0,397 мм;
Py max= 2,43×0,60,9×0,090,6×191-0,3×1= 0,099 кН;
Py min= 2,43×0,20,9×0,090,6×191-0,3×1= 0,053 кН.
Колебание обрабатываемого размеравследствие упругих деформаций:
Dy=Wmax×(Pymax-Py min )= 27,274*(0,099-0,053) = 1,255 мкм
3. Определим погрешность, вызваннуюгеометрическими неточностями станка SDст.
/>
где С — допустимое отклонение отпараллельности оси шпинделя направляющим станины в плоскости выдерживаемогоразмера на длине L;
l — длина обрабатываемой поверхности.
Для токарных станков повышенной точностипри наибольшем диаметре обрабатываемой поверхности до 400 мм С = 8 мкм на длине L = 300 мм.
При длине обработки l =15 мм:
/> = (8/300)*15 = 0,4 мкм.
4. В предположении,что настройка резца на выполняемый размер производится с учетом дискретногоперемещения инструмента шаговым двигателем, то примем метод регулированияположения вершины резца с контролем положения резца с помощью стрелочногоиндикатора с ценой деления 0,01 мм,определим погрешность настройки в соответствии с формулой:
/>,
где Dр — погрешность регулирования положения резца;
Dизм — погрешность измерения размера детали;
кр=1,73 и ки=1,0 — коэффициенты, учитывающие отклонения величин Dр и Dизм от нормального закона распределения.
Для заданных условий обработки:
Dр=10 мкм иDизм=13 мкмпри измерении IT8 мм. Тогда погрешность настройки
/> = 18,48 мкм.
5. Определим температурные деформациитехнологической системы, приняв их равными 15 % от суммы остальныхпогрешностей:
/> = 0,15*(3,052+1,255+0,4+18,48) =
= 3,478 мкм
6. Определим суммарную погрешностьобработки:
/>= 38,9953 мкм.
DS не превышает заданную величину допуска (Td=54мкм), поэтому возможна обработка без брака.
11. Общая оценка детали
Размерная цепь – это замкнутый контур,образованный тремя или более размерами, непосредственно участвующими в решениизадачи обеспечения точности замыкающего звена.
Технологические размеры цепирассчитываются чаще всего методом полной взаимозаменяемости.
В размерной цепи замыкающим звеномявляется технологические требования на обеспечение работоспособности узла. Чащевсего замыкающим звеном в технологической размерной цепи является то, котороеполучается как результат выполнения всех остальных.
Схематическое представлениетехнологического процесса обработки детали:
/>
Совмещенный граф:
/>
Первая размерная цепь:
S4 = Р6
S4 = 140-0,25
Вторая размерная цепь:
S5 = S4 – Р1 = 140 — 110 = 30
TS5 = TР1– TS4 ={Ужесточаем допуск на размер S4 = 140-0,084}= 0.21 — 0,084 = 0,126, S5 =110±0.063
Третья размерная цепь:
S3min = Р1max + Р2max +Z1min = 110,21 + 5,21 + 0.4 =115,82
S3max = S3min+ TS3 = 15,82+1 = 16,82, S3 = 16/>
Z1 = 1/>
Четвертая размерная цепь:
S1 = Z1 + Р6 = 1 + 40 = 41
TS1 = TZ1 – TP6 = 0.84 — 0,25 = 0,59, S1 = 141±0.295
Пятая размерная цепь:
S2 = S1 — Р3 = 41- 10 = 31
TS2 = TP3 – TS1 = {Ужесточаем допуск на размер S1: S1 =41±0.05} = 0.13 — 0,1 = 0,03, S2 =31±0.015
Шестая размерная цепь:
B1min = Z4min + S1max = 41.05 + 0.4 = 41.45
B1max = B1min+ TB1 = 41.45+1.6 = 43.05, B1 = 143/>
Z4 = 1/>
Седьмая размерная цепь:
B2max = S3min — Z2min –P2max = 16.82 – 0.4 – 5 = 11.42
B2min = B2max– TB2 = 11.42-0.84 = 10.58, B2 = 111±0.42
Z2 = 1/>
Восьмая размерная цепь:
B3max = B1min– S3max –Z3min = 43.45 — 17.82 – 0.4 = 25.23
B3min = B3max– TB3 = 25.23-1.4 = 23.83, B3 = 124/>
Z3 = 2/>12. Составлениеосновных режимов работы
Методика назначения режимов резания для различных методов обработкиподробно изложена в справочной литературе [2]. При этом наиболее выгоднымсчитаются такие режимы резания, которые обеспечивают наименьшую себестоимостьмеханической обработки при удовлетворении всех требований к качеству продукциии производительности обработки.
