Кафедра“Металлорежущие станки и инструменты”
КУРСОВОЙПРОЕКТ
Подисциплине “Технология станкостроения”
На тему:Разработка технологического процесса механической обработки колеса зубчатого6Р12.31.58А
План
Введение
Назначениеи конструкция детали
Анализтехнологичности конструкции детали
Предварительныйвыбор типа производства
Выборзаготовки
Принятыймаршрутный технологический процесс
Расчётприпусков на обработку
Расчётрежимов резания
Расчетнорм времени
Определениетипа производства
Конструкторскаячасть
Списокиспользуемых источников
Введение
Уровень развитиямашиностроения является определяющим фактором развития всего хозяйственногокомплекса страны. Важнейшими условиями ускорения развития хозяйственногокомплекса являются рост производительности труда, повышение эффективности производстваи улучшение качества продукции.
Использование болеесовершенных методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение.Качество машины, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатациизависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии ее изготовления.
Инженер-технолог стоитпоследним в цепи создания новой машины и от объема его знаний и опыта во многомзависит ее качество.
Эти основные предпосылкиопределяют следующие важнейшие направления развития технологии механическойобработки в машиностроении.
1. Совершенствованиесуществующих и изыскание новых высокопроизводительных методов и средств выполнения резко возросших по объему отделочных операций с целью повышения точностиобработки и сокращения их трудоемкости.
2. Совершенствованиесуществующих и изыскание новых высокопроизводительных процессов выполненияполучистовых и чистовых операций металлическим и абразивным режущиминструментом.
3. Комплекснаямеханизация и автоматизация технологических процессов на основе примененияавтоматических линий, автоматизированных и полуавтоматизированных станков,средств активного контроля, быстродействующей технологической оснастки,групповых методов обработки технологически подобных деталей.
4. Развитие процессовформообразования пластическим деформированием и применение методов тонкогопластического деформирования для отделочных операций.
5. Развитиеэлектрофизических и электрохимических методов обработки.
1Назначение и конструкция детали
Зубчатоеколесо 6Р12.31.58А предназначено для работы в составе механизма подачвертикально-фрезерного консольного станка 6Р12.
Принципработы механизма подач заключается в следующем: при вращении штурвала на себяпроворачивается кулачковая полумуфта, которая через ступицу вращаетвал-шестерню.
Происходитручной подвод шпинделя. Когда инструмент подойдет к детали, на валу-шестерневозрастает крутящий момент, который не может быть передан зубцами кулачковоймуфты и ступица перемещается влево вдоль вала до тех пор, пока торцы кулачков,деталей станут друг против друга.
В этотмомент кулачковая полумуфта проворачивается свободно относительно вала на уголдвадцать градусов. На ступице сидит двухсторонний храповый диск, связанный соступицей собачками. При смещении ступицы зубцы диска входят в зацепление сзубцами второго диска, прикрепленного к зубчатому колесу, сидящему на одномвалу с шестерней, входящей в зацепление с зубчатой рейкой. Таким образом,вращение от колеса передается на реечную шестерню и происходит механическаяподача.
ПоверхностьØ70Н7 предназначена установки колеса на вал и является базой дляторцовых поверхностей, шпоночного паза и зубьев колеса.
Шпоночныйпаз предназначен для передачи крутящего момента от колеса на вал и выполнентаким образам, чтобы призматическая шпонка, выполненная в размер 12Н9,обеспечивала соединение с натягом.
Поторцовым поверхностям колеса происходит контакт с сопрягаемыми деталями,поэтому их биение и шероховатость ограничены величинами 0,02мм и Ra 3,2 соответственно.
ПоверхностьØ222h11 предназначена для вхождение взацепление с шестерней. Поэтому биение поверхности не должно превышать 0,125мм
Дляобеспечения необходимых рабочих параметров в качестве материала для валавыбрана Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.
