1.1 Анализ рабочегочертежа и определение показателей технологичности детали АДПолумуфта правая является составной деталью узлавходного вала (привода постоянных оборотов) привода-генератора и служит дляпередачи вращения от входного вала на дифференциал (рисунок 2.1)
/>
рисунок 1.1 — Полумуфтаправая
Входной вал получаетвращение от коробки приводов изделия через рессору. Далее через полумуфтувращение передаётся на червячный вал и дальше на дифференциал.
Деталь полумуфта праваяработает при сравнительно больших крутящих моментах и больших скоростяхсоединяемых валов (5000-8500 об/мин). При частоте
В случае неисправностипривода или генератора входной вал отключается от остальной передачи привода спомощью механизма отключения. При неисправности червячный вал, вращаемыйполумуфтой, переместится влево (под действием электромагнита) и выведетполумуфту из зацепления.
Правая часть полумуфтыработает в воздухе, а левая часть полумуфты в корпусе привода (в масле).Передача рессора-полумуфта смазывается жидкостью ИПМ-10.
Материал детали –химический состав, физико–механические характеристики, технологические свойства
Характеристика материала,из которого изготавливается деталь полумуфта правая, представлена в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Сведения оматериале деталиМарка стали
Вид поставки:
Поковки – ГОСТ 8479-70; Сорт. прокат – ГОСТ 2590-57
Полоса – ГОСТ 103-57; Загот. квадратная – ГОСТ 4693-57
Загот. прямоугольная – ГОСТ 9137-59 16Х3НВФМБ-Ш (Ди39-Ш) Химический состав, %, по ГОСТ 4543-71
Т-ра критических
точек, °С С Si Mn Cr Ni S P Cu Ас Ас3 Аr1 Ar3 0,13-0,19 0,17-0,37 0,50-0,90 2,65-3,25 0,4 — 0,8
£
,025
£
,025 £0,30 805 870 640 --- Механические свойства при 20°С Режим
термообработки Сечение, мм
/>/>
/>/>
/>
%
/>
%
/>
/> Твердость HRC Твердость HB операция t,°C охл. среда не менее отпуск 630-650 воздух не определяются ----
£
269
закалка1
закалка2
отпуск
860
780
180
воздух
масло
воздух 15 110 130 9 45 8
цемент-я
нормал-я
отпуск
закалка
отпуск
920-950
900-920
630-660
780-820
150-200
--------
воздух
воздух
масло
воздух до 150 85 110 9 35 8
Поверхн.
56-63
Сердцевины
321-420
цемент-я
закалка
отпуск
900-920
780-810
180-200
воздух
масло
воздух
до
50 107 125 12 45 12
Пов.
56-63 Сердц. ³ 360 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> Назначение. Шестерни, вал-шестерни, кулачковые муфты, пальцы и др. особо ответственные высоконагруженные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах. Предел выносливости
/>
/>
сечение,
мм
/>
/>
/> HB 63 38 150 107 125 12,0 > 360 Технологические свойства Температурные параметры ковки Охлаждение поковок, изготовленных состояние
/>
нагрева
металла,
°С
/> конца ковки, °С из слитков (С) из заготовок (З)
интенсивные
обжатия проглаживание
размер
сечения
условия
охлаждения размер сечения условия охлаждения С 1200 800 700 до 500 отжиг, переохл.
до 100
101-350
на возд.
в яме З 1200 800 700 Свариваемость
Обрабатываемость
резанием Флокеночувствительность
Трудно свариваемая.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, ЭШС.
Необходим подогрев и последующая т.о.
В состоянии после ковки при HB 156-163
/>=1,40 (твердый сплав),
/>=0,75 (быстрорежущая сталь)
Сильно
чувствительна Склонность к отпускной хрупкости Мало склонна /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Конструктивныеособенности детали – форма поверхности, точность, шероховатость, погрешностьвзаимного расположения, пути обеспечения заданных требованийКонструктивные особенности детали обусловленыусловиями ее работы в сборке.Главным конструктивным элементом детали являютсякулачки на торцевой поверхности, предназначенные для сцепления полумуфты свыходным валом привода и передачи тем самым ему вращения от входного вала.Кулачки имеют трапециевидную форму, что характерно для передачи больших крутящихмоментов при больших скоростях соединяемых валов. Число кулачков />=6.
Все внутренниеповерхности полумуфты свободные и выполнены с целью обеспечения требованияминимальной массы детали.
С точки зрения жесткостии прочности консольных конструкций форма детали и соотношение размеровэлементов достаточно рациональны.
Наиболее точнаяповерхность детали – наружная цилиндрическая — выполняется по 6 квалитету.Точность линейных размеров соответствует 11-12 квалитету. Шероховатостьбольшинства поверхностей детали />2,5 — />5.
Таким образом, анализконструктивных особенностей детали позволяет сделать вывод о возможности ееизготовления в условиях, типичных для авиадвигателестроительного производства.
Анализ технологичностидетали
Технологичностьконструкции является существенной характеристикой изделия и определяетвозможность рационального изготовления и эксплуатации детали при определенноморганизационно-техническом уровне производства. Обеспечение требований технологичностиявляется необходимым условием повышения производительности труда, рациональногоиспользования народно-хозяйственных ресурсов, повышения темпов ускорениянаучно-технического прогресса.
Качественная оценкатехнологичности.
1. Технологичность поматериалу детали. Деталь изготовлена из конструкционной стали 16Х3НВФМБ-Ш(Ди39-Ш), имеющей достаточно высокую стоимость и высокие механические свойства.Применение данной марки стали обусловлено условиями работы детали, именнодлительным временем работы под действием ударных нагрузок и при отрицательныхтемпературах.
Химический состав сталиприведен в таблице 2.1. Наличие Ni указывает на необходимость соответствующейтермической обработки перед обработкой резанием. Содержание в стали Mn до 0,5%ведет к повышению прочности стали и снижению ее пластичности, вследствие чегообработка улучшается. Содержание в стали Si до 0,37% снижает ееобрабатываемость и уменьшает возможность получения требуемой шероховатости.
Механические свойствастали приведены в таблице 2.1. Отличительная особенность этой стали – это весьмавысокие механические характеристики в больших сечениях, которые достигаютсясоответствующей термической и химико-термической обработкой.
Таккак деталь обрабатывается резанием, то применительно к задаче обеспечениятехнологичности интерес представляет определение относи- тельного уровняскоростей резания, при котором целесообразно производить обработку данногоматериала, а также возможности получения требуемой шероховатости обработанныхповерхностей.
Уровеньцелесообразных скоростей резания оцениваем коэффициентом обрабатываемости />.
Пониженнаяобрабатываемость материала при обработке резцом из быстрорежущей стали />=0,75; при этомбез особых затруднений можно получить требуемую шероховатость поверхности. Приобработке стали резцом из твердого сплава, обрабатываемость оценивается какхорошая />=1,40.Также требуемая шероховатость достигается без особых затруднений [32, с.486,т.64].
Заменителемданной стали может служить сталь 15Х12ВНМФ, подобная по физико-механическимсвойствам.
2.Технологичность по геометрической форме, точности и качеству поверхностей.
Основнымиконструктивными требованиями к детали данного типа являются точностьдиаметральных размеров, концентричность наружных и внутренних рабочихповерхностей, параллельность торцов и их перпендикулярность основнойгеометрической оси детали.
Рациональноевыполнение указанных требований возможно после анализа технологичностигеометрической формы изготовляемой детали.
Деталь имеет достаточносложную ступенчатую форму с множеством канавок конструктивного иэксплуатационного назначения.
Следующим критериемтехнологичности является трудоемкость получения геометрических размеров ишероховатости поверхности. Трудоемкость механической обработки тем выше, чемвыше требования по точности и качеству к обрабатываемым поверхностям.
Детальимеет невысокое качество поверхностей. Средний квалитет точности определяем поформуле
/>,
где/> – числоразмеров соответствующего квалитета. Тогда
/> 10,65
Средняяшероховатость определяется как
/>,
здесь/> — числоповерхностей соответствующей шероховатости. Получаем
/> 4,135
Большинствообрабатываемых поверхностей с точки зрения обеспечения точности и шероховатостине представляет технологических трудностей.
3. Технологичностьназначения базовых поверхностей и простановка размеров.
Рациональный выборбазовых поверхностей во многом зависит от конструкции детали, дает возможностьобеспечить правильную работу изделия и повысить ее технологичность.
