--PAGE_BREAK--1 Свойства материала
АЛ-8 ГОСТ 1583-93 – сплав повышенной прочности.
Таблица 1
Химический состав в % (ГОСТ 2685-75)
Al
Mg
Fe
Si
Cu
Mn
Zn
Ti
Be
Zr
Сумма примесей
З, О, В, К
З, О, В, К
Не более
Основа
9,3 — 10,0
0,3
0,3
0,1
0,1
0,1
0,07
0,07
0,2
1,0
Таблица 2
Механические свойства (по ГОСТ)
Вид полуфабриката
ГОСТ
Способ литья
Состояние
σВ
кгс/мм2
δ5, %
НВ
кгс/мм2
Не менее
Образцы отдельно отлитые диаметром 12 мм
ГОСТ 2685-75
З, О, В, К
Термически обработанные по режиму Т4
29
9
60
Физические свойства
Плотность 2550 кг/м2
Таблица 3
Температурный коэффициент линейного расширения
Температура, °С
20 – 100
20 – 200
20 – 300
100 – 200
200 – 300
α·106 1/град
24,5
25,6
27,3
26,7
30,7
Таблица 4
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С
25
100
200
300
400
λ Вт/м·град
92,2
96,4
101
109
113
Таблица 5
Удельная теплоемкость
Технологические данные
Сплав обладает удовлетворительными литейными свойствами, пониженной герметичностью (в образцах обнаруживается течь при давлении 60 аТ), склонен к образованию горячих трещин (при технологической пробе первая трещина образуется при отливке кольца шириной 22,5 мм).
Сплав склонен к окислению и образованию микрорыхлот (черный излом). Для повышения качества отливок плавку следует проводить под слоем покровно-рафинирующего флюса (60% карналлита + 40% плавикового шпата), в облицовочную формовочную землю добавлять 3% борной кислоты.
Сплав подвергается термической обработке по режиму Т4; хорошо обрабатывается резанием и полируется.
Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью (С. 124) |7|.
продолжение
--PAGE_BREAK--2 Назначение и краткое описание детали
Данная деталь (далее- ”фланец”) является одной из частей редуктора. Фланец предназначен для размещения в нём подшипника и правильная ориентация вала.
Подшипник устанавливается в отверстие 52 мм, а вал – в отверстие 32 мм. Фланец имеет основание 180 мм, втулку, приливы с отверстиями для крепления к корпусу и ребра жесткости.
В фланце после установки просверливаются два штифтовых отверстия 6 мм и забиваются шпильки. Они служат для точной установки детали при последующей установки фланца, после снятия.
3 Конструктивно технологический анализ детали
Целью конструктивно-технологического анализа является выявление недостатков данной конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технологических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.
Технологичность детали – это совокупность свойств конструкции детали, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материала и времени при технической подготовке ее производства, изготовлении, эксплуатации, ремонте и обеспечении технологичности сборочной единицы, в состав которой она входит.
Чертеж детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть все проекции, совершенно четко объясняющие ее конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. Разрезы и сечения показывать на чертеже не требуется, так как конструкция детали полностью понятна из трех стандартных видов. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей.
Заданная деталь высоко технологична, так как содержит стандартные конструкторские элементы, такие как диск, отверстие, расточку, отверстия по радиусу и т. д. Деталь имеет экономически и конструктивно обоснованную точность и шероховатость для точной увязки детали в сборке. Точность и шероховатость также обеспечивают точность обработки и контроля.
Получение детали литьём- самый рациональный способ изготовления детали при объёме выпуска 6000 шт..
Метод изготовления детали по выплавляемым моделям. Этот способ выбран из-за точности изготовления, который составляет 2 класс. Кроме того данный способ изготовления заготовок значительно сокращает время на изготовление, т.к. можно лить несколько заготовок одновременно.
Конструкция детали подразумевает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.
Так как в задание на курсовое проектирование используется одна деталь, то в качестве количественных показателей технологичности могут рассматриваться такие параметры, как масса детали, коэффициент использования материала.
Коэффициент использования материала определяется по формуле:
, где
кг – масса детали.
кг – масса материала заготовки.
Масса детали указывается в основной надписи чертежа детали;
масса заготовки определяется с учетом припусков на обработку заготовки.
.
4 Выбор вида и определение размеров заготовки
Вид заготовки (литье), из которой должна изготавливаться заданная деталь, указана в рабочем чертеже детали.