В общем случае необходимо соблюдать определенную последовательностьназначения режимов резания t S V n, которая включает:
1) выбор глубины резания t (мм) по условиюудаления припуска под обработку за 1 рабочий ход, по зависимости от требованияточности и шероховатости, предъявляемых к обрабатываемой поверхности;
2) подачу при черновой обработке выбирают максимально возможную с учетомследующих ограничений: прочность механизмов привода и подачи станка; прочностьинструмента и заготовки; жесткости и прочности технологической системы.Мощность станка не ограничивает подачу, при недостатке мощности в большинствеслучаев следует снижать не подачу, а скорость;
3) определение скорости резания V (м/мин), сучетом возможных t, S, свойствобрабатываемого материала и режущего, геометрии и стойкости инструмента;
4) определение частоты вращения n (мин-1) по формуле:
/>
Точить наружную ступеньполучисто, выдерживая размеры диам. 100-0,22; 52+-0,1
Расчет режимов резания для наружногопродольного точения
Исходные данные для расчетов:
— материал обрабатываемой заготовки -сталь
— предел прочности обрабатываемогоматериала — sв =550, МПа.
— материал режущей части инструмента — твердый сплав
— обрабатываемый диаметр, D =100 мм
— длина обработки, L = 10 мм
Выбираем глубину резания в зависимости отстадии обработки поверхности (черновая, предварительная, чистовая), t =0,5 мм[1, стр. 266]
Выбираем рабочую подачу в зависимости отглубины резания и достигаемой шероховатости поверхности, S =0,12 мм/об [1, стр.267]
Рассчитываем скорость резания позависимости [1, стр. 265]:
где Сv, m, x, y – коэффициенты,учитывающие вид обработки [1, стр. 269]:
Сv = 420
m = 0.2
x = 0.15
y = 0.2
Т — значение стойкости инструмента, дляодноинструментальной обработки Т = 30 … 60 мин, принимаем
Т =45 мин.
kv – коэффициент, учитывающий конкретныеусловия обработки [1];
kv=0,502062545454546
Коэффициент kv определяется позависимости:
kv = kmv*kpv*kiv*kfv*kf1v*kr,
где kmv — коэффициент, учитывающий влияниематериала заготовки определяется по зависимости [1, стр. 261]:
kmv = kg*(750/sв)nv, здесь
kpv — коэффициент, учитывающий состояниеобрабатываемой поверхности [1, стр. 263]
kpv =0.8
kiv — коэффициент, учитывающий материалинструмента [1, стр. 263]:
kiv =0.85
kψv — коэффициент, учитывающийвлияние главного угла в плане [1, стр. 271],
kψv = 0.8
k1v — коэффициент, учитывающий влияниевспомогательного угла в плане [1, стр. 271],
k1v = 0.8
kr — коэффициент, учитывающий влияниерадиуса при вершине инструмента [1, стр. 271],
kr = 0.94
Частота вращения шпинделя рассчитываетсяпо формуле
n = (1000*V)/(3,14*D)
расчетное значение n корректируем всоответствии с рядом частот вращения шпинделя станка, n =540 об/мин
Фактическая скорость резания V =167 м/мин
Определяем основное время обработки То позависимости:
То = L/(n*S)
To=0,24 мин
Таблица с режимами для обработкиt, мм S, мм/об V, м/мин n, об/мин Tо, мин 0,5 0,12 167 540 0,24
Точить канавку с одновременнымчистовым подрезанием торца, выдерживая размеры диам. 95-0,35;45+-0,05
Исходные данные для расчетов:
— материал обрабатываемой заготовки -сталь
— предел прочности обрабатываемогоматериала — sв =550, МПа.