От простановки размеров взначительной мере зависит наиболее рациональная и экономичнаяпоследовательность технологических операций, конструкция приспособлений,средств измерения.
Геометрическая формаполумуфты правой задана на чертеже минимальным количеством размеров,необходимых и достаточных для ее изготовления и контроля, при этом основныеразмеры увязаны с конструкторскими и технологическими базами детали, что технологично.
2. Количественная оценкатехнологичности
Уровеньтехнологичности по точности оцениваем по формуле
/>,
где/> - среднийквалитет точности обработки изделия, вычисленный выше, />10,65. Тогда
/> 0,906
Этодостаточно высокий показатель. По этому показателю деталь технологична, т.к. />>0,8 [8,с.47].
Уровеньтехнологичности по шероховатости поверхности определяем следующим образом
/>,
здесь/> - средняяшероховатость поверхностей детали, />4,135. Получаем
/> 0,24
Поэтому показателю деталь также технологична, поскольку />
Коэффициентиспользования материала
/>,
где/> — массаготовой детали, />0,185 кг; /> — масса заготовки, />0,72 кг. Тогда
/>
2.1 Выбор и обоснованиеметода, оборудования и параметров формообразования заготовки
Решение задачиформообразования детали в любом производстве целесообразно перенести назаготовительную стадию и тем самым снизить расход материала, уменьшить долюзатрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали. Очень важноправильно выбрать заготовку и назначить оптимальные условия ее изготовления.При этом необходимо учитывать технологические свойства материала,конструктивную форму и размеры детали, а также программу выпуска.
Поскольку в данной работевыполняется проектирование плана технологического процесса изготовления деталив условиях серийного производства, то к методу формообразования заготовкипредъявляются следующие требования:
— дешевизна процессаизготовления (исходя из расчета стоимости на одну заготовку)
— высокий коэффициентиспользования материала;
— высокаяпроизводительность метода.
Штамповкой невозможно изготовитьотверстие диаметром 23 мм и переход с диаметра 28 мм на 21 мм. Экономия материала при изготовлении заготовки штамповкой будет незначительной посравнению с заготовкой из сортового проката. Экономия материала не покроетзатраты на оснастку и оборудование, необходимое для изготовления заготовкидетали штамповой.
Исходя из этого, исходнойзаготовкой для получения детали полумуфты правой выберем пруток.
2.2 Выбор итехнико-экономическое обоснование этапов технологического процессаизготовления, комплектов технологических баз, методов и последовательностиобработки поверхностей детали
В основу разработкитехнологических процессов положены три принципа: технический, экономический иорганизационный.
В соответствии с техническимпринципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечитьвыполнение требований чертежа и технических условий на изготовление данногоизделия. К ним относят точность деталей, качество поверхностей деталей машин,технологичность деталей и конструкций.
Детали характеризуетточность размеров, формы и взаимного положения в пространстве отдельных ееконструктивных элементов. В зависимости от требования конечной точности иусловий работы деталей в узле назначают точность изготовления отдельныхдеталей, т.е. обеспечивают математическую связь между замыкающим звеном в тойили иной сборочной единице и ее составляющими звеньями. При этом, чем вышетребуемая точность замыкающего звена, тем с более высокой точностью должны бытьвыполнены размеры деталей – звеньев размерной цепи. Методы достижения требуемойточности замыкающих звеньев изложены в ГОСТ 16319-80.
Качество поверхностейдеталей авиационного двигателя определяется геометрическими ифизико-механическими параметрами. К геометрическим параметрам относитсяотклонение формы (ГОСТ 26642-81), волнистость и шероховатость (ГОСТ 2789-73). Кфизико-механическим параметрам относятся твердость, глубина и интенсивностьупрочнения, величина и характер внутренних напряжений. Часть этих параметров(например, шероховатость поверхности и твердость) оговаривается на рабочихчертежах деталей. Другие показатели (например, глубина и интенсивностьупрочнения, величина и характер залегания внутренних напряжений), ввидуотсутствия надежных средств цехового контроля, обычно не находят отражения втехнических условиях. Однако знание характера влияния этих параметров надолговечность деталей позволяет при разработке технологических процессовположительно влиять на качество отдельных деталей и машин в целом за счет примененияметодов упрочняющей технологии или соответствующих режимов обработки, геометриирежущего инструмента и пр.
В соответствии сэкономическим принципом изделия должны изготовляться с минимальными затратамитруда и издержками производства. Для этого необходимо обеспечить следующее:
1. Заготовки по форме иразмерам должны приближаться к готовым деталям. Степень приближения зависит отпрограммы выпуска; при большой программе приближение должно быть максимальным.В этом случае припуски на обработку и объем последующей механической обработкибудут минимальными.
2. Схемы базированиядетали должны обеспечивать максимальную простоту и надежность конструкцииприспособлений.
3. Припуски на чистовую,черновую и окончательную обработку должны быть рационально распределены.
4. Последовательность иструктура операций должны выбираться так, чтобы качественное изготовлениедеталей происходило при минимальных затратах времени и материальных средств.При этом необходимо применять современные методы и виды обработки.
5. Оборудование должнобыть высокопроизводительным и мощным, позволяющим сконцентрировать большоеколичество переходов, одновременно использовать большое число режущихинструментов, механизировать и автоматизировать вспомогательные работы.
6. Технологическая оснасткадолжна быть высокопроизводительной, эффективной, точной, с минимальным временемна установку и снятие заготовок.
7. Режущий и мерительныйинструмент должен быть стандартным и широко распространенным.
8. Режимы резания должныбыть оптимальными, т. е. при обработке максимально используют мощность станка истойкость режущего инструмента.
9. Нормы времени должныбыть технически обоснованными.
В соответствии сорганизационным принципом изготовление детали должно осуществляться в условиях,обеспечивающих максимальную эффективность производства, а именно:
1. Форма организациитехнологического процесса должна соответствовать типу производства.
2. Размещениеоборудования на участке должно обеспечивать непрерывное изготовление изделия иминимально протяженные пути транспортировки.
3. Каждое рабочее местодолжно соответствовать требованиям научной организации труда исанитарно-гигиеническим нормам.
4. Обеспечение рабочихмест заготовками, инструментом, смазочно-охлаждающими жидкостями, уборкойстружки должно быть своевременным.
Для этой стадии проектирования рациональнаопределенная последовательность решений.
1. Составление укрупненного планаобработки заготовки, устанавливающего рациональную последовательность формообразующихопераций. При этом в качестве отправной точки могут быть использованы заводскойили типовой технологический процессы, либо рекомендации литературных источниково разделении технологического процесса на этапы с указанием их содержания ипоследовательность, либо укрупненная типовая схема рациональнойпоследовательности этапов обработки заготовки, обобщающая многолетний опытмашиностроения.
2.Выявление конструкторских базрасположения поверхностей и отсчета координатных размеров и связей с ними исходныхповерхностей заготовки и необрабатываемых поверхностей детали. Проверкавозможности использования при базировании на первых операциях необрабатываемыхповерхностей детали для материализации скрытых основных баз, а также исходныхповерхностей заготовки в качестве технологических баз для обработки явныхосновных баз. Принятие предварительных решений (после выполнения первыхопераций) о возможности совмещения технологических баз с конструкторскими или оцелесообразности применения специальных технологических баз.
3.Установление технологических комплексовповерхностей, представляющих собой совокупность поверхностей, которые следуетобработать с единой установочной базы.
Одной из наиболее сложныхи принципиальных задач проектирования технологических процессов механическойобработки является назначение технологических и измерительных баз. Отправильного выбора технологических баз в значительной мере зависят фактическаяточность выполнения размеров, заданных конструктором; правильность взаимногорасположения обрабатываемых поверхностей; степень сложности приспособлений,режущих и измерительных инструментов; общая производительность обработкизаготовок.
Исходными данными привыборе баз являются: рабочий чертеж детали, технические условия на ееизготовление, вид заготовки и состояние ее поверхностей, желаемая степеньавтоматизации. Перед выбором баз для конкретной операции необходимо четкосформулировать задачи, которые должны быть решены в результате выполненияданной операции. Эти задачи вытекают из чертежа и технических условий наизготовление данной детали.
Выбор баз производитсяисходя из размерных связей между поверхностями. Это находит отражение впринципах совмещения баз и постоянства баз, соблюдение которых обеспечивает формированиенаиболее коротких размерных цепей.
