Курсоваяработа
По деталяммашин
«Технологическийпроцесс изготовления детали»
Содержание
Введение
1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали.Описание конструктивных особенностей детали и условий её эксплуатации
1.1 Анализ служебного назначения узла
1.2 Устройство узла и принцип работы
1.3 Анализ служебного назначения детали
1.4 Условия эксплуатации узла
2 Анализ технических требований на изготовление детали
3 Определение типа производства, такта выпуска и партиизапуска
4 Анализ технологичности конструкции детали
5 Выбор способа получения заготовки
6 Анализ существующего или типового технологического процесса
6.1 Расчёт припусков на механическую обработку поверхностей
6.2 Анализ и обоснование схем базирования и закрепления
6.3 Обоснование выбора металлорежущего оборудования
6.4 Обоснование выбора станочных приспособлений металлорежущегои мерительного инструмента
6.5 Расчёт режимов резания
6.5.1 Расчёт режимов резания на вертикально-фрезерную операцию
6.5.2 Расчёт режимов резания на горизонтально-расточную операцию
6.6 Техническое нормирование операций
6.6.1 Вычисляем нормы времени на вертикально-фрезерной операции
6.6.2 Вычисляем нормы времени на горизонтально-расточнойоперации
7 Научно-исследовательская часть
Выводы
Список литературы
Приложения
Реферат
Записка: 53 с., 6 рис.,12 табл., чертежей 3, 19 лит. источников.
Узел – насос ЦНМ 45-160
Корпус – Н20.12.103.01
Отчёт разработки:
Цель работы: анализтехнологического процесса изготовления детали.
Пояснительная записка квыпускной работе бакалавра выполнена на листах формата А4 в соответствии стребованиями ЕСКД в объёме 53 листов. В ходе данной работы были выполненыследующие разделы: анализ служебного назначения узла, детали, описание условийих эксплуатации и технических требований; анализ технологичности детали;определение типа производства по Кзо, такта выпуска, партии запуска;анализ технологичности конструкции детали; выбор способа получения заготовки;анализ типового или существующего технологического процесса; расчёт припусковна механическую обработку поверхностей; анализ и обоснование схем базирования изакрепления; обоснование выбора металлорежущего оборудования, режущего имерительного инструмента и станочных приспособлений; расчёт режимов резания;техническое нормирование операций. Работа также содержит введение иисследовательскую часть.
Корпус, Деталь,Технологический процесс, Операция, Механическая обработка, Среднесерийноепроизводство, Литьё, Агрегат, Насос.
Введение
Основными направлениями втехнологии машиностроения являются:
внедрение новыхвысокопроизводительных, экономичных и надёжных машин, построенных на реализацииновых подходов в технологии машиностроения;
сохранение и заменаручного труда механизированным;
совершенствованиеобработки на станках с ЧПУ;
развитие комплексныхавтоматизированных систем в машиностроении;
совершенствованиетехнологических процессов механосборочного производства;
совершенствованиеконструкций режущего инструмента и инструментальных материалов;
разработка новыхтехнологий, повышающих эффективность лезвийной обработки, абразивной обработки,обработки без снятия стружки, лазерной обработки, электрофизической иэлектрохимической обработки.
Снижение металлоёмкостиконструкций в машиностроении, поиск новых материалов, обеспечивающих надёжностьи долговечность насосов, является одной из актуальных задач.
Разработка новых ивнедрение прогрессивных способов получения заготовок, таких как намораживаниеиз расплава, литьё в расплав без кристаллизатора, литьё в закрывающиеся формы,литьё с опусканием изложницы и другие.
Широкое внедрение внасосостроении деталепрокатной технологии, революцианизирующей технологию изготовлениядеталей типа тел вращения, позволяющую получать почти готовую деталь, применяятолько отделочные операции.
Более широкое внедрениеизготовления деталей методом порошковой металлургии.
На основе изученияфизических явлений разработка и внедрение принципиально новых технологийизготовления деталей. Комплексная механизация и автоматизация не толькомеханической обработки, но и сборки насосов и их испытание.
Широкое внедрение станковс ЧПУ, ГПА и контрольно-измерительных машин.
Применение станков автоматов,роторных и роторно-конвеерных машин.
Основными методамиформообразования деталей с заданными показателями качества поверхностей иточностью их размеров пока остаются в насосостроении различные способыобработки лезвийными инструментами и абразивными инструментами.
Пути повышенияэффективности использования режущих инструментов из твёрдых сплавов исверхтвёрдых инструментальных материалов, концентрация обработки,совершенствование схем построения операций с привлечением ЭВМ для сокращениявспомогательного времени. Автоматизация подготовки производства, широкоевнедрение единой системы технологической подготовки производства.
Внедрение этой системыповышает производительность труда на 30 – 35 % в мелкосерийном и среднесерийномпроизводстве, сокращает затраты и сроки подготовки производства и освоениеновых машин в 2 – 2,5 раза.
1. Анализслужебного назначения машины, узла, детали. Описание конструктивныхособенностей детали и условий её эксплуатации
1.1 Анализслужебного назначения узла
Агрегат электронасосныйАЦНМ 45-160 УХЛЧ предназначен для подачи смазки (масла турбинного Тп-22С ТУ38.101821-83 с температурой 20 — 70/>С) науплотнения вала генератора турбины.
Насос в составе агрегатаотносится ко 2 группе 1 виду изделий (восстанавливаемые), агрегат – ко 2 группе2 виду изделий по ГОСТ 27.003 – 83.
Техническиехарактеристики.
Показатели назначения поперекачиваемым средам соответствуют указанным в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Показателиназначения по перекачиваемым средам.Наименование среды Показатель среды Значение показателя 1 2 3 Масло турбинное Тп – 22С ТУ 38.101821 — 83
Температура на входе в насос, К(/>С) 293 – 343 (20 – 70)
Примечание: содержаниевоздуха в перекачиваемой среде в процессе работы и пуска агрегата не должнопревышать 4,0% (по объёму).
Показатели назначения вноминальном режиме работы соответствуют указанным в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Показателиназначения в номинальном режиме.Наименование показателя Величина 1 2
Подача, /> 0,0125 (45) Напор, м 159
Частота вращения, /> 49 (2940)
Температура перекачиваемой среды, К/>, не более 343 (70)
Мощность при />, кВт:
насоса
агрегата
31,7
34,8
Мощность максимальная при />, кВт:
насоса
агрегата
43,5
47,8
Примечание: Допускаемыепроизводственные отклонения по напору от +5% до –3%.
Показатели технической иэнергетической эффективности в номинальном режиме работ соответствуют указаннымв таблице 1.3.
Таблица 1.3 Показателитехнической и энергетической эффективности.Наименование показателя Величина 1 2
Давление на входе, МПа (кгс/см/>) 0,015 – 0,3 (0,15 – 3) Допускаемый кавитационный запас, м 4,0
Коэффициент полезного действия, %, не меньше:
насоса
агрегата
53,0
48,2
Внешние утечки через концевое уплотнение, /> (л / ч), не более
0,05/>
Конструктивные показателисоответствуют указанным в таблице 1.4.
Таблица 1.4 Конструктивныепоказатели.Наименование показателя Значение показателя 1 2 Установленная безотказная наработка, ч 8000 Средняя наработка на отказ, ч, не менее 12500 Установленный ресурс до капитального ремонта, ч, не менее 28000 Средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее 31500 Средний срок службы до списания, лет, не менее 30
Примечания: 1. Критериемотказа является увеличение утечки через концевое уплотнение свыше 0,15/> (0,15 л / ч). 2. Критериемпредельного состояния является наработка наосами времени, равного 0,9 величиныресурса до капитального ремонта.