— материал режущей части инструмента — твердый сплав
— обрабатываемый диаметр, D =95 мм
— длина обработки, L = 37 мм
Выбираем глубину резания в зависимости отстадии обработки поверхности (черновая, предварительная, чистовая), t =5 мм [1,стр. 266]
Выбираем рабочую подачу в зависимости отглубины резания и достигаемой шероховатости поверхности, S =0,2 мм/об [1, стр.267]
Рассчитываем скорость резания позависимости [1, стр. 265]:
где Сv, m, x, y – коэффициенты,учитывающие вид обработки [1, стр. 269]:
Сv = 420
m = 0.2
x = 0.15
y = 0.2
Т — значение стойкости инструмента, дляодноинструментальной обработки Т = 30 … 60 мин, принимаем
Т =45 мин.
kv – коэффициент, учитывающий конкретныеусловия обработки [1];
kv=0,502062545454546
Коэффициент kv определяется по зависимости:
kv = kmv*kpv*kiv*kfv*kf1v*kr,
где kmv — коэффициент, учитывающий влияниематериала заготовки определяется по зависимости [1, стр. 261]:
kmv = kg*(750/sв)nv, здесь
kpv — коэффициент, учитывающий состояниеобрабатываемой поверхности [1, стр. 263]
kpv =0.8
kiv — коэффициент, учитывающий материалинструмента [1, стр. 263]:
kiv =0.85
kψv — коэффициент, учитывающийвлияние главного угла в плане [1, стр. 271],
kψv = 0.8
k1v — коэффициент, учитывающий влияниевспомогательного угла в плане [1, стр. 271],
k1v = 0.8
kr — коэффициент, учитывающий влияниерадиуса при вершине инструмента [1, стр. 271],
kr = 0.94
Частота вращения шпинделя рассчитываетсяпо формуле
n = (1000*V)/(3,14*D)
расчетное значение n корректируем всоответствии с рядом частот вращения шпинделя станка, n =360 об/мин
Фактическая скорость резания V =107 м/мин
Определяем основное время обработки То позависимости:
То = L/(n*S)
To=0,59 мин
Таблица с режимами для обработкиt, мм S, мм/об V, м/мин n, об/мин Tо, мин 5 0,2 107 360 0,59
Вычисленные режимы резания представлены на маршрутно-операционных картах.
Для операций точения применяем токарный контурный резец с механическимкреплением трехгранных пластин из твердого сплава (Т15К6) [3, табл.26,стр.130]. Для растачивания используем токарный расточной резец с механическимкреплением многогранных твердосплавных пластин клином (ГОСТ 18881-73) [3,стр.129, табл.24].
13. Оценка нормативного времени изатрат труда
Определим нормы времени на Токарную операцию с ЧПУ 010.
В серийномпроизводстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:
/>
Где
· Тп.з.-подготовительно-заключительное время, мин;
· n- количество деталей в партии запуска (в нашем случае 40, см расчет выше), шт;
· Тшт.-норма штучного времени, мин.
Тшт.=То+Тус+Тзо+Туп+Тизм+Тоб.ст
где:
То-основное время, мин;
Т ус — время на установку/снятие детали, мин;
Туп-время на приемы управления, мин;
Т зо –времяна закрепление и открепление детали;
Т об.ст– общее время на обслуживание рабочего места и отдыха
Тоб.ст.=Топ*(nоб.ст./100%), где Топ– оперативное время.
Топ. =То +Тв
nоб.ст. –затраты временина обслуживание рабочего места, %;
Время работы станка по программе управления (время цикла обработки) tп.у. равно неполному оперативному времени работы станка: tп.у.=tо+tм.в.=tоп.н.