Таблица1.1- Механические свойства стали 40ХПредел текучести, МПа Предел выносливости, МПа Относительное сужение, S,% Относительное удлинение,u,% 785 880 45 10
Химическийсостав стали 40Х приведем в таблице 2.
Таблица1.2- Химический состав стали 40ХС Si Мn Cr
Ni, не
более
S, не
более
Р, не
более 0,34-0,36 0,17-0,37 0,5-0,8 0,8-1,1 0,3 0,035 0,035
2 Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичностиявляется одним из важных этапов в разработке технологического процесса, откоторого зависят его основные технико-экономические показатели: металлоемкость,трудоемкость, себестоимость.
Деталь – колесо –изготовлено из легированной стали 40Х и проходит термическую обработку, чтоимеет значение в отношении короблений, возможных при нагревании и охлаждениидетали. В этом смысле перемычка, связывающая тело зубчатого венца и ступицу,расположена неудачно, так как при термической обработке возникнут односторонниеискажения. Зубчатый венец уменьшится в размерах и вызовет сжатие ступицы слевого торца. Таким образом, отверстие приобретет коническую форму, чтоскажется на характере искажения зубчатого венца. Поэтому перемычку между венцоми ступицей следует в осевом сечении расположить наклонно. Такое конструктивноеизменение приведет к меньшим искажениям при термической обработке.
С точки зрениямеханической обработки зубчатые колеса вообще не технологичны, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки производится в основноммалопроизводительными методами.
При конструированиидеталей должны учитываться вопросы повышения производительности зубообработки.Так, например, отсутствие выступа относительно зубчатого венца на левом торцепри обработке двух деталей фрезерованием не приведет к увеличению длины резанияи снижению производительности, что произошло бы при наличии такого выступа, таккак потребовалась бы установка между деталями прокладки в виде кольца. Этопривело бы также к тому, что на нижнем торце верхней детали призубофрезеровании образовывались заусенцы, которые нужно было бы снимать.
Вцелом деталь можно считать технологичной.
В соответствии с ГОСТ14.202-73 рассчитываем показатели технологичности конструкции детали.
Средний квалитет точностиобработки детали [3]
/> (1)
где />– номер квалитетаточности i — ой поверхности;
/> — количество размеров деталей,обрабатываемых по /> — му квалитету.
Для расчета /> составляемисходную таблицу точности 3.1
Таблица 2.1- Точность поверхностей валаКвалитет точности, JT 7 10 11 14 Количество размеров, h 1 1 2 9
/>
Коэффициент точностиобработки [3]
/>, (2)
/>
Средняя шероховатостьповерхностей [3]
/> , (3)
где /> — значение шероховатостиi-ой поверхности;
/>-количество поверхностей, имеющихшероховатость />.
Для расчета />составляем исходнуютаблицу 3.2 шероховатости детали.
Таблица 2.2-Шероховатость поверхностей детали Шероховатость Rа, мкм 1,6 3,2 6,3 12,5 Количество поверхностей n 1 5 1 6
/>
Коэффициент шероховатостидетали
/> (4)
/>
Вцелом конструкция вала является достаточно технологичной и позволяетсравнительно легко и гарантированно обеспечивать заданные требования известнымитехнологическими способами. При этом на всех операциях обеспечиваетсясоблюдение принципа единства и постоянства баз.
3 Предварительныйвыбор типа производства
По годовому выпуску имассе детали по табл. 3 [15] тип производства – серийный.
Для серийного производстваопределяем размер партии:
/> , (5)
где N- годовой объем производства;
a – количество дней запаса на деталейна складе (для средних деталей a=3…5.
n = 1500*4/250=24
Предварительно типпроизводства – мелкосерийное.
4 Выборзаготовки
Деталь представляет собойдеталь типа диска, у которой толщина уменьшается от центра к краям. Поэтомузаготовка вала может быть получена штамповкой на кривошипном горячештамповочномпрессе (КГШП) с формированием отдельных поверхностей.