Технологические базы должны иметьточность не ниже, чем у обрабатываемых поверхностей. Для большинства операцийэто требование соблюдается, и такие базы называют чистыми.
Исключение составляютпервые операции каждого этапа, базы для которых подготовлены на предшествующемэтапе и уступают по точности и качеству обрабатываемым поверхностям.
Это объясняется некоторойспецифичностью задач решаемых на первой операции. Их можно определить следующимобразом:
— установить связи,определяющие расстояния и повороты поверхностей, получающихся при обработке,относительно поверхностей остающихся необработанными;
— равномерно распределитьимеющиеся припуски между обрабатываемыми поверхностями.
Выбору баз на первойоперации предшествует определение поверхностей, которые будут использоваться вкачестве баз на последующих операциях.
Черновые базы могут бытьиспользованы на каждом этапе только один раз и для координации только одной изобрабатываемых поверхностей.
Почти всегда возможнареализация нескольких вариантов базирования. Но обычно при выборе базруководствуются следующими рекомендациями:
1. Базы должныобладать достаточной протяженностью.
2. Заготовка должназанимать в приспособлении надлежащее ей положение под действием собственноговеса, а не в результате приложения зажимных усилий.
3. Базовыеповерхности должны быть чистыми для обеспечения однозначности базирования. Недопускается использовать поверхности со следами разъема штампов, литейных форм,остатками литниковой системы
Помимо формообразующихопераций при составлении плана технологического процесса необходимо оговоритьналичие термических, гальванических, слесарных, контрольных и другихвспомогательных операций. Также необходимо установить технологические комплексыповерхностей, которые следует обрабатывать с одной установочной базы (обычноэто поверхности, связанные жёсткими допусками на взаимное положение).
План технологическогопроцесса в виде операционных эскизов составляют по рабочему чертежу детали.Такой план является результатом решения всех основных технологических задач. Имустанавливается границы между операциями и последовательность операций втехпроцессе, установочные и исходные базы, схемы закрепления заготовки.
Для данной детали полумуфта праваябыло признано наиболее целесообразным разбиение технологического процесса напять этапов, а именно:
1. Заготовительный этап. Исходнойзаготовкой для получения детали полумуфты выберем пруток. На заготовительномэтапе точность поверхностей соответствует 14 квалитету и шероховатость — Rz=80мкм.
2. Черновой этап. На этом этапепроизводится первичное формообразование поверхностей полумуфты. Определяетсяобщая конфигурация поверхностей. Этот этап в механической обработкехарактеризуется большой величиной снимаемых припусков, большими числами подач,большими силами резания при относительно невысоких скоростях резания. Начерновом этапе используются станки с числовым программным управлением (ЧПУ),обеспечивающие приемлемую точность перемещения режущего инструмента с учетомдостаточно сложной траектории движения при достаточно больших силах резания. Приобработке данной детали наиболее характерная операция – токарная. Припроектировании чернового этапа также учитывалась нежелательность совмещения водной операции токарных и расточных переходов и соответственно инструментов. Припроектировании чернового этапа соблюдалось правило единой установочной базы –на черновом этапе (как и во всем технологическом процессе изготовления)используются два комплекта установочных баз. Достигаемая точность поверхностейсоответствует 11-12 квалитету при шероховатости поверхностей Rz=40 мкм.
3. На получистовом этапе уточняетсяформа поверхностей. Контур детали начинает приобретать формы, близкие кготовым. Ряд поверхностей на этом этапе обрабатываются окончательно идальнейшей обработке не подлежат. После получистового этапа следуеттермообработка, призванная уменьшить напряжения в материале детали, возникающиепри последующих операциях. При термообработке на поверхности детали можетобразовываться оксидная пленка, обладающая значительной твердостью. При этоммогут возникать проблемы с дальнейшей обрабатываемостью детали металлическиминструментом. Для удаления окисной пленки с поверхности детали применяетсятравление в растворах щелочей или кислот. На получистовом этапе достигаемаяточность соответствует 9-10 квалитетам, а шероховатость поверхности достигаетRa=2,5 мкм.
4. На чистовом этапе детальприобретает форму максимально соответствующую готовому изделию. Большинствоповерхностей приобретают параметры поверхности, заданные непосредственнорабочим чертежом детали. Наиболее характерны для этого этапа чистовые токарныеи шлифовальные операции. Режимы резания на этом этапе характеризуютсядостаточно большими скоростями, при небольших величинах подач. Такжесравнительно маленькую толщину имеют снимаемые припуски. На чистовом этапедостигается точность по 8-7 квалитетам и шероховатость Rа=1,25 мкм.
2.3 Расчёты, оптимизацияи обоснование потребного количества технологических операций (переходов) формообразованияповерхностей-представителей детали АД
Анализ назначения детали,ее конфигурации и конструктивных особенностей, обоснование возможного способаполучения заготовки для заданной производственной программы и определениепримерного объема механической обработки позволяют начать работу надпроектированием технологического процесса.
При проектированиитехнологического процесса необходимо разработать графический план обработкизаготовки, установить состав и последовательность операций, указав для каждой обрабатываемыеповерхности, методы их обработки, характеристики точности и схемы установки.
/>
Рисунок 2.2 Схеманумерации поверхностей полумуфты правой
Основными поверхностямиполумуфта сопрягается в машине отвечающими им основными поверхностями другихдеталей.
Остальные поверхностиявляются свободными и подобных функций не выполняют. Однако с позициимеханической обработки общим признаком основных поверхностей нужно считать неотмеченную выше роль поверхности в агрегате, а то, что эти поверхности имеютзначительно более высокую, чем другие, заданную точность обработки.
Примерноеколичество операций обработки основной поверхности можно определить по следующимформулам:
-из условия обеспечениязаданной точности размера
/>,
где/> — допускразмера заготовки, мкм;
/> — допускразмера детали, мкм;
/> - коэффициент,его значение выбирают из диапазона (0,35…0,55). Обычно принимают />0,45.
-из условия обеспечениязаданной шероховатости поверхности
/>,
где/> — шероховатостьповерхности заготовки, мкм;
/>-шероховатость поверхности детали, мкм;
/> -коэффициент, значение выбирают из того же диапазона. Обычно принимают />0,40.
Врезультате выявляется как количество операций обработки основных поверхностей,так и методы, необходимые для выполнения каждой операции.
То же самое будетсправедливо и для любой свободной поверхности. Разница лишь в том, что ввидумалой точности свободной поверхности количество операций ее обработкиполучается меньшим.
В качестве примерапроизведем расчет наружной цилиндрической поверхности 10, координированнойразмером Ø35k6.
Шероховатостьповерхности, заданная чертежом детали, составляет />1,25. Шероховатость поверхностиисходной заготовки (после штамповки) принимаем равной />=80.
Числопереходов, необходимое для обеспечения заданной точности размера, определимследующим образом:
/> 3,7
Потребноедля достижения заданной шероховатости число переходов равняется:
/> 3,01
Принимаемколичество ступеней обработки равное 3, />4.
Заданнаяточность размера цилиндрической поверхности 10 достижима в результате принятогоколичества ступеней обработки. Шероховатость заготовки поверхности должнаизменяться по переходам следующим образом: по параметру /> 20 — 10 — 5 — 2,5 — 1,25. Точность поверхности заготовки должна изменяться по переходам IT14 – h12– h10 – h8 – k6
Формируемвозможный вариант обработки:
1) Точениечерновое – h12, />10;
2) Точениеполучистовое – h10, />5;
3) Точениечистовое – h8, />2,5;
4) Шлифование– k6, />1,25;
Аналогичнопроизводим расчеты и прорабатываем варианты обработки других поверхностейдетали. Результаты сводим в таблицу 2.2.
2.4 Разработка,обоснование, оптимизация и оформление сводной карты и предварительного планатехнологического процесса изготовления полумуфты правой
В настоящее времябольшинство вновь создаваемых технологических процессов создаются в электронномвиде. Этому способствуют достоинства электронных носителей и способов обработкиинформации:
— возможностьсоздания и копирования в кратчайшие сроки (определяемые производительностьюкомпьютера) больших объемов информации;
— более высокаядолговечность электронных носителей информации (CD-ROM) по сравнению саналогичными бумажными;
— хранимаяинформация занимает значительно меньшие физические объемы, не являетсяпожароопасной;
— возможностьобъединения различных компьютеров в единую локальную сеть с возможностью обменаданными, что ускоряет процесс проектирования;
— простотавнесения изменений во все экземпляры документа, вне зависимости от места егонахождения;
— возможностьструктурирования пользователей по правам доступа;
— возможностьработы с отдельными различными частями документа одновременно несколькихпользователей без повреждения исходного образца и т.п.