Заготовка выбрана таким образом, что ее конфигурация в наибольшей мере соответствует форме заданной детали, что позволяет снизить отходы материала и сократить время обработки. Сокращение времени обработки увеличивает производительность, с учетом большого объема выпуска изделий.
В заготовке учтены припуски на механическую обработку. Для выбранного класса точности (Лт2) по наибольшему габаритному размеру (180) припуски на одну сторону будут составлять 0,7 мм (Таблица 11) |8|. Припуски следует делать только на точные размеры, то есть точность выполнения которых будет влиять на установку данной детали в соответствующую сборку. Так называемые свободные размеры не требуют учета припусков в заготовке, так как не подвергаются механической обработке.
Общий вид и размеры заготовки приведены на чертеже 108ПК.01 . На общем виде показаны размеры с учетом припусков на механическую обработку. В скобках указаны размеры, которые должны получиться после проведения механической обработки.
5 Разработка маршрутного технологического процесса обработки детали
Маршрутный технологический процесс – это план обработки детали. Разработку будем вести для составленного ранее технологического процесса. На основе маршрутного технологического процесса разрабатывается маршрутная карта и операционная карта для каждой операции. При определении последовательности операций следует руководствоваться общими правилами:
1) в первую очередь надо обрабатывать поверхности детали, которые являются базами для дальнейшей обработки;
2) затем следует обрабатывать поверхности, с которых снимается наибольший слой материала;
3) операции, при которых существует вероятность брака из-за дефектов в материале или сложности механической обработки;
4) далее последовательность операций устанавливается в зависимости от требований точности поверхности, чем точнее должна быть поверхность, тем позднее она обрабатывается;
5) поверхности, которые должны быть наиболее точными и чистыми, обрабатываются последними.
Таблица 6
Маршрутно-технологический процесс
№ операции,
Операционный эскиз
Наименование операции,
Содержание переходов
Оборудование, приспособления
Инструмент
005
Токарная
1. Установить и закрепить
2. Подрезать торец на проход. (1)
3. Снять деталь и уложить деталь в тару
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
3-хкулачковый патрон.
Подрезной отогнутый резец (с пластинами из быстрорежущей стали)
ГОСТ 18871-73
01
Фрезерная
1. установить и закрепить
2. фрезеровать поверхность (1), выдерживая размер 11
3. фрезеровать торец (2), выдерживая
размер 177
4. снять деталь и уложить деталь в тару
Вертикально-фрезерный станок 6520Ф3.
Специальное фрезерное приспособление
Концевая фреза с цилиндрическим
хвостиком
ГОСТ 17025-71
015
Сверлильная
1. установить и закрепить
2. сверлить 5 отверстий Ø11 (1)
3. Цековать 5 отверстий выдерживая размер 11 (2)
4. снять деталь и уложить деталь в тару
Радиально-сверлильный станок 2554.
Специальное сверлильное приспособление
Сверло спиральное с цилиндрическим хвостиком Ø11 ГОСТ 4010-77.
Цековка
ГОСТ 26258-87.
020
Токарная
1. установить и закрепить
2. подрезать торец на проход (1)
3. расточить отверстие Ø 32 на длину 35,7 (2)
4. расточить отверстие Ø52 на длину 28 (3)
5. проточить фаску 1×45° (4)
6. снять деталь и уложить деталь в тару
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
Приспособление
Токарно-подрезной отогнутый резец (с пластинами из быстрорежущей стали)
ГОСТ 18871-73.
Токарный расточной резец с углом в плане φ=95°
ГОСТ 18883-73 (исп.2).
Токарный проходной прямой резец ГОСТ 18869-73.
025
Слесарная
Острые кромки притупить радиусом 0,3 мм или фаской 2×45°
Верстак
Напильник
ГОСТ 1465-80
продолжение
--PAGE_BREAK--6 Разработка операционного технологического процесса 6.1 Выбор оборудования
В предыдущем разделе данного курсового проекта были установлены план и методы обработки детали. Одновременно с этим необходимо указать на каком станке будет выполняться та или иная операция технологического процесса изготовления детали.
Выбор типа станка прежде всего определяется его возможностью обеспечить выполнение технических требований, предъявляемых к обрабатываемой детали в отношении точности ее размеров, формы и класса шероховатости поверхностей. Если по характеру обработки эти требования можно выполнить на различных станках, выбирают станок, наиболее полно отвечающий следующим требованиям:
1) Соответствие основных размеров обрабатываемой детали габаритам рабочего стола станка.