Эргономические показателиагрегата приведены в таблице 1.5
Таблица 1.5Эргономические показатели.Наименование показателя Значение показателя 1 2 Корректированный уровень звуковой мощности, дБА, не более 105 Среднее квадратическое значение виброскорости, измеренное на корпусах подшипниковых опор, мм/с, не более 4,5
Показатели двигателя, применяемогов агрегате, приведены в таблице 1.6
Таблица 1.6 Показателидвигателя.Наименование показателя Значение показателя 1 2
Частота вращения, /> (об/мин) 49 (2940) Напряжение, В 220 / 380 Род тока переменный Частота тока сети, Гц 50 Мощность, кВт 45 Масса, кг 340 Исполнение по монтажу двигателя 1М1081
1.2 Устройствоузла и принцип работы
Насос ЦНМ45 – 160 УХЛЧсостоит из:
— вала поз.32 [приложение1], на котором размещены: втулка поз.2 с подшипником поз.2, гайка круглаяпоз.55 и поз.33, шайба стопорная поз.54, колесо предвключённое поз. 53, кольцопоз.52, колесо рабочее поз.51, аппарат направляющий поз.12, колесо рабочеепоз.50, прокладка поз.5, колесо рабочее поз.49, кольцо поз.48, диск поз.47,кольцо поз.45 и поз.43, втулка поз.41 и поз.36 корпус поз.29;
— крышки напорной поз.24,к которой болтами крепятся болтами корпус поз.25, аппарат направляющий поз.19,втулка поз.20.
На рабочее колесо поз.51надет аппарат направляющий поз.12, к которому с помощью штифта поз.13 крепитьсясекция поз.11. В секцию поз.11 вставлена крышка входная поз.7, на которуюнадета опора поз.1.
Перекачиваемое маслопоступает в полость входной крышки поз.7. С помощью предвключённого колеса инабора рабочих колёс масло под давлением поступает в полость крышки напорнойпоз.24 и выходит через патрубок крышки.
1.3 Анализслужебного назначения детали
Деталь – корпус напорныйслужит для размещения подшипникового узла и уплотнения, создания нужного напораи для уплотнения, создания нужного напора и для присоединения крышки и созданиявыходного патрубка.
Деталь корпусН20.12.103.01 служит для размещения подшипникового узла и уплотнения валанасоса, размещения крышки и удержание рабочей жидкости под необходимымдавлением.
Классификацияповерхностей корпуса представлена на рисунке 1.1.
/>
Рисунок 1.1 Классификацияповерхностей
вспомогательныеконструкторские базы. Поверхность 1 – данная поверхность контактирует с торцомкорпуса поз.25 [приложение 1]. При базировании детали эта поверхность выступаютв качестве установочной базы, лишающей её трёх степеней свободы (одногоперемещения и двух вращений). Поверхность 2 – данная цилиндрическая поверхностьсопрягается с цилиндрической поверхностью корпуса поз.25. Поверхности 1 и 2определяют положение корпуса поз.25 относительно анализируемого корпуса.Поверхность 4 – данная поверхность сопрягается с торцом фланца втулки поз.20 иопределяет положение втулки поз.20 относительно оси корпуса. Поверхности 8, 9 –сопрягаются с поверхностью привариваемого патрубка. Эти поверхности определяютположение патрубка относительно корпуса. Поверхность 13 – данная цилиндрическаяповерхность сопрягается с поверхностью секции поз.15. и определяет положениесекции относительно корпуса. Поверхность 15 – данная поверхность сопрягается сцилиндрической поверхностью аппарата направляющего поз.19 и определяет егоположение относительно корпуса. Поверхность 16 – данная поверхность сопрягаетсяс цилиндрической поверхностью аппарата направляющего поз.19.
исполнительные поверхности.Поверхность 10 – предназначена для направления движения масла, выходящего изполости корпуса. Поверхность 11 –эта поверхность предназначена для созданиядавления при поступлении масла в полость корпуса. Поверхность 19 – являетсяопорной для корпуса.
свободные поверхности: 3,5, 6, 7, 12, 14, 17, 18.
1.4Условия эксплуатации узла
Агрегат электронасосныйАЦНМ 45 – 160 УХЛЧ, работает с рабочей жидкостью температурой от 20 до 70/>С. Агрегат долженэксплуатироваться в климатических условиях УХЛ в помещениях категории 4 по ГОСТ15150 – 69. Применяется во взрывоопасных помещениях агрегат не может.Содержание воздуха в перекачиваемой среде должно быть не более 4% (по объёму).
2. Анализтехнических требований на изготовление детали
В третьем пунктетехнических требований оговорен 14 квалитет, т.к. его рекомендуется назначатьдля несопрягаемых элементов относительно низкой точности, к которым непредъявляется существенных функциональных требований. 14 квалитетпредпочтителен для металлических деталей, обработанных резанием [1, с. 288].
Для размера Æ159 принято поле допуска d8, т.к.посадки Н8/d8 применяются для точных соединений, работающих при тяжёлых режимахработы и значительном перепаде температур. Посадка типа Н/d дают легкоподвижныесоединения общего применения, которые допускают радиальное перемещение икомпенсируют погрешности взаимного расположения трущихся поверхностей вследствиеперекоса оси, погрешности формы в осевом и радиальном сечениях [1, с.284].
Для отверстий с Æ295 и Æ160 приняты поля допусков Н7, т.к.они предпочтительны для отверстий с повышенными требованиями к точности иработающих при тяжёлых режимах работы. Посадки Н7/g6 характеризуютсяминимальной по сравнению с остальными величиной гарантированного зазора.Применяют в подвижных соединениях для обеспечения герметичности, точногонаправления или при коротких ходах [1, с.284].
Для отверстия Æ185 принято поле допуска f9, т.к.поадки Н9/f9 применяют для подвижных соединений и центрирования приотносительно невысоких требованиях к соосности [1, с.284].
Шероховатость поверхностейравная 3,2 мкм по критерию Ra необходима для обеспечения сопряжения деталей повсей поверхности. Шероховатость поверхности равная 6,3 мкм по критерию Raнеобходима для плотного сопряжения неподвижных соединений.
При ужесточении допусковили уменьшения шероховатости увеличивается стоимость обработки детали, поэтомуувеличение точности целесообразно только в случае значительного увеличениядолговечности детали, так как это окупает её себестоимость. Также, при слишкомгладких сопрягаемых поверхностях может возникнуть явление «схватывания» ивозникнет катастрофический износ.
В восьмом пунктетехнических требований указана маркировка детали. Маркировку наносят нанеобрабатываемую поверхность детали (если это возможно), чтобы не лишать поверхностьеё функциональных предназначений. Маркировка необходима для того чтобы знать покакому чертежу сделана деталь и из какого материала.
3.Определение типа производства, такта выпуска и партии запуска
Для определения типапроизводства по коэффициенту закрепления операций, на данной стадии необходиморазбить обработку изделия по группам обработки, т.е. на фрезерную, сверлильнуюи т.д., а затем определить время, затрачиваемое на выполнение каждой группы.
Располагаяштучно-калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, определяемрасчётное количество станков по формуле:
/>; [2, с.20]
где N – годоваяпрограмма, шт.(N = 1000 штук);
Тшт – штучноевремя, мин;
Fд – действительныйгодовой фонд времени, ч (Fд = 2015 ч – для одной смены [2, с.22]);
hз.н. – нормативный коэффициент загрузкиоборудования (hз.н. = 0,75 [2, с.20]);
После расчёта и записи вграфы таблицы 3.1 по всем операциям значений Тшт, mрустанавливаем принятое число рабочих мест Р, округляя до ближайшего целогочисла полученное значение mр.
Далее по каждой операциивычисляем значение фактического коэффициента загрузки рабочего места поформуле, /> [2, с.20] и записывают этизначения в графы таблицы.
Количество операций,выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле /> [2, с.21];
Таблица 3.1Операция
Тшт
mр Р
hз.ф. О 1 2 3 4 5 6 Токарно-винторезная 16,4 0,181 1 0,181 4,147 Вертикально-фрезерная 7,2 0,079 1 0,079 9,445 Горизонтально-расточная 9,4 0,104 1 0,104 7,237 Вертикально-сверлильная 3,5 0,039 1 0,039 19,430 Вертикально-фрезерная 3,6 0,040 1 0,040 18,891
/> = 5 /> =59,148
Определяем Кз.о. поформуле:
/>; [2,с.19]
/>;
Согласно ГОСТ 14.004 – 74при 10
Определяем такт выпускадетали:
/>, [2,с.22]
где Fд =2015;
N = 1000.
Находим:
/> = 120,9 мин.
Объём производственнойпартии вычисляется по формуле:
/>, [2,с.23]
где а – периодичностьзапуска в днях, (а = 12 [2, с.23]);
N – годовая программа,шт.