Вышеперечисленныедостоинства свидетельствуют о преимуществе виртуальных способов храненияинформации перед физическими в условиях современного общества.
Для большинствапредприятий современной промышленности хранение всей документации, в том числеи технологической, в виртуальном виде стало обязательной к исполнению нормой.
Технологическиепроцессы в электронном виде легче создавать и, при необходимости,корректировать.
В качестве основыпри выполнении электронной версии плана технологического процесса изготовлениявала винта была принята предварительная версия, разработка которой изложена вп.п. 2.3, 2.4. При создании технологического процесса был использован пакетавтоматизированного компьютерного проектирования Компас 7+.
При созданииэлектронной версии исходный технологический процесс был несколькоусовершенствован и откорректирован – было окончательно определено место исодержание вспомогательных операций в общем плане технологического процесса(были добавлены слесарные операции и несколько изменен порядок их следования).
Также былоопределено общее место операций термообработки, окончательно выбран тип иназначение термообработки.
2.5 Расчёты припусков на обработку иоперационных размеров-диаметров всех цилиндрических поверхностей нормативнымметодом
полумуфтаправый деталь поверхность
В случае расчётаприпусков нормативным методом рекомендованный припуск 2Zрек не вычисляется посоставляющим, а назначается из таблиц по рекомендациям [3, с.112]. Заполнениевсех последующих граф начинается с последней ступени обработки, для которойрасчетный размер равен размеру готовой детали.
Расчётные значенияразмеров для вала на предшествующих ступенях обработки определяются как суммарасчётного размера Dрасч и соответствующего ему рекомендованного припуска 2Zрекна данной ступени обработки:
/>
Расчётные значенияразмеров для отверстия на предшествующих ступенях обработки определяются какразница расчётного размера Dрасч и соответствующего ему рекомендованного припуска2Zрек на данной ступени обработки:
/>.
Минимальный припуск 2Zminна данной ступени обработки считается, как разница между рекомендованнымзначением припуска на данной обработке и допуском на размер на предшествующейобработке:
/> .
Принятый припускпринимается исходя из условия:
/> /> для лезвийного инструмента
/> /> для доводочных операций.
Все данные сводим втаблицу 2.3.
2.6 Расчёты припусков наобработку и операционных размеров-диаметров цилиндрических поверхностейрасчётно-аналитическим методом
При расчетно-аналитическомметоде рассчитывают минимальный припуск для тел вращения на диаметр определяютпо следующей зависимости[3, с.96] :
2zmin=2*(Rzi-1+hi-1+/>), где
- Rzi-1 – высотанеровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего перехода,мкм;
- hi-1 – глубина дефектногоповерхностного слоя, возникшая на предшествующем переходе [3, с.89], мкм;
- Di-1 – пространственные отклонения,возникшие на предшествующем переходе, мкм:
D = />;
где
- Dкор и Dсм – пространственные отклонения, обусловленныесоответственно короблением заготовки и смещением ее элементов [3, с.108];
Δкор= Δкор*Ку;
Δсм=Δсм*Ку,
где
- Ку – коэффициент уточнения[3, с.18];
- ei – погрешность установки на даннойоперации [3, с.20];
e=eб+eз,
где
- eб и eз – погрешность базирования и закреплениясоответственно.
Расчетный припускопределяется:
2zном=2zmin+Тi-1,
при этом используетсятолько отрицательная часть припуска заготовки.
Операционные размерыопределяются по следующим формулам:
- для наружнойповерхности:
Dp.i-1=Dmax i+2zном i;
Dmin i= Dmax i-Ti;
2zmax i= Dmax i-1- Dmini;
2zmin= Dmin i-1- Dmax i
- для внутренней поверхности:
Dp.i-1=Dmшт i-2zном i;
Dmax i= Dmin i+Ti;
2zmax i= Dmax i- Dmini-1;
2zmin= Dmin i- Dmax i-1.
Расчеты поверхностейприведены в таблице 2.4
Проанализировав, можносделать вывод о примерной равноценности обоих методов расчета припуска –расчетно-аналитическом и нормативном. У каждого из этих методов есть свояобласть применения и, в целом, они дают весьма сходные результаты.Принципиальное их отличие в способе назначения. Расчетно-аналитический методпытается работать с «реальными» величинами, которые могут отличаться приразличных типах производства, используемого технологического оборудования и,даже, для различных деталей. Применение расчетно-аналитического метода болееоправдано при массовом производстве, где есть возможность с максимальнойполнотой учесть все разнообразные факторы, влияющие на деталь, что компенсируетего повышенную трудоемкость. Нормативный метод базируется на уже существующихнормативах, которые соединяют в себе весь многолетний опыт наблюдения ианализа. Он проще для употребления, дает весьма достоверные результаты, однакоменее экономичен (результаты расчета припусков расчетно-аналитическим методомдают, как правило, несколько меньшую величину) и часто не учитывает спецификуконкретной детали или конкретных условий производства. При серийном и единичномтипах производства предпочитают пользоваться нормативным методом.
2.7 Расчёты припусков на обработкуоперационных размеров-координат плоских торцевых поверхностей расчётно-аналитическимметодом
Припуски при обработке торцевыхповерхностей рассчитываются по формуле:
/>;
где /> - шероховатостьповерхности, полученная на предшествующей операции, мкм;
/> - глубина дефектногоповерхностного слоя, полученная на предшествующей операции, мкм;
/> - пространственные отклонения напредыдущей операции, мкм;
/> - погрешность установки на даннойоперации, мкм.
Для примера рассмотрим расчет припусковпереднего торца 5:
- черновое точение: Rz=80мкм, h=60мкм;
- чистовое точение: Rz=40мкм, h=15мкм;
Пространственное отклонение,обусловленное короблением заготовки, можно не учитывать ввиду малойпротяженности торцевых поверхностей.
Погрешность установки e в осевом направлении по данным[3, с.20, т.1] составляют:
- черновое точение: e=50мкм;
- чистовое точение: e=30мкм;
Отсюда, минимальный припуск на:
- черновое точение: Zi min = 80+150+0+50 = 280 мкм;
- чистовое точение: Zi min = 40+60+0+30 = 85 мкм;
Результаты расчета припусков надругие поверхности приведены в таблице 2.5
2.8 Разработка,выполнение и анализ размерной схемы формообразования и схем размерных цепейплоских торцевых поверхностей полумуфты
Для расчетамежоперационных и общих припусков, операционных размеров торцевых поверхностейи допусков на них разрабатывают размерную схему технологического процессаобработки этих поверхностей и разрабатывают соответствующие технологическиеразмерные цепи.
Размерную схему процессаразрабатывают на основе плана технологического процесса. Для этого вычерчиваемконтур готовой детали, указываем в направлении торцов слои межоперационныхприпусков на обработку. Указываем расстояние между торцевыми поверхностямиразмерами Адет, Bдет, Cдет в соответствии с координацией размеров на рабочемчертеже с учетом количества обработок торцевых поверхностей, условно показываемоперационные припуски и соответствующие размеры заготовки Aзаг., Bзаг, Cзаг.Все исходные, промежуточные и окончательные торцевые поверхности нумеруем попорядку слева на право от 1 до n. Через нумерованные поверхности проводимвертикальные линии, затем в зонах номеров соответствующей операции, междувертикальными линиями начиная с последней операции с учетом эскизов установки иобработки плана технологического процесса, указываем технологические размеры,получаемые при выполнении каждой операции соответствующими буквами. Операционныеразмеры представляем в виде стрелок с точкой. Точка совмещается с установочнойбазой, а стрелка с поверхностью, обработанной в данной операции.
Справа от размерной схемыдля каждой операции выявляем и строим схемы технологических размерных цепей.Выявление размерных цепей по размерной схеме начинаем с последней операции.Построение выполняем таким образом, чтобы в каждой новой цепи был неизвестентолько одно звено. И так до получения всех операционных размеров и размеровзаготовки с допусками и предельными отклонениями.