При отсутствии сведений ометоде получения заготовки по базовому варианту стоимость заготовкирассматривается по двум возможным методам ее получения (прокат или штамповка наКГШП) и делается их сравнение.
Определяем индексзаготовки по проектному варианту по ГОСТ 7505-89
Расчётная масса поковки
/>, (6)
где /> — масса детали;
/>-расчётный коэффициент, />=1,7.
/>
Размеры описывающейпоковку фигуры (цилиндра): D=233мм;L=68мм.
Расчётная массаописывающей фигуры
/> (7)
/>
Отношение массы поковки кмассе описывающей фигуры
/>=7,63:22,75=0,34
Класс точности- T4.
Степень сложности – С2
Группа стали – М2.
Индекс заготовки-14 поГОСТ 7505-89.
Стоимость заготовки изпроката рассчитывается по формуле [3]
/>, (8)
где /> — затраты на материалызаготовки, руб.;
/> — технологическая себестоимостьправки, калибрования, разрезки, р.
Затраты на материалы
/>, (9)
где /> — масса заготовки, />;
/> — цена 1 кг материала заготовки, />руб.;
/> - масса детали, />7,63 кг;
/> — цена 1 кг отходов, />100руб.
/>22,83*927,1-(22,83+10/57*326,15)*100=13924руб.
Технологическаясебестоимость
/>, (10)
где /> — приведенные затраты нарабочем месте, />4356руб/ч;
/> - штучное илиштучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции.
Штучное илиштучно-калькуляционное время рассчитывается по формуле
/>, (11)
где /> — длина резания прирезании проката на штучные заготовки, />230мм;
/> — величина врезания и перебега, /> 7мм;
/> — минутная подача при разрезании, />65мм/мин;
/> — коэффициент, показывающий долювспомогательного времени в штучном, />1,84
/>мин
/>руб.
/>13924+436=14360руб.
Расчет стоимостизаготовок полученных штамповкой выполняется по формуле [3]
/> (12) />
где /> - базовая стоимостьодной тонны заготовок, />=1202507 руб.;
/> — масса заготовки, />=12,216 кг;
/> — масса детали, />=7,63 кг;
/> — стоимость одной тонны отходов, />=100000 руб.;
/> — коэффициент,зависящий от класса точности, />=1;
/> — коэффициент,зависящий от степени сложности, />=1,13;
/> — коэффициент,зависящий от массы заготовки, />=0,87;
/> — коэффициент,зависящий от марки материала, /> =0,8;
/> — коэффициент,зависящий от объема выпуска, />=0,8.
/>
Годовой экономическийэффект рассчитываем по формуле [3]
/>, (13)
где /> — объём выпуска, шт.
/>=(14360-8784)*1500=8364000 руб.
5 Принятыймаршрутный технологический процесс
Впринятом технологическом процессе на всех операциях, требующих большой точностиизготовления, базовыми поверхностями являются центровые отверстия. При этомтехнологические и конструкторские базы совпадают. Базы изменены лишь на техоперациях, где нет возможности использовать центровые отверстия, и вводятсядополнительные базовые поверхности там, где это необходимо (фрезерная).