Вычисляем:
/>» 48 штук.
Расчётное число смен наобработку партии деталей на участке равно:
/> , [2,с.23]
где /> - среднее штучное время поосновным операциям, мин, (/> = 8,02мин).
/> смен.
Округляем расчётное числосмен до принятого /> = 1 смена.
Определяем число деталейв партии:
/>; [2, с.23]
где 476 –действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин;
0,8 – нормативныйкоэффициент загрузки станков в серийном производстве.
/> » 48 штук.
Описание типапроизводства и организационной формы работы.
Серийное производствоявляется основным типом современного машиностроительного производства, ипредприятиями этого типа выпускается в настоящее время 75 – 80 % всей продукциимашиностроения страны. По всем технологическим и производственнымхарактеристикам серийное производство занимает промежуточное положение междуединичным и массовым производством.
Объём выпуска предприятийсерийного типа колеблется от десятков и сотен до тысяч регулярно повторяющихсяизделий. Используется универсальное и специализированное и частично специальноеоборудование. Широко используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и находятприменение гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанныхтранспортирующими устройствами и управляемых от ЭВМ. Оборудование расставляетсяпо технологическим группам с учётом направления основных грузопотоков цеха попредметно-замкнутым участкам. Однако одновременно используются групповыепоточные линии и переменно-поточные автоматические линии. Технологическаяоснастка в основном универсальная, однако во многих случаях (особенно вкрупносерийном производстве) создаётся высокопроизводительная специальнаяоснастка; при этом целесообразность её создания должна быть предварительнообоснованна технико-экономическим расчётом. Большое распространение имеетуниверсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка, позволяющаясущественно повысить коэффициент оснащённости серийного производства. Вкачестве исходных заготовок используется горячий и холодный прокат, литьё вземлю и под давлением, точное литьё, поковки и точные штамповки и прессовки,целесообразность применения которых также обосновывается технико-экономическимирасчётами. Требуемая точность достигается как методами автоматическогополучения размеров, так и методами пробных ходов и промеров с частичнымприменением разметки.
Средняя квалификация рабочихвыше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном. Наряду с рабочимивысокой квалификации, работающими на сложных универсальных станках, иналадчиками используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.
В зависимости от объёмавыпуска и особенностей изделий обеспечивается полная взаимозаменяемость,неполная, групповая, взаимозаменяемость сборочных единиц, однако в ряде случаевна сборке применяется компенсация размеров и пригонка по месту.
Технологическаядокументация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболеесложных и ответственных заготовок при одновременном применении упрощённойдокументации и опытно-статистического нормирования простейших заготовок.
В зависимости от размеровпартий выпускаемых изделий, характер технологических процессов серийногопроизводства может изменяться в широких пределах, приближаясь к процессаммассового (в крупносерийном) или единичного (в мелкосерийном) типапроизводства. Правильное определение характера проектируемого технологическогопроцесса и степени его технической оснащённости, наиболее рациональных дляданных условий конткретного серийного производства, является очень сложнойзадачей, требующей от технолога понимания реальной производственной обстановки,ближайших перспектив развития предприятия и умения проводить серьёзныетехнико-экономические расчёты и анализы [4, с. 25].
Для серийногопроизводства рекомендуется предметная форма организации работ. При которойстанки располагаются в последовательности технологических операций для однойдетали. Заготовки обрабатываются на станках партиями; при этом время выполненияоперации на отдельных станках может быть не согласовано с временем обработки надругих станках. Изготавливаемые детали хранятся во время работы у станков и затемтранспортируются целой партией. Детали, ожидающие поступления на следующийстанок для выполнения очередной операции, хранятся или у станков, или наспециальных площадках между станками, на которых производится контроль деталей[5, с. 24].
4. Анализтехнологичности конструкции детали
Совершенство конструкциимашины характеризуется её соответствием современному уровню техники,экономичностью и удобствами в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтенывозможности использования наиболее экономичных и производительныхтехнологических методов её изготовления применительно к заданному выпуску иусловиям производства [6, с.24].
Отработка изделия натехнологичность направлена на повышение производительности труда, снижениезатрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовкупроизводства, изготовление, техническое обслуживание при обеспечениинеобходимого качества изделия [3, с.56].
В рассматриваемом корпусеприсутствуют следующие нетехнологические элементы:
материал (сталь 25Л) изкоторого получают отливку является не технологичным, так как дорогой. Дешевлеполучать отливку из серого чугуна. Чугун также обладает лучшей текучестью посравнению со сталью и, по этому, вероятность получения более точнойконфигурации выше;
внутренняя поверхностькорпуса является нетехнологичной, так как для её получения необходимоспециальное оборудование обеспечивающее требуемую конфигурацию формы;
получение отверстия Æ90Н12 затруднено из-за егоконфигурации. Данное отверстие технологичнее выполнить сквозным. Это уменьшитизнос инструмента, повысит точность размера. Достижение шероховатости 6,3 покритерию Ra требует использования специального инструмента;
получение сквозногоотверстия Æ25нетехнологично, так как возможен увод сверла и, по этому, необходимоиспользовать специальные свёрла для глубокого сверления;
получение лысок нанаружной поверхности нетехнологично, так как затруднено закрепление заготовки;
внутренняя поверхность Æ215 нетехнологична, так как для еёполучения необходимо использовать специальное оборудование и инструмент;
конфигурация корпусанетехнологична, так как затруднено его базирование, а применение оснасткинецелесообразно из-за больших габаритов корпуса;
шероховатость 3,2 мкм покритерию Ra, является нетехнологичной, так как для её получения необходимспециальный инструмент. Также получение данной шероховатости увеличивает времяобработки детали и в следствие этого её стоимости;
получение допусков d8 иf9 для размеров Æ195 и Æ185нетехнологично, так как затруднён доступ инструмента. Также наличие торцов приданных размерах увеличивается износ инструмента.
Несмотря на наличиенекоторых нетехнологичных элементов в анализируемой детали в целом корпустехнологичен в изготовлении и позволяет использовать прогрессивные режимырезания.
5. Выборспособа получения заготовки
Правильный выборзаготовки оказывает непосредственно влияние на возможность рациональногопостроения технологического процесса изготовления, как отдельных деталей, так имашины в целом, способствует снижению удельной металлоёмкости машин иуменьшению отходов.
Наиболее распространениев машиностроении способы получения заготовок могут быть реализованы разнымиспособами, выбор которых требует технико-экономического обоснования. Способполучения заготовки определяют на основании чертежа детали, результатов анализаеё служебного назначения и технических требований, программы выпуска и величинысерии, типа производства, экономичности изготовления [3, с.95].
Данную деталь можнополучать следующими способами:
литьё в песчано-глинистыеформы;
литьё в кокиль;
литьё по выплавляемыммоделям;
Литьё в песчано-глинистыеформы – наиболее универсальный и распространённый способ изготовлениязаготовок. При данном способе литья возможно использование механизированной иавтоматизированной машинной формовки [7, с.61].
Основные преимуществалитья в кокиль: возможность многоразового использования литейной формы; высокаяточность формы и её размеров, качественная поверхность заготовки;мелкозернистая структура материала; сравнительно высокая производительность;низкая трудоёмкость и стоимость заготовки; отсутствие необходимости в модельномснаряжении и формовочных смесях; благоприятные условия труда; экономичность всерийном производстве; не требует высокой квалификации рабочих; возможнамеханизация и автоматизация [7, с.65].
Литьё по выплавляемыммоделям обладает следующими преимуществами по сравнению с другими способамилитья: высокая точность формы и размеров, качество поверхностей заготовок,незначительные литейные уклоны, малые припуски на механическую обработку [7,с.70].
Определим себестоимостьполучения заготовки каждым из приведённых способов.
Литьё в песчано-глинистыеформы
Стоимость заготовкивычисляется по формуле:
/>, [2, 31]
где С1 –базовая стоимость 1 т заготовок, грн.;
/> - коэффициенты, зависящие от классаточности, группы сложности, массы, материала заготовки, объёма производствазаготовок;
Q – масса заготовки, кг;
q – масса готовой детали,кг;
Sотх – цена 1т отходов, грн;
С1 = 360 грн.[2, с. 33],
класс точности отливки –13 отсюда /> [7, прил. 17.1, с.351];
группа сложности отливки– IV отсюда /> [2, табл. 2.8, с. 33];
материал отливкиуглеродистая сталь отсюда />1,22 [2,с.34];
масса заготовки 74 кготсюда />= 0,78 [2, табл. 2.8,с.33];
группа серийности отливки– 7 отсюда />= 1,13 [7, прил. 17.5,с.354].