Элементы штучного времени определяются так же, как и для случаевобработки на станке с ручным управлением.
Определяем основное время по переходам:
Основное время на всю операцию:
åТо = 0,34+0,67+0,18+0,59+0,27+0,37+0,73+0,45+0,6+0,18+0,17= 4,55 мин
Определяем вспомогательное время:
Так как способы установки и закрепления заготовок при обработке настанках с ЧПУ принципиально не отличаются от способов, применяемых на станках сручным управлением, то tв.у. определяют по имеющимсянормативам для станков с ручным управлением (для приспособления открытого типас винтовыми зажимными механизмами):
tв.у. = 0,65 мин [1, с.54]
Машинное вспомогательное время tм.в. включаеткомплекс приемов, связанных с позиционированием (для операции 010 обработкаведется за один установ), ускоренным перемещением рабочих органов станка,подводом инструмента вдоль оси в зону обработки и последующим отводом,автоматической сменой режущего инструмента из инструментального магазина (воперации 010 используется 8 инструментов — время смены инструмента 0,8 мин):
Тв = 0,65+(8*0,8) = 7,05 мин[1, табл.12, с.607]
Определяем время обслуживания рабочего места и время на личныенадобности:
В состав по организационному обслуживанию рабочего места включены:осмотр, нагрев системы ЧПУ и гидросистемы, опробование оборудования, получениеинструмента от мастера в течение смены, смазывание и очистка станка в течениесмены, предъявление контролеру ОТК пробной детали, уборка станка и рабочегоместа по окончанию работы.
К техническому обслуживанию рабочего места относятся: смена затупившегосяинструмента, коррекция инструмента на заданные размеры, регулирование иподналадка станка в течение смены, удаление стружки из зоны резания в процессе работы.
На обслуживание рабочего места и личные надобности отводится от 8 до 25%от оперативного времени tоп.
tоп=tо+tв
Штучно-калькуляционное время определяется:
Тшт.к.=Тшт+Тп.з./n мин
Тп.з.- подготовительно-заключительное время на партию, мин;
n- размер партии деталей, запускаемых впроизводство, шт;
Подготовительно-заключительное время Тп.з. при обработке на станках с ЧПУсостоит из затрат времени (приемов) Тп.з.1, из затрат Тп.з.2,учитывающих дополнительные работы, и времени Тп.з.3 на пробнуюобработку детали.
Тп.з.=Тп.з.1+Тп.з.2+Тп.з.3 [1, с.604]
В соответствии с руководящим материалом Оргстанкинпрома принята единаянорма Тп.з1=12 мин для всех станков с ЧПУ.
Тп.з.2=15 мин [1, табл.12 с.607]
Тп.з.3=8 мин [1, табл.15 с.617]
Тп.з.=12+15+8=35 мин
Тшт.к = (4,55+7,05)*1,15+35/40= 14,215 мин
Нормы времени на другие операции определяем аналогично и заносим всоответствующие графы операционных карт технологической документации. 14. Оценка общейсебестоимости детали
Используя результаты расчета штучно — калькуляционного времени Тшт.к.на токарную операцию с ЧПУ, рассчитываем технологическую себестоимостьвыполнения операции Соп. по зависимости:
Cоп = Зо + Зв.р + Ао + Ат.о+ Pо + И + Ло + Пл + Пр.