После построенияразмерной схемы обработки торцевых поверхностей делаем проверку. Оназаключается в том, что сумма начерченных конструкторских размеров и припусковравна сумме операционных размеров и числу размеров заготовки.
Размерная схемапредставлена на чертеже 2006.СТАТЫЛ.243-03
2.9 Расчёты и оптимизацияприпусков на обработку и операционных размеров-координат торцевых поверхностейс использованием методов теории графов размерных цепей
Для выявления сложныхразмерных цепей целесообразно построение графа размерных связей, которыйначинают с технологической установочной базы первой операции обработкирезанием. Технологические базы всех операций должны быть непосредственносвязаны между собой размерами. Чтобы построить дерево необходимо выбратькакую-либо вершину. Первоначально выбранная вершина называется корневой.Построение дерева может начинаться с любой вершины. Если принять поверхностизаготовки и детали за вершины, а связи между ними (размеры) за ребра, топроцесс обработки детали, начиная с заготовки до готовой детали можнопредставить в виде двух деревьев – исходного и производного, соответственно.Дерево с конструкторскими размерами и размерами припусков на обработкуназывается исходным, а дерево с технологическими размерами – производным. Еслиоба этих дерева для конкретной детали совместить, то такой совмещенный граф взакодированной форме позволяет представить геометрическую структурутехнологического процесса обработки рассматриваемой детали. В таком графе всеразмерные связи и технологические размерные цепи из неявных превращаются вявные. Появляется возможность, не прибегая к чертежу детали, а пользуясь толькоэтой информацией, носителем которой является совмещенный граф, производить всенеобходимые исследования и расчеты. Любой замкнутый контур на совмещенномграфе, состоящий из ребер исходного и производного деревьев, образуеттехнологическую размерную цепь. В ней ребро исходного дерева являетсязамыкающим звеном, а ребра производного дерева являются составляющими звеньями[4, с.28].
За основу при построенииисходного и производного деревьев берут размерную схему процесса формированияторцевых поверхностей.
Сначала строимпроизводное дерево, а затем – исходное дерево.
Перед построением совмещенного графа необходимопроверить:
а) на размерной схеме технологическогопроцесса количество операционных размеров, учитывая размеры заготовки, должноравняться количеству конструкторских размеров, включая общее количествоприпусков;
б) к каждой поверхности должна подходитьодна и только одна стрелка.
После проверкиправильности построения деревьев их совмещают так, чтобы вершины с одинаковыминомерами совпали. Совмещенный граф производного и исходного деревьев и являетсяграфом технологических размерных цепей.
Граф размерных цепей представлен чертеже2006.СТАТЫЛ.243-04
Уравнения размерных цепейзаносим в таблицу 2.6
Таблица 2.6 № Уравнения размерных цепей Искомый размер 1 Dдет=D160 D160 2 Z8-9= D90-D160 D90 3 Bдет=B80 B80 4 Z4-5= B60-B80 B60 5 Aдет= A50-Bдет A50 6 Z12-13= A40-A50 A40 7 Z2-3=A30-A40 A30 8 Z13-14=A20-A30 A20 9 Z1-2= HЗАГ -A20 HЗАГ 10 Сдет=C40 C40 11 Z6-7=C40-C20+А30-А40 C20 12 Eдет= E90 E90 13 Z10-11= E90-E30+ A40-A50 E30
Результаты расчета уравнений размерныхцепей торцевых поверхностей сводим в таблицу 2.7.
2.10 Проектирование и выполнение чертежазаготовки полумуфты правой
Учитывая назначение и условия работы детали, ее конфигурацию,свойства материала и тип производства (серийное), а также типовые рекомендации,в качестве заготовки был выбран пруток.
Исходя из предполагаемой конфигурациизаготовки, разработанной ранее с учетом принятого метода ее получения, ирассчитанных с помощью расчетно-аналитического и нормативного методов размеровзаготовки, выполняем чертеж заготовки полумуфты правой 2006.СТАТЫЛ.243-05 вмасштабе 1:1 на листе формата А4
2.11 Формирование окончательного планамаршрутно-операционного технологического процесса
Первичное формирование плана технологического процессаобработки полумуфты осуществлялось в домашнем задании осеннего триместра. Прирасчетах припусков и анализе технологического процесса с использованиемприкладной теории графов план пересматривался с точки зрения его оптимизациидля получения наибольшей эффективности, т.е. получения заданных параметровточности поверхностей с минимальными затратами.
При пересмотре структуратехнологического процесса подверглась усовершенствованиям и изменениям:
- были добавленыформообразующие операции – введена заготовительная операция на которойпроизводится раскрой сортового прутка на заготовки;
- введениетермических операций после;
- измененоколичество и общее расположение по технологическому процессу дополнительныхопераций – контрольных, слесарных.
Все сделанные изменения,несмотря на некоторое увеличение общего количества операций, повысили общуюэкономичность технологического процесса.
Уточненная и измененнаяверсия плана технологического процесса выполнена в электронном виде с помощьюсистемы компьютерного проектирования КОМПАС 7+, представлена в чертеже 2006.СТАТЫЛ.243-06,формат А1.
Маршрут обработкиповерхностей полумуфты.
005 Заготовительная;
010 Термообработка;
020 Токарная с ЧПУ;
030 Токарная с ЧПУ;
040 Токарная;
050 Токарная;
060 Токарная;
070 Притирочная;
080 Шлифовальная;
090 Токарная;
100 Зубодолбёжная;
110 Зубошлифовальная;
120Универсально-фрезерная;
130 Фрезерная;
140 Фрезерная;
150 Термообработка;
160 Токарная;
170 Термообработка;
180 Шлифовальная;
190 Токарная;
200 Токарная;
210 Токарная;
220 Токарная;
230 Токарная;
240 Токарная;
250 Токарная;
260 Шлифовальная;
270 Шлифовальная;
280 Слесарная;
290 Слесарная;
300 Контрольная;
310 Наружный осмотр,окончательный контроль, приемка детали.
Заполнение нормативнойдокументации.2.12 Разработка и оформление комплекта технологическойдокументации, в т.ч.: все маршрутные, 5 операционных карт и 5 операционныхэскизов2.12.1. Точение
Расчет режимов резания проводимдля токарной операции № 060.
/>
Рисунок 2.3
05 – Точить поверхность 10
1.Выбор оборудования.
Для данной операции выбираем станок 16Б04Aтокарно-винторезный [6, с.16, т.9]. При выборе станка принимаем во вниманиемощность необходимую для резания и максимальный диаметр обрабатываемой детали.Технологические характеристики
Наибольший диаметробрабатываемой заготовки: 39,9
Наибольшая длинаобрабатываемой заготовки, мм 98,6
Частота вращенияшпинделя, об/мин 320-3200
Число скоростей шпинделя бесступенчатоерегулирование
Подача суппорта:
продольная, мм/мин 0,01-0,175
поперечная, мм/мин 0,005-0,09
Мощность электродвигателяглавного привода, кВт 1,2
Габаритные размеры:
длина, мм 1310
ширина, мм 690
высота, мм 1360
Масса, кг 1245
2. Выбор и обоснованиережущего инструмента.
Так как обрабатывается наружная и прилегающая к ней торцоваяповерхности, то выбирается токарный проходной отогнутый резец с пластинами изтвердого сплава по ГОСТ 18868-73 [6, с.119, т.4]. Материал резца — твердыйсплав Т15К6.
/>
Рисунок 2.4
Эскиз резца приведен нарисунке Основные параметры резца:
H = 16 мм; B = 10 мм; L = 100 мм; m = 8 мм; R = 0,5 мм; a=8 мм;
3. Определение величиныподачи инструмента.
Назначим подачу [6,с.266, т.11] S = 0,5 мм/об. Т.к. станок имеет бесступенчатое регулированиеподач, то принимаем выбранное значение подачи /> мм/об
4. Выбор периодастойкости инструмента.
Выберем период стойкостиинструмента, учитывая, что ведется черновая обработка Т = 60 мин.
5. Определение общегопоправочного коэффициента Kv.
Определим общийпоправочный коэффициент:
/>,
где /> — коэффициентобрабатываемости стали,
/>;
/>, /> [6, с.262, т.2],
/> — коэффициент, учитывающий влияниеинструментального материала на скорость резания [6, с.263, т.6], />=1,0;
/> - коэффициент,учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания [6,с.263, т.5], />=0,9;
/> — коэффициенты, учитывающиевлияние параметров резца на скорость резания [6, с.271, т.18], />
/>.6.Расчет скорости резания.