Q = 74 кг;
q = 62 кг;
Sотх = 28 грн[2, табл. 2.7, с.32].
Вычисляем себестоимость:
/> = 21,48 грн.
Литьё в кокиль
/>;
С1 = 760 грн.[7, прил. 17.15, с.357],
класс точности отливки –5 отсюда />[7, прил. 17.1, с.351];
группа сложности отливки– IV отсюда /> [2, табл. 2.8, с. 33];
материал отливки углеродистаясталь отсюда />1,22 [2, с.34];
масса заготовки 70 кготсюда />= 0,78 [2, табл. 2.8,с.33];
группа серийности отливки– 7 отсюда />= 1,13 [7, прил. 17.5,с.354].
Q = 70 кг;
q = 62 кг;
Sотх = 28 грн[2, табл. 2.7, с.32].
Вычисляем себестоимость:
/> = 104,85 грн.
Литьё по выплавляемыммоделям
/>;
С1 = 1985 грн.[2, с.34],
класс точности отливки –3 отсюда /> [7, прил. 17.1, с.351];
группа сложности отливки– IV отсюда /> [2, табл. 2.8, с. 33];
материал отливкиуглеродистая сталь отсюда />1,22 [2,с.34];
масса заготовки 68 кготсюда />= 0,78 [2, табл. 2.8,с.33];
группа серийности отливки– 7 отсюда />= 1,13 [7, прил. 17.5,с.354].
Q = 68 кг;
q = 62 кг;
Sотх = 28 грн[2, табл. 2.7, с.32].
Вычисляем себестоимость:
/> = 305,45 грн.
Как видно из расчётов,литьё в песчано-глинистые формы является самым дешёвым способом литья, а литьёпо выплавляемым моделям – самым дорогим Выбираем литьё в песчано-глинистыеформы. Этот способ литья отличается большой дешевизной получаемых отливок вовсех типах производства. Но получаемые этим способом отливки очень низкойточности. Из-за этого увеличивается время их обработки до необходимой точностии вследствие этого стоимость детали значительно больше стоимости отливки.
Точность отливки 13т – 0– 0 – 13т ГОСТ 266645-85
6. Анализсуществующего или типового технологического процесса
6.1 Расчётприпусков на механическую обработку поверхностей
Расчёт припусков наобработку поверхности /> Н7
Согласно маршрутаобработки отверстия выполняется три расточки:
черновое растачивание
чистовое растачивание
тонкое растачивание.
Минимальный припуск накаждое растачивание определяем по формуле:
/> [2, с.62, табл.4.2.]
Расчёт производимиспользуя таблицу 5.1.
Таблица 6.1 – расчётприпусков и предельных размеров на обработку />.
№
перехода Наименование перехода Квалитет Допуск размера, мкм Элементы припуска, мкм
/>мкм Расчётный размер, мм Предельные размеры, мм Rz T
/>
/> min max 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Литьё 17 4600 80 300 4605 ----- 202,37 202,4 207 2 Расточка черновая 12 460 50 35 276 800 1010,8 207,98 207,98 208,44 3 Расточка чистовая 9 115 15 18 184 250 914,8 209,36 209,36 209,475 4 Тонкое растачивание 7 46 6,5 10 9,2 140 528,4 210 210 210,046
Квалитеты длямеханической обработки выбираем из таблицы 5 [8, с. 11]. Из неё же берёмвеличины допусков, шероховатости и дефектного слоя. Для размера отливкиквалитет отливки берём из таблицы 13 [8, с. 131]. Допуск на отливку из таблицы11 [8, с. 130]. Шероховатость из табл. 13. Глубину дефектного слоя Т = 300 мкмберём из таблицы 4.3. [2, с. 63]. Пространственные отклонения на отверстие литойзаготовки определяется по формуле:
/> [2,с.66, табл. 4.7.],
где /> - погрешность коробления.
/> - величина смещения отверстия равнадопуску на диаметр заготовки.
/> мкм;
/> мкм на 1 мм диаметра [2,с. 71, табл. 4.8.]
/> мкм.
/> мкм.
Пространственныеотклонения на размеры отверстия после механической обработки определяем поформуле:
/> [2,с. 73],
где /> - коэффициент уточнения.
После черновогорастачивания:
/> мкм;
после чистовогорастачивания:
/> мкм;
после тонкогорастачивания:
/> мкм.
Погрешность закрепления в4-хкулачковом патроне при черновом растачивании /> мкм[2, с. 75, табл. 4.10].
Погрешность установки
/> [2, с.74], но у нас />= 0. Тогда:
/> мкм.
Погрешность установки причистовом растачивании (базирование по ранее расточенному отверстию):
/> мкм [2,с. 79, табл. 4.12.].
Для тонкого точения:
/> мкм [2,с. 79, табл. 4.12.].
Величина минимальногоприпуска:
для черновогорастачивания:
/> мкм;
для чистовогорастачивания
/> мкм;
для тонкого растачивания
/> мкм.
Определяем расчётныеразмеры:
для тонкого растачиванияравен минимальному размеру диаметра на детали [9, с. 14] /> мм.
для чистовогорастачивания определяется по формуле:
/> [9, с.14],
по этой же формулеопределяются размеры после чернового растачивания и для литого отверстия.
После чистовогорастачивания:
/> мм;
после черновогорастачивания
/> мм
для литья
/>мм.
Далее производимокругление расчётных размеров до того знака десятичной дроби, с каким дандопуск на размер данной операции – это будут минимальные значения размеров.
Максимальные операционныеразмеры определяем по формуле:
/>; [9,с. 15],
то есть за счётприбавления допусков к минимальным размерам.
/>
/>
/>
/>
Вычерчиваем схемурасположения припусков и допусков при обработке отверстия /> (см. рисунок 6.1.).
Остальные припуски наобрабатываемые поверхности заготовки выбираем по ГОСТ 26545 – 85 [10] иподсчитываем размеры заготовки. Допуски размеров определяем по таблице 1 [10].
Таблица 6.2Размер, мм Допуск, мкм Размер, мм Допуск, мкм 1 2 3 4 300 10 140 8 340 10 295 10 R35 5,6 205 9 170 9 185 9 160 9 195 9 165 9 310 10 210 9 254 10
Припуски на обработкуопределяем по таблице 6 [10]. Для этого нужно предварительно знать рядприпусков на обработку отливок, что находим в табл. 14. Для степени точности13Т подходит ряд 6.
Таблица 6.3Размер детали, мм Припуск, мм Размер заготовки, мм 1 2 3 170 7,5
177,5/>4,5 160 Н7 9,3
141,4/>4,5 160 9,3
150,7/>4,5 210 7,5+5,6
223,1/>4,5 295 9,8
275,4/>5
Рассчитанные вручнуюприпуски совпадают с припусками рассчитанными на ПЭВМ (таблица 6.4). Приступаемк вычерчиванию заготовки.
6.2 Анализи обоснование схем базирования и закрепления
Выбор технологических базв значительной степени определяет точность линейных размеров относительноположения поверхностей, получаемых в процессе обработки, выбор режущих иизмерительных инструментов, станочных приспособлений, производительностьобработки [3, с.109].
Проанализируем вариантыбазирования для вертикально-фрезерной операции (020) и горизонтально-расточнойоперации (030).
Выполним схему базированиядля операции вертикально-фрезерной, на которой будет производится фрезерованиепредварительное плоскости на фланце корпуса. Плоскость будет служить чистовойбазой для выполнения последующих операций. На операцию заготовка корпусапоступает предварительно обработанная на токарном станке, поэтому в качествеустановленной базы будем использовать торец корпуса. Будучи установленная наэтот торец заготовка лишается трёх степеней свободы (перемещение вдоль оси ивращения вокруг двух других осей) – установочная база.
Затем в качестве базовойповерхности будем использовать предварительно обработанное отверстие />(размер />). Будучи установленная навалец этим отверстием заготовка лишается ещё двух степеней свободы (перемещениевдоль двух осей) – двойная опорная база.