2) Возможно более полное использование станка по мощности и по времени.
3) Наименьшие затраты времени на обработку.
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20ФЗ (С. 16) |6|.
Таблица 7
Характеристики
Параметры
Неибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной
над суппортом
400 мм
220 мм
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя
53 мм
Наибольшая длинна, обрабатываемой заготовки
1000 мм
Шаг нарезаемой резьбы (метрической)
до 20
Частота вращения шпинделя
12,5 – 2000 об/мин
Число скоростей шпинделя
22
Наибольшее перемещение суппорта
продольное
поперечное
900 мм
250 мм
Мощность электродвигателя главного привода
10 кВт
Габаритные размеры (без ЧПУ):
длина
ширина
высота
3360 мм
1710 мм
1750 мм
Масса
4000 кг
Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом 6520Ф3.(С. 52) |6|
Таблица 8
Характеристики
Параметры
Размеры рабочей поверхности стола
250×630 мм
Наибольшее перемещение стола:
продольное
поперечное
шпиндельной бабки
500 мм
250 мм
350 мм
Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола
100-450 мм
Внутренний конус шпинделя
45 мм
Число скоростей шпинделя
18 мм
Частота вращения шпинделя
31,5 – 1600 об/мин
Подача стола (продольная и поперечная)
5 – 1500 мм/мин
Скорость быстрого перемещения стола (продольного и поперечного)
5000 мм/мин
Мощность электродвигателя привода главного движения
4 кВт
Габаритные размеры
длина
ширина
высота
3050 мм
2150 мм
2185 мм
Масса (без выносного оборудования)
3700 кг
Радиально-сверлильный станок 2554.(С. 21) |6|
Таблица 9
Характеристики
Параметры
Наибольший условный диаметр сверления в стали
50 мм
Расстояние от оси шпинделя до образующей колонны
375-1600 мм
Расстояние от нижнего торца шпинделя до рабочей поверхности плиты
450-1600 мм
Наибольшее перемещение:
Вертикальное
Горизонтальное
750 мм
1225 мм
Конус Морзе отверстия шпинделя
5
Число скоростей шпинделя
21
Частота вращения шпинделя
20 – 2000 об/мин
Число подач шпинделя
12
Подача шпинделя
0,056 – 2,5 мм/об
Наибольшая сила подачи
20 МН
Мощность электродвигателя привода главного движения
5,5 кВт
Габаритные размеры
Длина
Ширина
Высота
2665 мм
1020 мм
3430 мм
Масса
4700 кг
продолжение
--PAGE_BREAK--6.2 Выбор режущего инструмента
Режущие инструменты работают в условиях больших нагрузок, высоких температур, трения и износа, поэтому инструментальные материалы должны удовлетворять особым эксплуатационным требованиям. Материал рабочей части иметь достаточную твердость и высокие допускаемые напряжения на изгиб, растяжение, сжатие и кручение.
Высокие прочностные свойства необходимы, чтобы инструмент обладал сопротивляемостью соответствующим деформациям в процессе резанья, а достаточная вязкость инструмента позволяла воспринимать ударную динамическую нагрузку. Важнейшей характеристикой является износостойкость. Чем выше износостойкость, тем медленнее изнашивается выше его стойкость по выдерживанию размеров. Это значит, что детали, последовательно обработанные одним и тем же инструментом, будут иметь минимальный разброс размеров.
Все виды режущего инструмента состоят из двух основных частей — рабочей части, содержащей лезвия и выглаживатели, и крепежной части, предназначенной для установки и крепления режущего инструмента в технологическом оборудовании или приспособлении.
Токарный отрезной резециз быстрорежущей стали, ГОСТ 18874-73 (С. 121) |6|
Таблица 10
L, мм
l, мм
H
B, мм
a, мм
r, мм
D, мм
170
60
20
6
0,8
60
Токарно-расточной резец с углом в плане φ = 95°, ГОСТ 18883-73 (С. 123) |6|
Таблица 11
h, мм
b, мм
L, мм
P, мм
n, мм
l, мм
R, мм
32
25
280
160
12
25
1
Токарный проходной прямой резец с пластинами из быстрорежущей стали, ГОСТ 18869-73 (С. 119) |6|
Таблица 12
L, мм
l, мм
H
B, мм
φ,
r, мм
m
60
30
10
75
0,5
3
Сверло спиральное с цилиндрическим хвостиком, ГОСТ 4010-77 (С. 145) |6|
Таблица 13
L, мм
l, мм
мм
95
47
11
Концевая фреза с цилиндрическим хвостиком, ГОСТ 17025-71 (С. 174) |6|
Таблица 14
d, мм
L, мм
l, мм
Число зубьев
28
121
45
4
продолжение
--PAGE_BREAK--6.3 Расчёт режимов обработки
Расчёт режимов резанья для одной операции.