Таблица4.1 — Принятый технологический процесс
N
Операции Наименование и краткое содержание операции Модель станка Режущий инструмент, размеры, марка инструментального материала Технологические базы 1 2 3 4 5 005
Токарная с ЧПУ
Установ 1:
1.Точить поверхности 1, 2, 3, 4
Снять фаску 5,6
Установ 2:
1.Точить поверхность1
Точить выточку 2
Снять фаску 3 16К20Ф4
Резец проходной 16/>25 Т15К6,
Резец проходной упорный,
резец проходной отогнутый
1.Ø222;
2.Ø90 010
Вертикально-протяжная
1.Протянуть шпоночный паз 1; 7Б64 Протяжка шпоночная Р6М5 Ø90 015
Вертикально-протяжная
1.Протянуть шпоночный паз 2; 7Б64 Протяжка шпоночная Р6М5 Ø90, шпоночный паз 1 020
Токарная
1.Точить поверхность Ø222
2.Снять фаску 1, 2. 1A616
Резец проходной 16/>25 Т15К6 Ø70 и шпоночный паз 025
Вертикально-сверлильная
1.Сверлить 4 отверстия Ø8 2Н118 Сверло Р6М5 Ø70 и шпоночный паз 030
Вертикально-зубофрезерная
1.Фрезеровать зубья колеса 5В312 Фреза червячная модульная Ø70 и шпоночный паз 035
Слесарная
1.Снять заусенцы Напильник Ø70 и шпоночный паз 040
Термическая
1.Закалка ТВЧ 045
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 1 2Н118 Шлифовальный круг Ø70 050
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 2 2Н118 Шлифовальный круг Торец 1 055
Зубошлифовальная
1. Шлифовать зубья колеса. 5В833 шлифовальный круг Ø70 с упором в торец и шпоночный паз 060 Контрольная Стол ОТК 065 Упаковочная
Расчет необходимого количества операций проведем дляповерхности Ø70 Н7 (/>).
Допускзаготовки согласно ГОСТ 7505-89 составляет 3,6 мм, т.е.
/>= 3600 мкм.Допуск детали />= 0,03 мм = 30 мкм.
Необходимую величинууточнения определим по формуле [15]
/> (14)
С другой стороны,уточнение определяется как произведение уточнений, полученных при обработкеповерхности на всех операциях(переходах) принятого техпроцесса:
/>, (15)
где /> — величина уточнения,полученного на i-ой операции(переходе);
n – количество принятых в техпроцессеопераций (переходов).
Для обработки даннойповерхности в маршрутном технологическом процессе предусмотрены следующиеоперации:
1.Черновоеточение
2.Чистовоеточение
3.Чистовое шлифование.
Промежуточные значениярассчитываются по формулам[15]
/> /> /> (15)
где /> /> /> — допуски размеров,полученные при обработке детали на первой, второй и т.д. операциях.
1) Черновоеточение
/>300мкм;
2) Чистовоеточение
/>120мкм;
3) Чистовоешлифование
/>30мкм.
Тогда
/>; /> 2,5; />4.
Определяем общееуточнение для принятого маршрута обработки:
/>12*2,5*4=120
Полученное значение /> показывает,что при принятом маршруте точность обработки поверхности Ø70 Н7 обеспечивается,т.к./>, т.е.
120 = 120.
6 Расчётприпусков на обработку
6.1 Расчётприпусков на обработку поверхности /> Ø70 Н7
Заготовка вала полученаштамповкой на кривошипном горячештамповочном прессе. Маршрут обработкивключает следующие операции (переходы):
1.Черновоеточение
2.Чистовоеточение
3 Обтачивание тонкое
При точении обработка ведетсяв трехкулачковом самоцентрирующемся патроне, из чего следует, что погрешностьустановки детали в радиальном направлении равна нулю, т.е. e=0.
Погрешностьзаготовки определяем по формуле [3].
/>, (16)
где />– погрешность заготовкипо смещению, мм;
/>– погрешностьэксцентричности пробитого отверстия, мм;
СогласноГОСТ 7505-89
/>= 0,8 мм.
/>1,5 мм.
Тогда/>= 1700 мкм.
Величинаостаточных пространственных отклонений [3]
1) после черновоготочения
/>=0,06*1700=102мкм;
2) послечистового точения
/>=0,04*1700=68 мкм;
3)после точения тонкого />=0,02*1700=34 мкм.
Выписываемпараметры шероховатости /> и глубины дефектного слоя Т длявсех операций:
1) заготовка
/>=150 мкм; Т=250мкм;
2)точение черновое
/>=50 мкм; Т=50мкм;
3) точениечистовое
/>=20 мкм; Т=25мкм;
4)точение тонкое
/>=10 мкм; Т=20мкм;
Расчётминимальных значений припусков производим по формуле [3], предварительнозаполнив расчётную таблицу 3.7.