Cоп = 19,82 руб
Заработная плата станочника с учетом всех видов доплат и начислений
Зо=Кц1Но.чtшт.кКм/60= (2*1,54*14,215*1)/60 = 0,73 руб
Амортизационные отчисления от стоимости оборудования
/> =(10*1,22*5540*14,215)/(100*60*4015) = 0,04 руб
Амортизационные отчисления от стоимости технологического оснащения,приходящиеся на одну деталь при расчетном сроке службы оснастки 2 года,определяются как
Ат.о=Кц2 Фт.о/(2Nг) =(10*560)/(2*150) = 18,67 руб
Затраты на ремонт и обслуживание оборудования
/> =
5*(30,8*14+8,2*26)*14,215/60*4015*1 = 0,19 руб
Затраты на режущий инструмент, отнесенные к 1 детали,
/> =(1,4*5*1,7*14,215*0,32)/900 = 0,06 руб
Затраты на технологическую электроэнергию
Л=Кц 5ЦэNэhз.оtшт.к/60 =(20*0,012*10*0,21*14,215)/60 = 0,119 руб
Затраты на содержание и амортизацию производственных площадей
Пл=Кц6НпПуКс.уtшт.к/(60Fд) = (5*10*5,75*1*14,215)/(60*4015) = 0,017 руб
Исходные данные к расчётуДанные
Модель станка
Штучно-калькуляционное время tшт.к, мин
Разряд станочника
Разряд наладчика
Количество станков, обслуживаемых в смену:
станочником, шт.
наладчиком, шт.
16К20Ф3С32
15,9
3
5
2
7
16К20Ф3С32
Оптовая цена станка Ц, руб. 65400
Масса станка, кг 4000
Размеры станка в плане, мм3360х1710
Площадь станка в плане, м2 5,75
Установленная мощность
электродвигателей Nэ, кВт10,0
Категория ремонтной сложности:
— механической части, Кмех.14
— электрической части Кэл.26Модель станка Ф
Фт.о.
Км
Ко.н.
Кмех.
Кэл.
Фи
Тсл.ч.
Nг. 16К20Ф3С32 5540 560 1,0 14,0 14,0 26,0 1,7 900 150
Заключение
Курсовая работа является важной составляющей процесса подготовкиквалифицированных кадров специалистов производства. В процессе курсовогопроектирования были закреплены, углублены и обобщены знания, полученные налекционных и практических занятиях, что поможет решить комплексную задачу побазовой специальности.
Эффективность применения станков с ЧПУ выражается в повышенной точности иоднородности размеров и формы обрабатываемых заготовок, в повышениипроизводительности обработки. Станки с ЧПУ являются принципиально новымисредствами автоматизации для мелкосерийного и серийного машиностроения, сочетающимив себе производительность и точность станков-автоматов с гибкостьюуниверсального оборудования.
Список используемой литературы
1. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г.Косиловой,Р.К.Мещерякова. — М.: Машиностроение,1985.Т.1.-656 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г.Косиловой,Р.К.Мещерякова. — М.: Машиностроение,1985.Т.2.-496 с.
3. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / Под ред.А.Ф.Горбацевича. — Минск: Высш.шк.,1983.-256 с.
4. А.Ф. Чистопьян, Е.Н. Фролов. Проектирование и производство заготовок.Разработка чертежа и технологии изготовления отливок и поковок: Метод.указания. — Брянск: БИТМ,1991.-24 с.
5. Технологичность деталей машин: Методические указания. — Брянск:БИТМ,1990.- 7 с.
6. Станочное оборудование автоматизированного производства /Под ред.В.В.Бушуева.- М.: Издательство “СТАНКИН”, 1993.Т.1.- 582 с.
7. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: Машиностроение,1991.Т.1.- 635 с.
8. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: Машиностроение,1991.Т.2.- 302 с.
9. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, наобслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для техническогонормирования станочных работ. Серийное производство.- М: Машиностроение, 1974.-422 с.
10. Общемашиностроительныенормативы режимов резания.- М: НИИМАШ, 1983.- 174 с.
11. В.С.КорсаковОсновы конструирования приспособлений, -М.: Машиностроение,1983.- 277 с.
12. Оснасткадля станков с ЧПУ: Справочник — М.: Машиностроение, 1983.- 203 с.
13. Ю.И.Кузнецов,А.Р.Маслов, А.Н.Байков Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник.- 2-еизд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение,1990.- 512с.
14. В.Б.Ильицкий Проектирование технологической оснастки:Учеб.пособие.- Брянск: БИТМ,1993.- 100 с.