Содержание
Целипроектирования
1.Анализслужебного назначения детали, технические требования к точности относительного положенияповерхностей
2.Формирование содержания операций
2.1Определение метода получения заготовок
2.3Определение количества переходов
3.Расчет технологических параметров
3.1Расчет припусков на обработку
3.2Расчет технологических режимов резания
3.3Определение силы резания
3.4Расчет мощности резания
3.5Расчет нормы времени на обработку
4.Разработка чертежа для пневматического трехкулачкового патрона
5.Расчет усилий закрепления заготовки
Заключение
Библиографический список
Цель проектирования
Целькурсового проектирования – закрепление и систематизация знаний по предмету, разработкатехнологического процесса обработки детали типа диск в условиях автоматизированногопроизводства с подробной разработкой позиционного приспособления и схвата промышленногоробота.
1. Анализ служебного назначениядетали
Изготовлениеданной детали производится из прутка – прокатом, способом резки проката на пресс– ножницах с прямыми и фасонными ножами.
Точностьи размеры детали выполняются в соответствии с требованиями чертежа.
2.Формирование содержания операций
2.1Определение метода получения заготовок
Заготовкуможно получить различными методами: из проката, штамповкой, литьем.
Даннаязадача решается из условий:
— коэффициента использования материала, который должен быть
Vд/V3>70%
гдетд – масса детали;
тз– масса заготовки.
— себестоимости.
Вданных условиях себестоимость не рассчитывается, в связи с отсутствием необходимыхданных.
Рассчитываемкоэффициент использования материала из условия, что заготовка получается из полосы.
т= V/p,
гдет- масса заготовки или детали;
V- объем заготовки илидетали;
р-плотность материала заготовки или детали, которая для стали 45
составляет7,8×10-3 кг/м3.
Рассчитаемобъем заготовки, принимая, что она имеет форму цилиндра,
объемкоторого:
V=π×r2×h,
гдеπ =3,14;
r –радиус цилиндра;
h –высота цилиндра.
V3=3,14×0,023×0,1252 =1128437,5мm 3;
Vd= V1-V2= 20×3,14×(1202-282)= 855084,28 мм3;
тд=кг;
Таким образом, коэффициентиспользования материала будет:
Ким=(Vд/V3)×100%
Ким=(855084,28/1128437,5)×100%=75,78%
Относительно проведенныхнами расчетов, можно сделать вывод об экономичности и целесообразности данного способаполучения заготовки.
2.2 Определение количествапереходов
Согласно заданию, поверхность120 мм получается способом токарной обработки. На основании этого обосновываем количествопереходов внутри операции через понятие уточнение. Понятие уточнения может бытьопределенно как отношение допуска на предыдущем переходе к допуску, формируемомуна настоящем переходе (переход – законченная часть операции, в результате которойформируется новая поверхность или сочетание поверхностей).
ε∑=Tзаг/Tдет;
Поле допуска на поверхностьдетали составляет 0,023 мм. Для заготовки допуск будет составлять 2,8 мм. Тогдасуммарное уточнение:
ε∑=121,7.
Определим сколько понадобитьсяпереходов, чтобы как можно экономичнее из заготовки получить деталь.
εчер=Tзаг/Tчер;
Допуск при черновой обработкесоставляет 0,4 мм, отсюда:
εчер=2,8/0,4=7;
Как видно одного черновогообтачивания не достаточно, поэтому необходима еще получистовая обработка:
εп/ч=Tчер/Tп/ч;
Для получистовой обработкеточность поверхности составит 0,25 мм.
εп/ч=0,4/0,25=1,6;
Данного перехода также будетне достаточно, поэтому необходимо чистовое обтачивание, где Tчис=0,063:
εчис=Tп/ч/Tчис;
εчис=1,6/0,063=25,4;
Проверим достаточность переходовиз условия, что:
εчер×εп/ч×εчис> ε∑;
εчер×εп/ч×εчис=7×1,6× 25,4=284,48;
284,48>121,7.
Таким образом для полученияиз заготовки детали требуется 3 перехода.