/>, (17)
где /> — высотанеровностей, полученных на предыдущей операции;
/> — глубинадефектного слоя, полученного на предыдущей операции;
/>-пространственное отклонение, полученное на предыдущей операции.
Минимальныеприпуски
1) подчерновое точение
/>=2*(150+250+1700)=2*2100мкм;
2) подчистовое точение
/>=2*(50+50+102)=2*202мкм;
3)под точение тонкое
/>=2*(10+20+34)=2*64мкм.
Определяем расчетныйразмер /> путемпоследовательного вычитания расчетного минимального припуска каждоготехнологического перехода, начиная с максимального размера:
/>=70,03мм;
/>=70,03-2*0,064=69,902 мм;
/>= 69,902-2*0,113=69,676 мм;
/>=69,676-2*0,202=69,272 мм
В графу />записываем расчётныеразмеры. Графу «допуск» заполняем в соответствии с достигнутой точностью приобработке деталей на
данной операции.
Наименьшие предельныеразмеры />определяемвычитанием допуска из наибольшего предельного размера:
/>=69,3-3,2=66,2 мм;
/>=69,7-0,3=69,4 мм;
/>=69,9-0,12=69,78 мм;
/>=70,03-0,03=70 мм;
Предельные значенияприпусков />определяемкак разность наименьших предельных размеров и /> — как разность наибольшихпредельных размеров последующего и выполняемого переходов:
/>= 69,7-69,3=0,4 мм;
/>= 69,9-69,7=0,2 мм;
/>= 70,03-69,9=0,13 мм;
/>= 69,1-66,2=2,9 мм;
/>= 69,78-69,1=0,68 мм;
/>= 70-69,78=0,22 мм;
Общие припуски Z0max и Z0min рассчитываем, суммируя их промежу-
точные значения изаписывая их внизу соответствующих граф:
/>= 400+200+130=730 мкм;
/>= 2900+380+220=3500 мкм.
Таблица5.1-Расчёт припусков на обработку поверхности Ø70Н7
Технологические переходы обработки поверхности /> Элементы припуска, мкм Расчётный припуск, мкм
Расчётный размер dР, мм Допуск d, мкм Предельный размер, мм Предельные значения припусков, мкм
/> T r
/>
/>
/>
/> Заготовка 150 250 1700 69,272 3200 66,1 69,3
Точение
черновое 50 50 102 2*202 69,676 300 69,4 69,7 400 3300
Точение
чистовое 20 25 68 2*113 69,902 120 69,78 69,9 200 380
Точение
тонкое 10 20 34 2*64 70,03 30 70 70,03 130 220 Итого 730 3900
Величинуноминального припуска определяем с учётом несимметричности расположения полядопуска заготовки.
2/>, (18)
где /> — максимальный диаметр заготовки/>=69,3 мм;
/> — максимальный диаметр детали ВDд=70,03 мм.
/>=0,73+69,3-70,03=0 мм.
Номинальный диаметрзаготовки
/>, (19)
/>=69,3-0=69,3 мм.
Производим проверкуправильности расчётов по формуле [3]
/> (20)
220-130=120-30 90=90
380-200=300-120 180=180
3300-400=3200-300 2900=2900
Проверка показывает, чторасчёты припусков выполнены правильно.
Строим схему графическогорасположения припусков и допусков поверхности Ø70Н7 (рисунок5.1).
/>
6.2 Расчётприпусков на обработку поверхности Ø65h11
Заготовка вала полученаштамповкой на кривошипном горячештамповочном прессе. Маршрут обработкивключает следующие операции (переходы):
1. Черновоеточение
2. Чистовое точение
3. Шлифование
При точении обработкаведется в трехкулачковом патроне, из чего следует, что погрешность установкидетали в радиальном направлении равна e=124, при шлифовании заготовка устанавливается в приспособлениис пневматическим зажимом, поэтому ε=90.
Погрешностьзаготовки определяем по формуле [3].