И в качестве черновойбазы будем использовать поверхность двух бобышек. Будучи установленная наподводимую опору этими бобышками, заготовка лишается последней 6-й степенисвободы (вращение вокруг оси) – опорная база.
Так как, размервыдерживаемый на операции – расстояние от оси отверстия /> до обрабатываемойповерхности на чертеже это размер (170) идёт от одной базы, мы соблюдаем прибазировании принцип совмещения баз, т.е. измерительная и установочная базысовпадают.
/>
Рисунок 6.2 Схемабазирования и закрепления заготовки на вертикально-фрезерной операции.
Значит, погрешностьбазирования на операции будет равна нулю. Зажимную силу нужно направить так,чтобы она прижимала заготовку к наиболее развитой установочной базе. Схемабазирования и закрепления представлена на рисунке 6.2.
Выполним схемубазирования для операции горизонтально-расточной, на которой будетпроизводиться сверление и растачивание отверстия Æ85 и Æ90Н12. На операцию заготовка корпусапоступает предварительно обработанная на фрезерном станке. В качествеустановочной базы будем использовать торец корпуса. Будучи установленная наэтот торец заготовка лишается трёх степеней свободы (перемещение вдоль оси ивращения вокруг двух других осей) – установочная база.
Затем в качестве базовойповерхности будем использовать предварительно обработанное отверстие />(размер />). Будучи установленная навалец этим отверстием заготовка лишается ещё двух степеней свободы (перемещениевдоль двух осей) – двойная опорная база.
Как видно, установочная идвойная опорная база те же, что и на предыдущей операции. Таким образом,соблюдается принцип постоянства баз.
И в качестве опорной базыбудем использовать плоскость на фланце корпуса. Будучи установленная наподвижную опору этой плоскостью, заготовка лишается последней 6-й степенисвободы (вращение вокруг оси) – опорная база.
/>
Рисунок 6.3 Схемабазирования и закрепления заготовки на горизонтально-расточной операции.
Так как размер, выдерживаемыйна операции – расстояние от оси отверстия Æ90Н12 до обрабатываемой поверхности (на чертеже это размер(110)) идёт от торца противоположного установочной базе, принцип совмещения базне соблюдается, т.е. измерительная и установочная базы не совпадают. Зажимнуюсилу нужно направить так, чтобы она прижимала заготовку к наиболее развитойустановочной базе. Схема базирования и закрепления представлена на рисунке 6.3.Погрешность базирования на размер 110 (расстояние от оси отверстия Æ85 до необрабатываемого торцазаготовки) равна допуску на размер 210 (соединяющий измерительную итехнологическую базы). Размер 210 выполнен по 14 квалитету точности. Значит,допуск на этот размер равен 1150 мкм [11, табл.2, с.441]. Погрешностьбазирования равна 1150 мкм.
6.3Обоснование выбора металлорежущего оборудования
Выбор типа станкаопределяется, прежде всего, его возможностью обеспечить выполнение техническихтребований, предъявляемых к обработанной детали в отношении точности ееразмеров, формы и класса шероховатости поверхностей.
В экономикетехнологического процесса, весьма большое значение имеет производительностьстанка, так как станок должен полностью использоваться по времени. Однакоиногда представляется невыгодным применить станок более высокойпроизводительности и в том случае, когда загрузка его по времени неполная, еслипри этом себестоимость обработки получается ниже, чем на другом станке, хотя быи полностью загруженном. В связи с этим следует помнить, что применение специальных,агрегатных и других высокопроизводительных станков должно быть экономическиобосновано.
На фрезерной операциииспользуется вертикально-фрезерный станок модели 6Р13.
Техническиехарактеристики станка модели 6Р13:
Размеры рабочейповерхности стола (ширина х длина) 400х1600
Наибольшее перемещениестола:
продольное 1000
поперечное 300
вертикальное 420
Перемещение гильзы сошпинделем 80
Наибольший угол повороташпиндельной головки,° ± 45
Внутренний конус шпинделя(конусность 7:24) 50
Число скоростей шпинделя 18
Частота вращенияшпинделя, об/мин 31,5 – 1600
Число подач стола 18
Подача стола, мм/мин:
продольная и поперечная 25– 1250
вертикальная 8,3– 416,6
Скорость быстрогоперемещения стола, мм/мин:
продольного и поперечного 3000
вертикального 1000
Мощность электродвигателяпривода главного движения, кВт 11
Габаритные размеры:
длина 2560
ширина 2260
высота 2120
Масса (без выносногооборудования), кг 4200
Как видно из техническойхарактеристики данный станок подходит для фрезерования плоскости фланца. Данныйстанок позволяет обрабатывать деталь заданных размеров и обеспечиваетнеобходимую точность обработки.
Нагоризонтально-расточной операции применяется станок модели 2Б635.
Техническиехарактеристики станка модели 2Б635:
Тип компоновки станка В
Диаметр выдвижногошпинделя 220
Конус для крепления инструментовв выдвижном шпинделе
Метрический 120
Размеры встроенногоповоротного стола 8100
Плита из трёх секций5000х
Наибольшая массобрабатываемой заготовки, кг 50000
Наибольшее перемещение:
вертикальное шпиндельнойбабки 3000
продольное выдвижногошпинделя 1800
радиального суппорта 550
поперечное переднейстойки 6000
Число скоростей:
шпинделя Б/с
планшайбы Б/с
Частота вращения, об/мин:
шпинделя 1– 510
планшайбы 1– 135
Подача, мм/мин:
шпинделя 1– 2500
шпиндельной бабки 1,25– 2500
радиального суппортапланшайбы 0,2 – 400
передней стойки 0,2– 400
Мощность электродвигателяпривода главного движения, кВт 55
Габаритные размеры:
длина 11350
ширина 11280
высота 7800
Масса, кг 141600
Как видно, по своимпараметрам данный станок подходит для сверления и растачивания отверстий Æ85 и Æ90Н12. Исходя из техническойхарактеристики станка, можно сделать вывод, что габариты данной детали,позволяют использовать станок данной модели. Геометрическая точность станкапозволить выполнить требуемую точность детали в соответствии с требованиями.Количество инструмента, которое позволяет использовать станок, достаточно длявыполнения всех переходов операций. Этот станок является оптимальным для работыв условиях среднесерийного производства.
6.4Обоснование выбора станочных приспособлений, металлорежущего и мерительногоинструмента
Для условий среднесерийногопроизводства рекомендуется применять станочные приспособления типа:универсально-сборные (УСП), сборно-разборные (СРП), универсально-безналадочные(УБП) и неразборные специальные приспособления (СНП) [11, с.66].
Трудоёмкость идлительность цикла подготовки производства, себестоимость продукции можноуменьшить за счёт применения стандартных систем приспособлений, что сохраняеттрудоёмкость, сроки и затраты на проектирование и изготовление станочныхприспособлений.
Исходя из этого, длявертикально-фрезерной операции выбираем универсально-сборные (УСП)приспособления.
При выборе режущихинструментов руководствуемся требованиями к операции. Для черновогофрезерования рационально применять торцевые фрезы с неперетачиваемымипластинами из твёрдого сплава. Для обработки стали 25Л ГОСТ 977 – 88рекомендуется применять режущие пластины марки Т15К6 [12, с.17] или Т15К10.
Для нашего случаядостаточно применение твёрдого сплава марки Т15К6, так как она имеетдостаточную красностойкость и хорошо работает при черновой обработке сплошныхповерхностей. Т15К10 рекомендуется применять при черновой обработке прерывистыхповерхностей, т. е. при работе с ударами.
Выбираем размеры фрезыисходя из размеров обработки на заготовке. Для нас подходит торцевая фреза /> мм (так ширинафрезерования В = 50 мм) с числом зубьев z = 8, с посадочным отверстием /> мм по ГОСТ 22085 – 76 [12,с.189, табл. 97]. Для установки фрезы на шпинделе станка потребуетсявспомогательный инструмент в виде оправки с хвостовиком конусностью 7:24 6222 –0118 ГОСТ 26538 – 85 [13, с.356, табл. 50].