Опишем один переход токарной операции 020 – расточить отверстие Ø52 на длину 28 (С. 265) |6|.
Глубина резания. При чистовом точении припуск срезается за 2 прохода. На втором проходе назначим меньшую глубину резания, чем на первом. При параметре шероховатости Ra = 2,5 (то есть Ra≥ 0,8) примем:
мм – глубина резания на первом проходе; протачиваем отверстие Ø51,2 мм,
мм – глубина резания на втором проходе; протачиваем отверстие Ø52 мм.
Подача
S. При черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки. При заданных диаметре круглого сечения резца и глубине резания определим подачу при черновом точении: S = 0,1– 0,2. Примем S = 0,2 мм/об (С. 267 Таблица 12) |6|.
Подачу при чистовом точении выберем в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца. При r = 0,8 и Ra2,5 подача S = 0,2 мм/об (С. 268 Таблица 14) |6|.
Таким образом, при проведении чернового и чистового точения величину подачи менять не требуется, то есть S = 0,2 мм/об.
Скорость резания υ. При растачивании рассчитывают по формуле:
.
Т = 30 – 60 мин. Принимаем Т = 50 мин – среднее значение стойкости при одноинструментной обработке.
Материал режущей части резца Р18 (без охлаждения).
При подаче S≤ 0,20:
Таблица 15
x
y
m
485
0,12
0,25
0,28
Данные коэффициенты приведены для наружного продольного точения. При растачивании принимаем скорость резания, равную скорости резания для наружной обработки с введением поправочного коэффициента 0,9. Окончательно:
,
,
,
(С. 270 Таблица 17) |6|.
Коэффициент является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки , состояния поверхности , материала инструмента .
.
— для алюминиевых сплавов (С. 263 Таблица 4) |6|,
— для алюминиевых сплавов (С. 263 Таблица 4) |6|,
— для марки инструментального материала Р18 (С. 263 Таблица 4) |6|.
Окончательно:
.
Тогда скорость резания при черновом точении:
м/мин.
Переведем из м/мин в об/мин, используя формулу:
об/мин.
Частота вращения шпинделя токарного станка (ближайшая меньшая):
об/мин.
Рассчитаем фактическую скорость резания по формуле:
м/мин.
С четом паспортных данных станка принимаем м/мин.
Скорость резания при чистовом точении:
м/мин.
Переведем из м/мин в об/мин, используя формулу:
об/мин.
Частота вращения шпинделя токарного станка (ближайшая большая):
об/мин.
Рассчитаем фактическую скорость резания по формуле:
м/мин.
С четом паспортных данных станка принимаем м/мин.
Таким образом, и при черновом и при чистовом точении скорость резания будет равна м/мин.
Сила резания. Силу резания Н принято раскладывать на составные силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную , радиальную и осевую ). При растачивании эти составляющие рассчитывают по формуле:
.
Постоянная и показатели степени yи n для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания (С. 274 Таблица 22) |6|:
Таблица 16
40
-
-
y
0,75
-
-
n
0
-
-
Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов (), учитывающих фактические условия резания (С. 275 Таблица 33) |6.
Таблица 17
1,08
0,44
1,82
1,1
1,4
1,4
1,0
1,0
1,0
0,93
0,82
1,0
(С. 265 Таблица 10) |6.
Для тангенциальной составляющей :
.
Для радиальной составляющей :
.
Для осевой составляющей :
.
Так как постоянная и показатели степени yи n для радиальной и осевой сил отсутствуют, рассчитаем только тангенциальную силу резания:
Н.
Мощность резания. Рассматривают по формуле:
кВт.
Мощность электродвигателя главного привода – 10 кВт. Следовательно, обработку данной детали можно сделать на выбранном станке.
продолжение
--PAGE_BREAK--