/>, (21)
где />– погрешностьзаготовки по смещению, мм;
/>– погрешностьэксцентричности пробитого отверстия, мм;
СогласноГОСТ 7505-89
/>= 0,8 мм.
/>1,5 мм.
Тогда/>= 1700мкм.
Расчётминимальных значений припусков производим по формуле [3], предварительнозаполнив расчётную таблицу 3.7.
/>,
где /> — высотанеровностей, полученных на предыдущей операции;
/> — глубинадефектного слоя, полученного на предыдущей операции;
/>-пространственное отклонение, полученное на предыдущей операции.
Минимальныеприпуски
1)под черновое точение
/>=2*(150+250+1700+124)=2*2224мкм;
2)под чистовое точение
/>=2*(50+50+102+124)=2*326мкм;
3)под предварительное шлифование
/>=2*(30+30+68+124)=2*252мкм;
4)под чистовое шлифование
/>=2*(5+15+34+90)=2*144мкм.
Определяем расчетныйразмер /> путемпоследовательного прибавления расчетного минимального припуска каждоготехнологического перехода, начиная с минимального размера:
/>=64,81мм;
/>=64,81+0,288=65,098 мм;
/>= 65,098+0,504=65,602 мм;
/>=65,602+0,652=66,254 мм;
В графу />записываем расчётныеразмеры. Графу «допуск» заполняем в соответствии с достигнутой точностью приобработке деталей на данной операции.
Наибольшие предельныеразмеры />определяемприбавлением допуска к наименьшему предельному размеру:
/>=64,81+0,046=64,856 мм;
/>=65,1+0,19=65,29 мм;
/>=65,6+0,3=65,9 мм;
/>=66,3+3,2=69,5 мм;
Предельные значенияприпусков />определяемкак разность наибольших предельных размеров и /> — как разность наименьшихпредельных размеров предыдущего и выполняемого переходов:
/>= 65,29-64,856=0,434 мм;
/>= 65,9-65,29=0,61мм;
/>= 69,5-65,9=3,6мм;
/>= 65,1-64,81=0,29 мм;
/>= 65,6-65,1=0,5 мм;
/>= 66,3-65,6=0,7 мм;
Общие припуски Z0max и Z0min рассчитываем, суммируя их промежу-
точные значения изаписывая их внизу соответствующих граф:
/>=700+500+290=1490 мкм;
/>=3600+610+434=4644 мкм.
Таблица5.2-Расчёт припусков на обработку поверхности Ø65h11.
Технологические переходы обработки поверхности /> Элементы припуска, мкм Расчётный припуск, мкм
Расчётный размер dp, мм Допуск d, мкм Предельный размер, мм Предельные значения припусков, мкм
/> T r ε
/>
/>
/>
/> Заготовка 150 250 1700 124 - 66,254 3200 66,3 69,5 - -
Точение
черновое 50 50 102 124
2*
326 65,602 300 65,6 65,9 700 3600
Точение
чистовое 30 30 68 124
2*
252 65,098 190 65,1 65,29 500 610 Шлифование 5 15 34 90
2*
144 64,81 46 64,81 64,856 290 434 Итого 1490 4644
Величину номинальногоприпуска определяем с учётом несиммет-
ричности расположенияполя допуска заготовки по формуле (18).
/>, (22)
где /> — нижнее отклонениезаготовки />=1,1мм;
/> — нижнее отклонение размерадетали Нз=0,19 мм.
/>=1,49+(-1,1)-(-0,19)=0,58 мм.
Номинальный диаметрзаготовки
/>, (23)
/>=66,3+0,58=66,88 мм.
Производим проверкуправильности расчётов по формуле [3]
/> (24)
434-290=190-46 144=144
610-500=300-190 110=110
3600-700=3200-300 2900=2900
Проверка показывает, чторасчёты припусков выполнены правильно.
Cтроим схему графического расположенияприпусков и допусков верхности Ø65h11 (рисунок 5.2).