Определим скоростьрезания по формуле [12, с.265]:
/>,
где />; x=0,15;y = 0,35; m =0,20 [12, с.269, т.18],t-глубина резания, S-подача,
/>м/мин
7. Расчет частотывращения заготовки и действительной скорости резания.
/>
8. Расчет силы резания
Расчет силы резанияосуществим по формуле [6, с.271]:
/>,
где />; x = 1,0; y = 0,75; n =-0,15 [6, с.273, т.22],
t = 3,25 мм – глубина резания,
/>,
где /> - коэффициент,учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости[6, с.264, т.9],
/> — коэффициенты, учитывающиевлияние геометрических параметров режущей части инструмента на силы резания [6,с.275, т.23],
/>;
/>
9. Определим крутящиймомент
Определим крутящий моментпо формуле [6, с.271]:
/>.
10. Расчет мощностипривода станка
Расчет мощности приводастанка производим по формуле:
/>,
где /> - механический КПДстанка,
/> - эффективная мощностьстанка,
/>,
/>,
11. Произведем расчетвыбранных элементов режима резания:
/>,
1,2 > 1,172 – условиевыполняется.
12. Расчет основноговремени точения
Расчет основного времениточения производим по формуле:
/>
где S-подача исходя изхарактеристик станка, />-длины обработки, подвода,врезания и перебега
/>.
Подрезать торец 9
1. Выбор инструмента.
Для подрезки торцавыбираем токарный подрезной отогнутый резец с пластинами из твёрдого сплава поГОСТ18880-73 (2, стр.121, т.8), материал резца – Т15К6. Эскиз резца представленна рисунке 2.5
/>
Рисунок 2.5
H=16; B=12; L=100; m=5;a=12; r=1
2. Определение глубинырезания.
При черновом точенииглубина резания принимается равной припуску на обработку. t=z=0,35мм.
3. Определение подачи.
S=0,4 (мм/об) (2,стр.266, т.11).
4. Определение скоростирезания.
Скорость резания приточении рассчитывают по формуле:
/>;
Где Т=60 мин, Сv=47,x=0,15, y=0,35, m=0,20;
/>;
где />, (2. стр.261, т.1);
/>, (2. стр.263, т.6);
/>, (2. стр.263, т.5);
/>;
Таким образом, скоростьрезания будет равна:
/>(м/мин).
5. Определение расчетнойчастоты вращения шпинделя.
Расчетная частотавращения определяется по формуле:
/>(об/мин).
6. Определение силырезания.
При точении составляющиесилы резания рассчитывают по формуле:
/>;
где Cp=200, x=1, y=0,75,n=0 – при расчете тангенциальной составляющей Pz;
Cp=125, x=0,9, y=0,75,n=0 – при расчете радиальной составляющей Py;
Cp=67, x=1,2, y=0,65, n=0– при расчете осевой составляющей Рх (2, стр.273, т.22);
/>;
kmp=/>(2, стр.264, т.9).
kjp=1,08 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
kjp=1,3 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
kjp=0,78 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
kgp=1,25 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
kgp =2 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
kgp =2 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
klp=1,0 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
klp =1,7 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
klp =0,65 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
Таким образом поправочныйкоэффициент будет равен:
/> – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
/> – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
/> – при расчете осевой составляющейРх;
Составляющие силы резаниябудут равны:
/>(Н);
/>(Н);
/>(Н).
7. Определение мощностьрезания.
При точении мощностьрезания рассчитывают по формуле:
/>(кВт).
11. Произведем расчетвыбранных элементов режима резания:
/>,
1,2 > 0,893 – условиевыполняется.
12. Расчет основноговремени точения
Расчет основного времениточения производим по формуле:
/>,
где S-подача исходя изхарактеристик станка, />-длины обработки, подвода,врезания и перебега
/>.
2.12.2 Сверление
Расчет режимов резания производим для операции № 050 .
/>
Рисунок 2.6
Переход 005 – Сверлитьотверстие 39
1. Выбор оборудования.
Для данной операции выбираем станок 16Б04Aтокарно-винторезный [6, с.16, т.9]. При выборе станка принимаем во вниманиемощность необходимую для резания и максимальный диаметр обрабатываемой детали.Технологические характеристики
Наибольший диаметробрабатываемой заготовки: 200
Наибольшая длинаобрабатываемой заготовки, мм 350
Частота вращенияшпинделя, об/мин 320-3200
Число скоростей шпинделя бесступенчатоерегулирование
Подача суппорта:
продольная, мм/мин 0,01-0,175
поперечная, мм/мин 0,005-0,09
Мощность электродвигателяглавного привода, кВт 1,2
Габаритные размеры:
длина, мм 1310
ширина, мм 690
высота, мм 1360
Масса, кг 12452.Выбор режущего инструмента.
Для сверления отверстия39 Æ8 мм используем спиральное сверло сконическим хвостовиком по ГОСТ 10903-77 [6, с.137, т.40]. Материал режущейчасти — быстрорежущая сталь Р6М5К5. Эскизсверла приведен на рисунке. Хвостовик из конструкционной стали 40Х.
Геометрические параметрысверла. /> />
Рисунок 2.7
Основные данныеинструмента занесены в таблицу 2.8
Таблица 2.8Инструмент a, град a1, град g, град j, град f, мм a, мм c, мм D, мм Сверло 12 - 10 125 - 0.5 - 8
3. Назначение глубины резания.
Под глубиной резания при сверлении подразумевается расстояниеот обрабатываемой поверхности до оси сверла (при сверлении в сплошном металле):
/>4.Расчет величины подачи.
Назначаем величину подачив зависимости от обрабатываемого материала, диаметра обработки, материалаинструмента и др. технологических факторов [6, с.277, т.25].
Для диаметра сверла 8мм,подача 0,11…0,14мм/об.
Sрасч = 0,12мм/об.5.Согласование подачи с техническими характеристиками станка.
Строим ряд частотвращения шпинделя:
/>.
Значения частот вращенияшпинделя сводим в таблицу 2.9
Таблица 2.920 25.2 31.7 40 50.2 63.2 79.6 100.2 126.2 158.8 200 251.7 316.9 398.9 502.2 632.3 796 1002 1261 1588 2000
Аналогично строим рядподач:
/>.
Значение подач сводим в таблицу
Таблица 2.100.056 0.079 0.112 0.158 0.223 0.314 0.444 0.627 0.885 1.25 1.76 2.5
В соответствии со станкомпринимаем S = 0,112 мм/об.6.Стойкость режущего инструмента.
Т.к. сверло избыстрорежущей стали диаметром 8 мм, то принимаем Т=25 мин [6, с.279, т.30].7.Определение поправочного коэффициента.
Общий поправочныйкоэффициент Кv включает в себя только Киv—учитывающий влияние инструментальногоматериала и Кlv—учитывающий глубину сверления.
Кv= Киv´ Кlv=1´1=1
8. Расчет скоростирезания.
Рассчитаем скоростьрезания по формуле [6, c.276]:
V/>=/>,
где C/>= 7; q = 0,4; y = 0,7;m = 0,2 [6, c.279, т.28],
V/>=/>м/мин.
9. Расчет частотывращения сверла.
Расчет производим по формуле :
/>.
Согласуем частоту вращения с характеристиками станка:
nст=1588 об/мин.
Определим действительнуюскорость резания:
/>.
10. Расчет осевой силырезания.
Рассчитаем осевую силурезания по формуле [6, c.276]:
P/>/>,
где k/>= k/>= /> [6, c.264, т.9],
C/>= 68; q = 1; y = 0,7 [6, с.281,т.32].
P/>/>Н.
11. Расчет крутящегомомента.
Определим крутящий моментпо формуле [6, с.277]:
М/>/>.
На возникающие присверлении осевую силу и суммарный крутящий момент сопротивления резаниюоказывают влияние следующие основные факторы: обрабатываемый материал,геометрические параметры сверла, смазывающе-охлаждающие жидкости, износ сверла,глубина сверления, скорость резания, подача.
С/>= 0,0345, q = 2, y = 0,8 [6,c.281, т.32],
М/>/>Нм.
12. Расчет мощностипривода станка.
Мощностьэлектродвигателя, необходимая для резания, определяется с учётом КПД станка(0,7…0,8).