На горизонтально-расточнойоперации выбираем:
1) для сверленияотверстия — сверло спиральное с напайными пластинами из твёрдого сплава сконическим хвостовиком. Марка материала пластин – вольфрамокобальтовый сплавВК8 [14, с.168]. Из всех существующих твёрдых сплавов, сплавы на основе WC-Coпри одинаковом содержании кобальта обладают более высокими ударной вязкостью ипределом прочности при изгибе, а также лучшей тепло- и электропроводностью.Однако стойкость этих сплавов к окислению и коррозии значительно ниже. С ростомсодержания кобальта в сплаве его стойкость при резании снижается, аэксплуатационная прочность растёт. Сплав ВК8 рекомендуется применять длячерновой обработки с пониженной скоростью резания и увеличенным сечением срезав условиях ударных нагрузок.
Сверло Æ20 мм ГОСТ 22736 – 77. Конус Морзе –3 [14, табл. 3.70, с.170].
2) для растачиванияотверстия Æ85 –резец расточной для обработки сквозных отверстий со сменными пластинами изтвёрдого сплава 02251 по ГОСТ 25395-82. Материал пластины – твёрдый сплавТ15К6. Сечение резца (высота х ширина) 20х16 [14, табл. 3.2, с.114]. Геометриярежущей части: угол в плане j = 60°, главныйпередний угол g = 10°, задний угол a = 6° [14, табл. 3.31, с.134].
3) для растачиванияотверстия Æ90Н12 –резец расточной для обработки глухих отверстий со сменными пластинами изтвёрдого сплава 06090 по ГОСТ 25397-82. Материал пластины – твёрдый сплавТ15К6. Сечение резца (высота х ширина) 20х16 [14, табл. 3.2, с.115]. Геометриярежущей части: угол в плане j = 95°, главныйпередний угол g = 15°, задний угол a = 8° [14, табл. 3.31, с.134].
В качестве мерительногоинструмента для среднесерийного производства применяется как универсальный, таки предельные калибры. Для наших целей подходит штангенциркуль Ш Ц – 400 – I –0,1 ГОСТ 166 – 89 [15, с. 18, табл. 1]. Цена деления штангенциркуля (0,1 мм) непревышает 0,3 допуска измеряемого параметра. Для проверки шероховатостиповерхности после обработки применяем образцы шероховатости по ГОСТ 9378 – 75.
6.5 Расчётрежимов резания
6.5.1Расчёт режимов резания на вертикально-фрезерную операцию
Ширина фрезерования «В»будет состоять из размера детали 50 мм и припуска снимаемого в дальнейшем содного из торцов, т.е. В = 50 + 7,5 = 57,5 мм.
Глубина резания t = 4 мм[10, табл. 6].
Подача на зуб /> мм [11, с.283, табл. 33].
Скорость резаниядопустимая стойкостью фрезы:
/> [11, с. 282]
где />=332 – коэффициент [11, с.286, табл. 39].
x = 0,1; q = 0,2; y =0,4; u = 0,2; p = 0; m = 0,2 – показатели степеней [11, с.286, табл. 39];
z = 8 – число зубьев[найдено ранее];
T = 180 мин – стойкостьфрезы [11, с. 290, табл. 40];
/> - коэффициент.
/> - коэффициент, учитывающий качествообрабатываемого материала.
/> [11, с. 261,табл. 1]
/> для /> дляст. 25Л [11, с. 262, табл. 2]
/> [16, с. 314, табл. 13, 14]
/> [11, с. 262]
/>
/> - коэффициент, учитывающий состояниеповерхностного слоя заготовки [11, с. 263, табл. 5].
/> - коэффициент, учитывающий свойстваинструментального материала инструмента [11, с. 263, табл. 6].
/>
/> м/мин
Частота вращения шпинделя
/> об/мин.
Уточним, имеется ли такаячастота на станке. На станке: />об/мин, /> об/мин. Число скоростей m= 18.
/>; [2, с.94]
/>,
то есть />; по таблице [2, с. 254,табл. 13] />, что соответствует />.
/>;
В графе таблицы />, находим ближайшее меньшеезначение />. Тогда
/> об/мин.
Действительная скоростьрезания
/> м/мин.
Сила резания.
Главная составляющая силырезания при фрезеровании
/> [11, с. 282], где />;х = 1,0; у = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2 [11, с .231, табл. 41].
/> [11, с. 264, табл.9], где n = 0,3.
/>;
Подставляем все данные вформулу главной составляющей силы резания:
/> Н.
Составляющие силырезания:
/>; [11,с. 232, табл. 42].
/> Н;
/>;
/> Н;
/> Н.
Крутящий момент.
/> Н.
Мощность резания
/> кВт.
Резание невозможно, т.к.14,28 > 11 кВт, поэтому уменьшим глубину резания до t = 2 мм, т.е. снимемприпуск за два прохода.
Тогда
/> Н.
/> кВт.
Мощность шпинделя:
/> кВт.
Резание возможно, так как
/> кВт.
6.5.2Расчёт режимов резания на горизонтально-расточную операцию
Сверление:
При сверлении глубинарезания t = 0,5D [11, с.276],
где D = 20 мм – диаметротверстия;
t = 0,5×15 = 7,5 мм.
Подача S = 0,39 мм/об[11, табл.25, с.277].
Скорость резания присверлении:
/> м/мин, [11,с. 276]
где Сv =34,2 – коэффициент [11, табл.28, с. 278];
q = 0,45; y = 0,30; m =0,20 – показатели степеней [11, табл.28, с.278];
Т = 20 мин – среднеезначение периода стойкости инструмента [11, табл.30, с.279];
/> -
общий поправочныйкоэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания [11,с.276],
где /> - коэффициент, учитывающийкачество обрабатываемого материала.
/> [11, с. 261,табл. 1]
/> для /> дляст. 25Л [11, с. 262, табл. 2]
/> [16, с. 314, табл. 13, 14]
/> [11, с. 262]
/>
/> – коэффициент, учитывающий влияниеинструментального материала на скорость резания [11, с. 263, табл. 6].
/> – коэффициент, учитывающий глубинуобрабатываемого отверстия [11, с. 280, табл. 31].
/>.
Скорость резания:
/> = 53,722 м/мин.
Частота вращенияшпинделя:
/>; [17, с.124]
/>= 855,446 об/мин;
Так как регулированиечастоты на станке бесступенчатое, уточнение частоты не требуется.
Крутящий момент:
/>, [11, с. 277]
где См =0,021 – коэффициент [11, табл.32, с.280];
q = 2,0; y = 0,8 –показатели степени [11, табл.32, с.280];
/>, [11, табл.9, с. 264]
где sв = 530;
n = 0,75 [11, табл.9, с.264];
/>= 0,792;
/> = 31,322 Нм
Осевая сила присверлении:
/>, [11, с.277]
где Ср =42,7 – коэффициент [11, табл.32, с.280];
q = 1, y = 0,8 –показатели степени [11, табл.32, с.280];
/>= 3184 Н.
Мощность резания:
/>, [11,с.280]
где n = 855,446 об/мин– частота вращения шпинделя;
Мкр = 31,322Нм – крутящий момент;
/> = 2,748 кВт.
Мощность шпинделя:
/> = 44 кВт.
Резание возможно, т.к. /> = 2,748 = 44 кВт.
На остальные переходы,согласно методическим указаниям, режимы резания выбираются по таблицам.
Растачивание черновоеотверстия Æ85 [14,табл. 3.32, табл.3.33, с.139]:
глубина резания t = 2,5мм;
подача S = 0,25 мм/об;
скорость резания v = 228м/мин.
Растачивание чистовоеотверстия Æ90Н12[14, табл. 3.33, с.139, табл. 3.36 с.142]:
глубина резания t = 0,5мм;
подача S = 0,12 мм/об;
скорость резания v = 300м/мин.
6.6Техническое нормирование операций
В среднесерийномпроизводстве определяется норма штучно-калькуляционного времени Тш-к:
/>, [2, с.101]
где Тп-з –подготовительно-заключительное время, мин;
n – количество деталей внастроечной партии, шт.;
Тш – штучноевремя, мин;
Штучное время вычисляетсяпо формуле:
/>, [2, с.101]
где То –основное время, мин;
Твсп –вспомогательное время, мин;
Тобсл – времяна обслуживание рабочего места, мин;
Тотд – времяперерывов на отдых и личные надобности, мин.