3. Расчеттехнологических параметров
3.1 Расчет минимальных припускови межпереходных размеров для переходов
Припуск – слой материала,удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемойповерхности детали.
Для расчета припуска используютсяформулы, в зависимости от вида точения. Для нашего случая:
2zmin=2[(Rz+h)i-1+√(Δ2∑(i-1)+ε2i)];
где i–индекс принадлежности к текущему переходу;
i-1– индекс принадлежности к предыдущему переходу;
Δ∑(i-1)– суммарное отклонение расположения поверхностей;
εi–погрешность установки на выполняемом переходе;
hi-1– величина дефектного слоя на предыдущем переходе;
Rz–высота микронеровностей предыдущей операции.
Рассчитаем отклонение расположенияповерхностей, l=23 мм:
/>
Для проката кривизна профиляна 1 мм составляет 1, поэтому:
/>
/>;
/>
/>;
/>
Расчетная формула для определенияразмеров поверхности имеет следующий вид:
Dmin(i-1)=Dmin(i)+2×Zmin(i) ;
гдеDmin(i-1)– наименьший предельный размер, полученный на предшествующем технологическом переходе;
Dmin(i)– наименьший предельный размер, полученный на выполняемом технологическом переходе.
Dmin(чист)=120-0,038=119,962мм;
Dmin(п/ч)=119,962+0,221=120,183мм;
Dmin(чер)=120,183+0,493=120,676мм;
Dmin(прок)=120,676+1,046=121,722 мм.
Рассчитываем наибольшийпредельный размер:
Dmax(i)=Dmin(i)+Td(i);
Dmax(прок)=121,722+2,8=124,522мм;
Dmax(чер)=120,676+0,4=121,076мм;
Dmax(п/ч)=120,183+0,16=120,343мм;
Dmax(чис)=119,962+0022=119,984мм.
Максимальный припуск наобработку поверхности, находят как разность наибольших предельных размеров:
Zmax(i)=Dmax(i-1) –Dmax(i) ;
Соответственно получаем:
Zmax(чер)=124,522-121,076=3,446мм;
Zmax(п/ч)=121,076-120,343=0,732мм;
Zmax(чис)=120,343-119,984=0,359мм.
Все полученные значенияоформляем в виде таблицы:
Таблица 1
Обработка
Rz
h
Δ∑(i-1)
ε
2 Zmin , мкм
Dmin, мм
Td, мм
Dmax, мм
Полученные предельные припуски
2Zmax
2Zmin
Прокат 200 300 23 - 121,722 2,8 124,522 - -
Черновая 128 100 18,4 1045,38 120,676 0,4 121,076 3446 1045
Получистовая 64 30 16,54 492,8 120,183 0,16 120,343 732 493
Чистовая 0,8 20 15,53 221,08 119,962 0,022 119,984 359 221
Правильность проведения расчетов можно проверитьпо формуле:
Tdзаг–Tdдет =∑2 Zmax(i)–∑2 Zmin(i);
Воспользуемся данной формулой:
Tdзаг–Tdдет=2,800 –0,022=2,778 мм;
∑2Zmax(i)–∑2 Zmin(i)=2,778 мм;
На основе полученных результатовможно сделать вывод о правильности проведенных расчетов.
3.2 Расчет технологии режимоврезания
При назначении элементоврежимов резания учитывается характер обработки, тип и размеры инструмента, материалаего режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Скоростьрезания при точении рассчитывают по формуле:
/>
гдеCv –коэффициент;
т,х, у — коэффициенты,принимаемые в зависимости от вида обработки и характеристики подачи;
T –среднее значение периода стойкости(работа до затупления), при одноинструментальнойобработке выбирается любое в диапазоне от 30 до 60, мин;
kv –коэффициент, являющийся произведением коэффициентов:
kv=kmv×knv×kuv;
kmv=kГ(750/σB)nv;
гдеkmv–коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;
knv–коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания;
kuv — коэффициент,учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания;
σв- параметр,характеризующий обрабатываемый материал, σв = 750МП;
kГ – коэффициент, характеризующий группусталей по обрабатываемости.