Рассчитаем мощностьпривода станка по формуле:
N/>= />,
где, N/>= /> - мощность,затрачиваемая на резание (эффективная мощность).
N/>= /> кВт,
N/>= /> кВт,
/>,
1,869
M/>,
/>Нм,
3,6 13.Расчет основного машинного времени.
/>,
где lПОДВ =2мм – длина подвода;
lОБР =8мм –длина обработки;
lПЕРЕБ =2мм – длинаперебега.
/>.
Переход 010 – Подрезатьторец 37
1. Выбор инструмента.
Для подрезки торцавыбираем токарный подрезной отогнутый резец с пластинами из твёрдого сплава поГОСТ18880-73 (2, стр.121, т.8), материал резца – Т15К6. Эскиз резца представленна рисунке 2.8.
/>
Рисунок2.8
H=16; B=12; L=100; m=5;a=12; r=1
2. Определение глубинырезания.
При черновом точенииглубина резания принимается равной припуску на обработку. t=z=0,5мм.
3. Определение подачи.
S=0,4 (мм/об) (2,стр.266, т.11).
4. Определение скоростирезания.
Скорость резания приточении рассчитывают по формуле:
/>;
Где Т=60 мин, Сv=47,x=0,15, y=0,35, m=0,20;
/>;
где />, (2. стр.261, т.1);
/>, (2. стр.263, т.6);
/>, (2. стр.263, т.5);
/>;
Таким образом скоростьрезания будет равна:
/>м/мин.
5. Определение расчетнойчастоты вращения шпинделя.
Расчетная частотавращения определяется по формуле:
/>об/мин.
nприн = 632,3 об/мин
6. Определение силырезания.
При точении составляющиесилы резания рассчитывают по формуле:
/>;
где Cp=200, x=1, y=0,75,n=0 – при расчете тангенциальной составляющей Pz;
Cp=125, x=0,9, y=0,75,n=0 – при расчете радиальной составляющей Py;
Cp=67, x=1,2, y=0,65, n=0– при расчете осевой составляющей Рх (2, стр.273, т.22);
/>;
kmp=/>(2, стр.264, т.9).
kjp=1,08 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
kjp=1,3 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
kjp=0,78 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
kgp=1,25 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
kgp =2 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
kgp =2 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
klp=1,0 – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
klp =1,7 – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
klp =0,65 – при расчете осевойсоставляющей Рх (2, стр.275, т.23);
Таким образом поправочныйкоэффициент будет равен:
/> – при расчете тангенциальнойсоставляющей Pz;
/> – при расчете радиальнойсоставляющей Py;
/> – при расчете осевой составляющейРх;
Составляющие силы резаниябудут равны:
/>(Н);
/>(Н);
/>(Н).
7. Определение мощностьрезания.
При точении мощностьрезания рассчитывают по формуле:
/>(кВт).
8. Произведем расчетвыбранных элементов режима резания:
/>,
1,2 > 1,14 – условиевыполняется.
9. Расчет основноговремени точения
Расчет основного времениточения производим по формуле:
/>
где S-подача исходя изхарактеристик станка, />-длины обработки, подвода,врезания и перебега
/>.
015 – Точить поверхность 38
1. Выбор и обоснованиережущего инструмента.
Выбираем токарный проходной отогнутый резец с пластинами изтвердого сплава по ГОСТ 18868-73 [6, с.119, т.4]. Материал резца — твердыйсплав Т15К6.
/>
Рисунок 2.9
Эскиз резца приведен нарисунке Основные параметры резца:
H = 16 мм; B = 10 мм; L = 100 мм; m = 8 мм; R = 0,5 мм; a=8 мм;
3. Определение величиныподачи инструмента.
Назначим подачу [6,с.266, т.11] S = 0,5 мм/об. Т.к. станок имеет бесступенчатое регулированиеподач, то принимаем выбранное значение подачи /> мм/об
4. Выбор периодастойкости инструмента.
Выберем период стойкостиинструмента, учитывая, что ведется черновая обработка Т = 60 мин.
5. Определение общегопоправочного коэффициента Kv.
Определим общийпоправочный коэффициент:
/>,
где /> — коэффициентобрабатываемости стали,
/>;
/>, /> [6, с.262, т.2],
/> — коэффициент, учитывающий влияниеинструментального материала на скорость резания [6, с.263, т.6], />=1,0;
/> - коэффициент,учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания [6,с.263, т.5], />=0,9;
/> — коэффициенты, учитывающиевлияние параметров резца на скорость резания [6, с.271, т.18], />
/>.6.Расчет скорости резания.
Определим скоростьрезания по формуле [12, с.265]:
/>,
где />; x=0,15;y = 0,35; m =0,20 [12, с.269, т.18],t-глубина резания, S-подача,
/>м/мин
7. Расчет частотывращения заготовки и действительной скорости резания.
/>
nприн = 1588 об/мин
Фактическая скоростьрезания будет равна:
/>(м/мин).
8. Расчет силы резания
Расчет силы резанияосуществим по формуле [6, с.271]:
/>,
где />; x = 1,0; y = 0,75; n =-0,15 [6, с.273, т.22],
t = 1 мм – глубина резания,
/>,
где /> - коэффициент,учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости[6, с.264, т.9],
/> — коэффициенты, учитывающиевлияние геометрических параметров режущей части инструмента на силы резания [6,с.275, т.23],
/>;
/>
9. Определим крутящиймомент
Определим крутящий моментпо формуле [6, с.271]:
/>.
10. Расчет мощностипривода станка
Расчет мощности приводастанка производим по формуле:
/>,
где /> - механический КПДстанка,
/> - эффективная мощностьстанка,
/>,
/>,
11. Произведем расчетвыбранных элементов режима резания:
/>,
1,2 > 1,01 – условиевыполняется.
12. Расчет основноговремени точения
Расчет основного времениточения производим по формуле:
/>
где S-подача исходя изхарактеристик станка, />-длины обработки, подвода,врезания и перебега
/>.
2.12.3 Шлифовальная операция/>
Рисунок 2.10
1. Установим характеристики инструмента. Инструмент пришлифовании различных конструкционных и инструментальных материалов выбираем посправочным материалам.
Зернистость абразиваравна 40 мкм, группа – микрошлифопорошки;
Структура инструмента No6;
Объемное содержаниешлифовального материала равно 50%;
Область применения: круглое наружное,бесцентровое, плоское периферией круга, шлифование металлов с высокимсопротивлением разрыву;
Материал – электрокорунд белый 24А, использующийся дляобработки сталей;
CМ2 – зернистостьабразива.
Круг выбираем типа ПП250x127x15 24А 40 CМ2 6К1;
Точность круга А;
Максимальная скоростькруга 35 м/с
Класс балансировки 1
/>
Рисунок 2.11
2. Окружную скоростьзаготовки можно определить как:
/>(м/мин);
3. Частоту вращениязаготовки определяем по формуле:
/>(об/мин);
4. Окружную скоростьабразивного круга принимаем: Vк=30(м/с);
5. Продольную подачу вычисляемв долях высоты круга:
Sпрод=кв*H,
где кв=0,4…0,7, выбираемкв=0,4, тогда Sпрод=0,4*15=6(мм/об.заг).
6. Минутную продольнуюподачу вычисляем по формуле:
Sм= Sпрод*nз=6*145,5=873(мм/мин)
7. Определяем длинурабочих ходов стола, она равна длине шлифуемой поверхности Lрх=9,8 мм.
8. Определяем числоодинарных и двойных ходов стола в минуту:
/>(од.х/мин) и />(дв.х/мин)
9. Рассчитываемпоперечную подачу (глубину шлифования) на один ход стола:
/>(мм/ход);
10. Вычисляем основноевремя обработки в соответствии с полным циклом
/>
Рисунок 2.12
/>
11. Определяемэффективную мощность шлифования.
/>(кВт);
12. По посчитаннойэффективной мощности выбираем круглошлифовальный станок модели 3А110В.
Технические данныестанка.