6.6.1Вычисляем нормы времени на вертикально-фрезерной операции
Основное время обработкиопределяется по формуле:
/> [13, с.613],
где L – длина обработки.
/>,
где l = 300 мм – длинадетали;
/> мм – суммарная величина врезания иперебега [13, с. 622, табл. 6];
/> - минутная подача [4, с. 282];
/> мм/мин;
/> мин.
Штучное время на операциюопределяем по формуле:
/>,
где /> - вспомогательное время,мин;
/> - время технического обслуживания,мин;
/> - время организационногообслуживания, мин;
/> - время на перерывы и отдых, мин.
Нормированиевспомогательного времени производим по [2] с использованием для среднесерийногопроизводства коэффициента К = 1,85.
Вспомогательное время:
— на установку заготовки:
/> мин;
1 мин – на работу скранбалкой.
— на закрепление
/> ми — на управление станком
/> мин;
— на приёмы управлениястанком, связанные с перемещением рабочих органов станка
/> мин;
— на измерение
/> мин;
Итого
/> мин.
/> мин
/> % от /> мин;
/> мин;
/>% от /> мин;
/> мин.
Штучно-калькуляционноевремя для серийного производства вычисляем по формуле:
/>,
где /> мин [2, с. 217, табл.6.5.];
n = 48 – величина партиидеталей, шт.
Отсюда находим:
/> мин.
6.6.2Вычисляем нормы времени на горизонтально-расточной операции
Определяем основное времяна каждый переход и суммарное основное время:
Сверление отверстия Æ20 мм:
Основное время обработкиопределяется по формуле:
/> [13,с. 405],
где lобр=15+8+2 – длина получаемого отверстия+врезание+перебег, мм;
n = 855 – частотавращения шпинделя, об/мин;
S = 0,39 – подача, мм/об;
/> = 0,07 мин.
Черновое растачиваниеотверстия Æ85 мм:
/>i,
где lобр=15+8+2 – длина получаемого отверстия+врезание+перебег, мм;
n = />= 854 – частота вращенияшпинделя, об/мин;
i = /> = 13 – количествопроходов,
где D1 –диаметр получаемого отверстия, мм;
D2 – диаметрисходного отверстия, мм;
t – глубина резания.
S = 0,25 мм/об;
/>= 1,52 мин.
Чистовое растачиваниеотверстия Æ90Н12 мм:
/>i,
где lобр =15+8+2 – длина получаемого отверстия+врезание+перебег, мм;
n = />= 1062 – частота вращенияшпинделя, об/мин;
i = /> = 5 – количество проходов,
где D1 –диаметр получаемого отверстия, мм;
D2 – диаметрисходного отверстия, мм;
t – глубина резания.
S = 0,12 мм/об;
/>= 0,98 мин.
Определяем суммарноеосновное время:
/> = 0,07 + 1,52 + 0,98 = 2,57 мин.
Определяем штучное времяна операцию:
/>,
То = 2,57 мин;
Твсп = Ту.с+ Тз.о + Туп + Тиз,
Нормированиевспомогательного времени производим по [2] с использованием для среднесерийногопроизводства коэффициента К = 1,85.
Ту.с = 0,47×1,85 = 0,87
вспомогательное время наустановку и снятие детали, мин;
Тз.о = 0,024×1,85 = 0,044
вспомогательное время назакрепление и открепление детали в специальных приспособлениях, мин;
Туп = (0,01 +0,04 + 0,06 + 0,01 + 0,025)×1,85 = 0,27
вспомогательное время наприёмы управления станком, мин;
Тиз = 0,16×1,85 = 0,30
вспомогательное время наизмерение, мин;
Итого:
Твсп = 0,87 +0,044 + 0,27 + 0,30 = 1,48 мин;
Время на обслуживаниерабочего места слагается из времени на организационное обслуживание Торги времени на техническое обслуживание рабочего места Ттех:
Тобсл = Торг+ Ттех,
где Торг =1,4 % от Топ = />= 0,1мин;
Ттех = tсм1+ tсм2 + tсм3 = 0,4 + 1,3 + 1,3 = 3 мин;
Отсюда:
Тобсл = (0,1 +3)1,85 = 5,74 мин.
Время на отдых:
Тотд = 6 % отТоп = /> = 0,45 мин.
Штучное время наоперацию:
/>= 10,24 мин
Штучно-калькуляционноевремя для среднесерийного производства вычисляем по формуле:
/>,
где Тп-з =16 мин [2, табл. 6.3, с.216];
n = 48 – величина партиидеталей, шт..
Отсюда находим:
/> = 10,57 мин.
7.Научно-исследовательская часть
Прогнозированиеработоспособности сменных многогранных пластин режущих инструментов
Ресурс работоспособностирежущих инструментов определяется интенсивностью изнашивания их рабочихповерхностей и возможностью поломки. Период стойкости инструментов,рассчитанный по первому критерию, приводится в справочной литературе. Отказинструментов вследствие их поломки изучен значительно меньше из-застохастического характера процесса разрушения и необходимости проведениядорогостоящих экспериментов. В лучшем случае, имеются рекомендации по расчётукритической подачи либо формулы [18], для использования которых частоотсутствует необходимая информация.
Между тем, достовернуюинформацию о возможности разрушения инструмента можно получить с помощьюматематического моделирования. Ниже рассматривается возможность использованияметода конечных элементов (МКЭ) для прогнозирования разрушения сменныхмногогранных пластин (СМП) при различных условиях работы.
При моделировании СМПразбивали на ряды восьмиузловых изопараметрических элементов, размеры которыхуменьшались по мере приближения к вершине резца. В глобальной системе координат/>(рисунок 7.1, а), оси />и />которой привязаны к режущимкромкам резца, составляющие /> силырезания в системе координат станка, найденные по формулам [11], представили вследующем виде:
/>
где /> - составляющие силырезания, направленные вдоль осей />;
/> - составляющие силы />, действующие вдоль осей />;
/> - составляющие силы />, действующие вдоль осей />. Знаки учитывают направлениедействия указанных сил.
До задания условийприложения внешних усилий к узлам конечно-элементной сетки необходимо уточнитьих величину с учётом геометрии рассматриваемого инструмента и направления осей />. При изменении положенияСМП (см. рисунок 7.1, а) происходит перераспределение составляющих, действующихвдоль осей глобальной системы координат. Если передний угол /> или угол наклона главнойрежущей кромки />, то составляющиеопределяем по следующим зависимостям:
/>
/>
/>.
Силы действующие на СМП,необходимо разбить на составляющие, приложенные к соответствующим узлам. Былопринято, что нагрузка от силы резания в узлах, расположенных на переднейповерхности, распределяется по закону
/>,
где /> - максимальная удельнаясила резания по длине lрежущей кромки; x – координататекущей i-ой точки вдоль ширины b площадки контакта СМП со стружкой[19].
В этом случае
/>,
где /> - среднее значениеудельной силы.
Такой закон распределениянагрузки достаточно точно соответствует реальным условиям контакта СМП состружкой. Аналогично находили распределение нагрузки в узлах, расположенных назадней поверхности СМП.
Кроме силы резания, наСМП действует сила зажима, возникающая в узле крепления, а также высокаятемпература в зоне резания. Эту температуру, найденную в узлахконечно-элементной сетки для различных условий резания, учитывали при расчётенапряжённого состояния СМП.
По нормальным икасательным напряжениям, полученным в результате расчётов в узлахконечно-элементной сетки, можно определить главные напряжения />, а затем – эквивалентныенапряжения, т.е. одноосные растягивающие напряжения, соответствующиерассматриваемому сложному напряжённому состоянию.
Проанализируем результатымоделирования напряжённого состояния СМП из твёрдого сплава Т15К6 при черновомточении стали 45. Вследствие действия контактных нагрузок и температурынаибольшие растягивающие напряжения наблюдаются вблизи режущей кромки и околовершины резца, а далее напряжения распространяются с разной интенсивностью повсей СМП. Высокие напряжения (особенно в трёхгранных СМП с отверстием)наблюдаются вдоль вспомогательной задней поверхности. За пределами зоныконтакта стружки с передней поверхностью напряжения примерно в 2 раза меньше.