Принимаемзначения коэффициентов:
kmv≈1;
knv=0,9;
kuv =1;
Тогдарассчитываемый коэффициент:
kv=1×0,9×1=0,9 .
Т=50мин.
При черновом точении назначаютглубину резания tповозможности максимальную, равную всему припуску на обработку или большей части его.При чистовой (окончательной) обработке – в зависимости от требований точности размерови шероховатости обработанной поверхности.
tчерн=1,446 мм;
tп.ч=0,23 мм;
tчист=0,11мм;
Подачупри черновой обработке выбирают максимально возможную, исходя из жесткости и прочностисистемы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и другихограничивающих факторов.
Причистовой обработке – в зависимости от требуемой степени точности и шероховатостиобработанной поверхности.
Принаружном черновом точении резцами с пластинками из твердого сплава Т15К6 выбираем,для детали D=120 мм:
S черн=1мм/об; Cv=340;x=0,15; y=0,45;m=0,2.
Отсюдарассчитываем скорость резания при черновом точении:
/>мм/мин;
Приполучистовом точении:
Sп.ч= 0,9 мм/об; Cv=340;x=0,15; y=0,45;m=0,2.
Отсюдарассчитываем скорость резания при получистовом точении:
/>мм/мин;
Длячистового точения:
Sп.ч= 0,8 мм/об; Cv=340;x=0,15; y=0,45;m=0,2.
Отсюдарассчитываем скорость резания при черновом точении:
/>мм/мн;
3.3 Расчет силы резания
Силу резания принято раскладыватьна составляющие силы, направленные по осям координат станка – тангенциальную Pz,радиальную Pyиосевую Px.
При наружном, продольноми поперечном точении, растачивании, эти составляющие рассчитывают по формуле:
Pz(Py,Px)=10Cp×tx×Sy×Vn×kp;
В зависимости о обрабатываемогоматериала (конструкционная сталь, σв=750 МПа), материала рабочей части резца(твердый сплав Т15К6) и вида обработки (наружное, продольное, поперечное точение),выбираем:
для тангенциальной составляющей:
Cp=300; x=1; y=0,75;n=-0,15 ;
для радиальной составляющей:
Cp=243;x=0,9; y=0,6;n=-0,3 ;
для осевой составляющей:
Cp=339;x=1; y=0,5;n=-0,4 ;
Поправочный коэффициентkp представляетсобой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания:
kv=kmp×kφp×kvp×kλp,
гдеkmp–поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материалана силовые зависимости:
/>
n –показатель степени, для твердого сплава равный 0,75;
kφp,kvp,kλp–поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущейчасти инструмента на составляющие силы резания при обработке стали.
Длярежущей части инструмента из твердого сплава:
Приглавном угле в плане φ=450, переднем угле γ= -150, а угле наклона главноголезвия λ= -50 :
дляPz: kφp=1,0;
kvp=1,25;
kλp=1,0.
ДляPx: kφp=1,0;
kvp=2,0;
kλp=1,07.
ДляPy: kφp=1,0;
kvp=2,0;
kλp=0,75.
Следовательнополучим:
дляPz: kp=1,25;
Px: kp=1,5;
Py: kp=2,14.
Имеявсе данные, рассчитываем силы резания:
Pz черн=3000×1,4461×10,75×132,41-0,15×1,25=2605,62Н ;
Px черн=2430×1,4460,9×10,6×132,41-0,3×1,5=1172,92 Н;
Py черн=3390×1,4461×10,5×132,41-0,4×2,14=1485,98Н ;
Pz пч=3000×0,231×0,90,75×183-0,15×1,25=364,82Н;
Px пч=2430×0,230,9×0,90,6×183-0,3×1,5=181,02 Н;
Py пч=3390×0,231×0,90,5×183-0,4×2,14=197,01 Н;
Pz чис=3000×0,111×0,80,75×215,5-0,15×1,25=155,86Н ;
Px чис=2430×0,110,9×0,80,6×215,5-0,3×1,5=87,25Н;
Py чис=3390×0,111×0,80,5×215,5-0,4×2,14=83,21Н ;
3.4Расчет мощности резания
Мощностьрезания рассчитывается по формуле:
/>
Внашем случае для чернового точения:
/> кВт;
Дляполучистового:
/> кВт;
Длячистового:
/>кВт.