Наибольшие размерыустанавливаемой заготовки:
диаметр 140
длина 200
Рекомендуемый диаметршлифования:
наружного 3-30
внутреннего 5-25
Наибольшая длинашлифования:
наружного 180
внутреннего 50
Высота центров над столом115
Наибольшее продольноеперемещение стола 250
Угол поворота стола:
по часовой стрелке 5
против часовой стрелке 6
Скорость автоматическогоперемещения стола, м/мин 0,03-2,2
Частота вращения шпинделязаготовки с бесступенчатым регулированием 100-1000
Конус Морзе шпинделяпередней бабки и пиноли задней бабки 4; 3
Наибольшие размерышлифовального круга:
наружный диаметр 250
высота 25
Перемещение шлифовальнойбабки:
наибольшее 60
на одно деление лимба 0,0025
за один оборот толчковойрукоятки 0,001
Частота вращения шпинделяшлифовального круга, об/мин
наружном 2680;3900
внутреннем 40000
Мощность электродвигателяпривода главного движения, кВт 2,2
Габаритные размеры (сприставным оборудованием):
длина 1880
ширина 2025
высота 2000
Масса (с приставнымоборудованием), кг 2000
13. Согласно спаспортными данными станка принимаем:
Скорость заготовкиV3=15(м/мин), тогда частота вращения заготовки:
/>(об/мин);
Частоту вращения кругапринимаем: nприн=40000(об/мин), после чего вычисляем действительную окружнуюскорость круга:
/>(м/с).
14. Проверяем посчитаннуюэффективную мощность на достаточность мощности станка:
/>
/>;
Условие выполняется.
Проверяем энергетическиережимы шлифования на условие бесприжоговости:
/>(кВт),
/>
/> - условие бесприжоговостивыполняется.
2.12.4 Фрезерование
Расчет режимов резания произведем дляоперации № 120 Фрезерная.
/>
Рисунок 2.13
1. Выбор режущего инструмента.
Для обработки поверхности выбираем фрезу дисковую пазовую поГОСТ 3755-78 [12, с.181. т.82]. Материал – Р6М5
Эскиз фрезы приведен на рисунке 2.14
/>
Рисунок 2.14
Параметры инструмента: D= 50 мм, b = 8 мм, d = 16 мм, z = 14.
2. Назначение глубинырезания.
Глубина резания tопределяет продолжительность контакта зуба с заготовкой, ее измеряют в направлении,перпендикулярном направлению оси фрезы [13, с.282]. В данном случае глубинарезания равна t = 3,8 мм.
3. Определим величинуподачи на один зуб фрезы по формуле
[12, с.282]: />
4. Вычислим подачу наодин оборот фрезы:
/>.
/>
5. Назначим периодстойкости инструмента [12, с.290, т.40]:
T = 120 мин.
6. Определим скоростьрезания по формуле [12, с.282]:
/>,
где />= 68,5, q = 0,25, x =0,3, y = 0,2, u = 0,1, p = 0,1, m = 0,2 [12, с.286, т.39],
Определим общий поправочныйкоэффициент:
/>,
/> — коэффициент, учитывающийвлияние инструментального материала на скорость резания [xx, с.263, т.6], />=1,0;
/> - коэффициент,учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания [12,с.263, т.5], />=0,8.
/>,/>
/>, /> [13, с.262, т.2],
/>,
/>.
7. Произведем расчетокружной силы резания по формуле [12, с.282]:
/>,
где />[12, с.264, т.9],
/>= 68,2, x = 0,86, y =0,72, u = 1,0, q = 0,86, w = 0 [12, с.291, т.41],
/>
/>
/>.
8. Определим крутящиймомент на шпинделе станка:
/>.
/>
9. Расчет мощностипривода станка производим по формуле:
/>,
где /> - механический КПДстанка,
/> - эффективная мощностьстанка,
/>,
/>
/>,
10. Выбор оборудования.
Для данной операции выбираем горизонтально-фрезерныйуниверсальный консольный станок 6Т804Г. При выборе станка принималось вовнимание мощность необходимая при резании и габариты рабочей зоны станка, а такжевеличины ходов рабочего стола.Технические характеристики станка [12, с.54, т.40]
Размеры рабочейповерхности стола, мм 200/>800
Наибольшие перемещениестола, мм:
продольное 400
поперечное 160
вертикальное 320
Расстояние от осишпинделя до поверхности стола, мм 30-350
Внутренний конус шпинделяпо ГОСТ 15975-82 40
Число скоростей шпинделя 12
Частота вращенияшпинделя, об/мин 63…2800
Число рабочих подач стола12
Подача стола, мм/мин:
продольная 11,2-500
поперечная ручная
вертикальная ручная
Скорость быстрогоперемещения стола, мм/мин:
продольная 3800
поперечная 3800
вертикальная 3800
Мощность электродвигателяпривода главного движения, кВт 2,2
Габаритные размеры:
длина, мм 1315
ширина, мм 1205
высота, мм 1350
Масса, кг 800
11. Согласование частотывращения фрезы и подачи с техническими характеристиками станка.
Строим ряд чисел оборотовстанка:
/>,
/>
/>.
Значения чисел вращенияоборотов станка сводим в таблицу:
Таблица 2.1163 88,94 125,58 177,3 250,3 353,4 499 704,6 994,8 1404,6 1983,1 2800
Принимаем />.
Определим минутную подачупо формуле [12, с.282]:
/>.
/>
Аналогично строим ряд подач:
/>,
/>
/>,
Полученные значения продольных подач станка сводим в таблицу26
Таблица 2.1211,2 15,81 22,34 31,56 44,57 62,96 88,93 125,62 177,43 250,6 353,9 500
Принимаем />.
Тогда фактическая подача на зуб фрезы :
/>.
/>
12. Вычислимдействительную скорость резания:
/>.
/>
2.12.5 Шлицедолбление
/>
Рисунок 2.15
1. Выбор оборудования
Для данной операциивыбираем зубодолбежный станок 5122Б [11, c.41, т.26]. При выборе станкапринимаем во внимание длину хода долбяка.
Технологическиехарактеристики (размеры в мм):
Наибольший диаметрустанавливаемой заготовки 200;
Наибольшая ширинанарезаемого зубчатого венца 30;
Число двойных ходовдолбяка в минуту 200-1200;
Наибольший модульнарезаемого зубчатого колеса 4,5;
Круговая подача, мм/дв.Ход 0,051-0,55;
Радиальная подача, мм/дв.ход 0,003-0,286;
Мощность электродвигателяглавного привода, кВт 3,7;
Габаритные размеры(д/>ш/>в) 2610/>1510/>1965;
Масса, кг 4500;
2. Выбор инструмента.
В качестве инструмента принимаемдисковый прямозубый долбяк — класс точности А. Материал долбяка Р6М5.Геометрические параметры m = 1,25, z = 14, L = 40.
/>
рисунок 2.16
3. Определение круговойподачи.
Круговая подачаназначается согласно модулю колеса по [ 12, с. 678, т.16]: S= 0,2 мм/дв. ход
В зависимости отматериала обрабатываемой детали значение подачи необходимо умножить напоправочный коэффициент Кs = 0,9 [ 12, с. 679, т.18]:
Sкр = S/>= 0,2/>= 0,18 мм/дв.ход
Согласуем подачу состанком и принимаем Sкр.ст=0,18 мм/дв.ход
4. Определение радиальнойподачи.
Радиальную подачупринимают равными />мм/дв.ход.
Согласуем подачу состанком и принимаем Sр.ст=0,036 мм/дв.ход
5. Определение скоростирезания.
Скорость резанияопределяют по [ 12, с. 678, т.17]:
V = 30 м/мин
В зависимости отобрабатываемого материала значение скорости необходимо умножить на поправочныйкоэффициент Кv = 0,9 [ 12, с. 679, т.18]:
/>м/мин.
6. Определение числадвойных ходов.
Число двойных ходовдолбяка в минуту:
/>,
где L – длина ходадолбяка, состоящая из ширины нарезаемого зубчатого венца и перебегов в обестороны от венца [ 12, с. 678, т.19]: />мм.
Тогда
/>дв.ход/мин.
Согласуем со станком ипринимаем />=1000дв.ход/мин.
7. Определениедействительной скорости резания.
/>16,6 м/мин.
8. Определение основноговремени.
/>,
где z – число нарезаемыхзубьев, z = 14,
nдв.ход – число двойныхходов долбяка, nдв.ход = 1000 дв.ход/мин,
Sкр – круговая подача,Sкр = 0,18 мм/дв.ход,
Sр – радиальная подача,Sр = 0,036 мм/дв.ход,
h – высота зуба, h = 1,8
m – делительный окружноймодуль, m= 1,25
Тогда
/>0,92мин