Напряжения, возникающие водинаковых условиях резания около вершины трехгранной твердосплавной СМП,примерно в 1,5 раза выше, чем около вершины квадратной СМП, при их закреплении L-образным рычагом (данные полученыпри скорости резания v =150 м/мин, подаче s = 0,8 мм/об,глубине резания t = 7 мм и главномугле в плане />).
Методом линейногорегрессионного анализа была найдена следующая зависимость главных растягивающихнапряжений в СМП от t, s, v и />: />. Значения показателейстепени, полученные при разных способах крепления СМП, приведены в таблице.Легко заметить, что наибольшее влияние на напряжения оказывает подача.Элемент крепления СМП a c d k m Клин
/>
/>
/>
/>
/> Рычаг
/>
/>
/>
/>
/> Прихват
/>
/>
/>
/>
/> Клин и прихват
/>
/>
/>
/>
/> Винт
/>
/>
/>
/>
/>
Примечание. Данные вчислителе дробей относятся к квадратной СМП, в знаменателе – к трёхгранной.
Главные сжимающиенапряжения практически не зависят от формы СМП и способа её крепления. Дляквадратной и трёхгранной СМП их рассчитывают соответственно по формулам
/>;
/>.
Рассмотренную вышеметодологию можно использовать и для анализа состояния инструмента при чистовойобработке.
В соответствии спринципами механики сплошной среды состояние материала в точке возможногоразрушения определяется только уровнем действующих напряжений. Посколькувозникновение предельного напряжённого состояния обусловлено критериемпоявления трещин, тесно связанным с касательными напряжениями, и критерием ихраспространения, определяемым нормальными растягивающими напряжениями, то общийкритерий прочности инструментальных материалов должен учитывать оба этихкритерия. При низкой температуре в зоне резания инструментальные материалыразрушаются под действием нормальных растягивающих напряжений; с повышениемтемпературы возрастает влияние касательных напряжений.
Процесс разрушенияинструмента можно разделить на две стадии: первая – зарождение микротрещин;вторая – рост трещин, стабилизируемый пластической деформацией на их концах. Напрактике в результате хрупкого разрушения наблюдается либо выкрашивание режущихкромок, либо их сколы.
Выкрашивание вызываетсяповерхностными дефектами площадок контакта, неоднородностью структурыинструментального материала, остаточными напряжениями в поверхностных рабочихслоях инструмента. Выкрашиванию способствуют циклические изменения напряжённогосостояния в режущем клине в момент его входа и выхода из контакта с деталью.Сколы происходят преимущественно по передней поверхности и по размерамсопоставимы с площадкой контакта.
Максимальноеэквивалентное напряжение можно сравнить с допускаемым [/>]:
/>, (3)
где /> - предел прочности нарастяжение;
К – коэффициент запасахрупкой прочности.
Согласно работе [13]эквивалентные напряжения
/>,
где /> - параметр, определяющийдолю деформации сдвига в разрушении;
/> - предел прочности материала насжатие;
/>;
А – константа,определяющая статистическую сущность процесса разрушения и зависящая отхарактера дефектов в материале и размеров тела;
/>.
Если фактическийкоэффициент запаса хрупкой прочности /> [здесьK определяют из выражения (3)], то выбранные условия резания с заданнойвероятностью P(W) недопустимы и их следует скорректировать.
Коэффициент /> рассчитывают на ПЭВМ поспециально разработанной программе. Установлено, что в трёхгранных СМП даже принизком режиме резания K >[n] на вершине в верхнем слое. Вероятно,в этом месте возможно выкрашивание. В среднем и опорном слоях разрушение можетпроизойти на вспомогательной задней поверхности вблизи вершины резца; при P(W) = 0,5 значение K /> [n]. Вслучае высокого режима резания (t >5 мм; s > 0,6 мм/об) разрушение будетнаблюдаться по всей площадке контакта и по вспомогательной режущей кромке,причём во всех слоях СМП K >[n], т.е. произойдёт скол её рабочейчасти.
В квадратных СМП привысоких режимах резания K >[n] на вершине СМП (в верхнем слое) ина вспомогательной задней поверхности вблизи вершины (в среднем и опорном слоях).Следовательно, при высоких режимах резания возможно выкрашивание главной ивспомогательной режущих кромок. С уменьшением вероятности безотказной работы до0,5 значение K /> [n]. При более низких режимах резания разрушение квадратной СМПне должно наблюдаться. Смоделированная картина разрушений СМП из твёрдогосплава и из композита совпадает с реальной .
Решив неравенство K /> [n], можно определить границы допустимого изменения параметроврежима резания для конкретных условий работы (рисунок 7.3). Указанноеограничение можно использовать при оптимизации режимов резания.
/>/>
Рисунок 7.3 Зависимостикритических значений подачи s отглубины t резания при обработке стали 25Лквадратной (сплошные линии) и трёхгранной (штриховые линии) СМП из твёрдогосплава Т15К6 (а), а также при обработке стали 20Х9 – П квадратной СМП ирезцовой всиавкой из композита 10 (б): 1 – СМП закреплена L-образным рычагом; 2 – то же штифтоми прихватом; 3 – то же прихватом; 4 – вставка из композита 10
Таким образом, рассчитавнапряжения в СМП легко оценить возможность её разрушения при различных условияхработы с учётом способа закрепления в корпусе резца и принять меры кпредотвращению разрушения.
Выводы
В данной пояснительнойзаписке было: проанализировано служебное назначение и технические требования кизготовлению детали, определён тип производства такт выпуска и партия запускаполучаемой детали, проанализирована технологичность конструкции детали,произведён выбор и обоснование способа получения заготовки. При анализетехнологического процесса были: рассчитаны припуски на механическую обработкуповерхностей, проанализированы и обоснованы схемы базирования и закрепления надве операции, обоснование выбора металлорежущего оборудования, станочныхприспособлений, режущего и мерительного инструмента на две операции, рассчитанырежимы резания, произведено техническое нормирование для двух операций.
Списоклитературы
1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В3-х т. Т.1 – М.: Машиностроение, 1978. – 728с.
2. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование потехнологии машиностроения – Мн.: Выш. школа, 1983. – 256с.
3. Худобин Л. В. и др. Курсовое проектирование по технологиимашиностроения – М.: Машиностроение, 1989. – 288с.
4. Маталин А. А. Технология машиностроения – Л.:Машиностроение, 1985 – 496 с.
5. Егоров М. Е., Дементьев В. И., Дмитриев В.Л. Технологиямашиностроения – М.: Высшая школа, 1976. – 534с.
6. Корсаков В. С. Основы технологии машиностроения. Учебникдля вузов. М.: Высш. школа, 1974. – 336с.
7. Боженко Л. І. Технологія машинобудування. Проектування та виробництвозаготованок: Підручник. – Львів: Світ, 1996. – 368с.
8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Подред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656с.
9. Методические указания и контрольные задания по курсу«Технология машиностроения» ч. II.Контрольная работа №2. Сост. А. У. Захаркин, А. У. Ягуткин, Харьков. ХПИ, 1984.
10. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы иприпуски на механическую обработку. ГОСТ 266645-85. Москва. Государственныйкомитет СССР по стандартам, 1989.
11. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Подред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1986. – 496с.
12. П. Р. Родин. Металлорежущие инструменты. Киев.: Вищашкола, 1986. – 455с.
13. Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Подред. А. А. Панова, М.: Машиностроение, 1988. – 736с.
14. Металлообрабатывающий твёрдосплавный инструмент:Справочник/В. С. Самойлов, Э. Ф. Эйхманс, В. А. Фальковский и др. – М.:Машиностроение, 1988. – 368с.
15. Сорочкин Б. М. и др. Средства для линейных измерений. –М.: Машиностроение, 1976. – 264с.
16. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора. Ленинград.:Машиностроение, 1984. – 464с.
17. Залога В. А. Расчёт режимов резания при точении,сверлении, фрезеровании. – К.: ІСДО,1994. – 168с.
18. Сборный твёрдосплавный инструмент / Г. Л. Хает, В. М.Гах, К. Г. Громаков и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 256с.
19. Ящерицын П. И., Еременко М. Л., Фельдштейн Е. Э. Теориярезания. Физические и тепловые процессы в технологических системах: Учебник длявузов. – Минск: Высш. школа, 1990. – 512с.