3.5Расчет нормы времени на обработку
Времярабочих ходов равно длительности лимитирующей операции дифференцируемого технологическогопроцесса и определяется по формуле:
/>
гдеl –длина рабочего хода, мм;
n –частота вращения шпинделя, об/мин;
S –подача, мм/об;
V –скорость резания, м/мин;
i– количество переходов.
Выполнимрасчет для черновой обработки:
/>мин;
дляполучистовой обработки:
/>мин;
длячистовой обработки:
/>мин.
Теперьподсчитаем n:
/>
длячерновой получим:
/>об/мин;
дляполучистовой:
/>об/мин;
идля чистовой получаем:
/>об/мин.
4.Разработка чертежа для пневматического трехкулочкого патрона
Cамоцентрирующиеся трехкулачковыетокарные патроны из стали и чугуна предназначены для установки на универсальныетокарные, револьверные, внутришлифовальные станки, делительные головки и различныеприспособления для закрепления штучных заготовок и пруткового материала.
Патроны токарные трехкулачковыеизготавливаются с цилиндрическим центрирующим пояском и устанавливаются на шпинделистанков через переходные фланцы по ГОСТ 3889-80.Все основные детали патронов изготавливаютсяиз конструкционных, легированных термически обработанных сталей.
Пневмо – кинематическаясхема автоматизированного устройства для установки заготовок на технологическомоборудовании представлена на чертеже.
Устройство:
Воздухоприемноекольцо неподвижно закреплено через промежуточное кольцо на торце бабки станка, скорпусом патрона центрируется на фланце шпинделя и закрепляется гайками с помощьюповоротной шайбы. С правой стороны корпус- цилиндр закрыт крышкой 4, в которой имеютсяобычные радиальные пазы под кулачки 5. На ступице поршня 3 образованы три продольныхпаза, расположенных относительно друг друга под углом 1200 и наклонены по отношениюк оси на 150. В эти пазы заходят концы кулачков, образуя несамотормозящие клиновыесоединения. При линейном перемещении поршня сцепленные с его пазами кулачки, совершаютперемещения в радиальном направлении, зажимая или освобождая обрабатываемую деталь.
Принципработы:
При включении электромагнитапритягивается перекрывающая рамка 5 и сжатый воздух через штуцер подводится к невращающемусявоздухоприемнику 1, заполняет кольцевой паз и далее через отверстия в резиновомуплотненном кольце и отверстия в корпусе 2 поступает в левую полость цилиндра; кулачкипри этом расходятся. При переключении распределительного крана воздух из цилиндрауходит в атмосферу, а поршень под действием сильных пружин 3 возвращается в исходноеположение, кулачки перемещаются к центру и зажимают изделие.
5.Расчет усилий закрепления заготовки
Закреплениезаготовки осуществляется в трех кулачковом патроне схема закрепления и действующиепри этом силы показаны в приложении. В общем виде формула длярасчета силы закрепления заготовки рассчитывается по формуле:
/>
где k1- коэффициент, принимаем равным 1,5;
f–коэффициент, принимаем равным 0,1;
Pz–сила резания, берем значение при черновой обработке;
Pzчерн=2605,62Н ;
Отсюда рассчитываем силузакрепления:
/>12710,4Н.
Закрепление заготовки осуществляетсяв трех кулачковом патроне.
Теперь,зная силу закрепления, найдем диаметр цилиндра, принимая, что давление в цилиндреρ=5 кг/см2:
/>мм.
Данныйдиаметр соответствует стандарту.
Заключение
Цельи задача курсового проекта выполнены. А именно, были закреплены и систематизированызнания по предмету, применены теоретические знания при решении вопросов, воплощенныев данном проекте.
Осуществлена разработкатехнологического процесса обработки детали диск в условиях автоматизированного производствас подробной разработкой позиционного приспособления.
Библиографический список
1. КосиловаА.Г., Мещерякова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. М.: Машиностроение,1986., 496 с.
2. ГОСТ2675-80 Патроны самоцентрирующие трехкулачковые.