/>
На остальные поверхностизаготовки припуски назначаем по ГОСТ 7505-89 и результаты сводим в таблицу 5.3.
Таблица 5.3- Припуски идопуски на обрабатываемые поверхности валаРазмер Припуск Допуск табличный расчетный 1 2 3 4 Æ222h11 2*3,5
/> Æ90 2*2,5
/> Æ70H7 2*2,4
/> 65 2*0,94
/> 30 6
/> 5 2,5
/>
7 Расчётрежимов резания
7.1.Расчёт режимов резания аналитическим методом
Операция 010- токарная. Черновоеи чистовое точение Æ90, Æ70Н7, размер30, 65. Станок токарно-винторезный с ЧПУ модели 16К20Ф4. Резец проходной Т15К6,проходной упорный Т5К10, проходной отогнутый Т15К6.
Поверхность Æ70Н7 :
Выбираем геометрическиепараметры:
φ = 45ْ H1,2=25, В1 = 16, В2=16, φ1 =20ْ , r=3.
Глубина резания t= 0,9 мм;
Подача />=0,6-1,2мм/об,принимаем S=0,9.
Скорость резаниярассчитываем по формуле [12]
/> (25)
где /> — постоянныйкоэффициент;
/> — стойкостьинструмента;
/>-поправочныйкоэффициент;
/> /> /> — показатели степеней.
/>=340; />=60мин; />=0,2; />=0,15; />=0,45
Поправочный коэффициентрассчитываем по формуле[12]
/>=/>, (22)
где /> — коэффициент,учитывающий влияние материала заготовки;
/>-коэффициент, учитывающий состояние поверхности;
/> — коэффициент,учитывающий материал заготовки, остальные коэффициенты учитывают условияобработки и геометрию режущего инструмента.
/> (26)
/>=1 ;/>=0,8; />=1;nv=1.
/>
Kφv=1; Kφ1v =0,94; Krv =1,03; Kqv =1; Kov =1.
/> =0,8*0,94*1,03*1,36=1,053
/>.
Частоту вращения шпинделяпри обработке рассчитываем по формуле [12]
/>, (27)
где /> – скорость резания, м/мин;
/>– диаметрповерхности, мм.
ПоверхностьÆ 100
/>мин/>
Принимаемпо паспорту станка
/>=800мин-1
Действительнаяскорость резания
/> м/мин.
Силу резания /> рассчитываемпо формуле [12]
/>, (28)
где />– постоянныйкоэффициент;
/>– поправочныйкоэффициент;
/>, />, />– показателистепеней.
/>=300; />=1,0; />=0,75;/>=-0,15
Поправочный коэффициентрассчитываем по формуле[12]
/> (29)
/>
/>
/>=1,0; />=1,0; />=1,0; />=1,04.
/>=1,127*1*1*1*1,04=1,172
/>Н
Мощность резания рассчитываемпо формуле [12]
/> (30)
где />– сила резания, Н;
/>– скорость резания,м/мин.
/>кВт.
Мощность двигателяглавного привода станка />=13 кВт, К.П.Д. привода станка />=0,85. Тогда
/>, (31)
/>=13*0,85=11,05 кВт.
/>, т.е. 0,402
Таким образом, привод станка обеспечивает обработкупри заданных режимах.
7.2 Расчётрежимов резания по нормативам
Операция 025 – вертикально-сверлильная.Сверление 4 отверстий Ø8 на глубину 25мм, отверстия сквозные. Станокмодели 2Н118. Инструмент сверло из быстрорежущей стали Р6М5.
Длину рабочего ходарассчитываем по формуле[10]
/>, (32)
где /> длина резания, мм;
/> длина подвода, врезания иперебега, мм.
/>=25мм; />6мм
/>25+6=31мм
Подача при сверленииопределяется по формуле с.266[10]
So= Soт * Ks (33)
Ks =Ksl * Ksж*Ksи* Ksd * Ksм , (34)
где Ksl– коэффициент, учитывающий глубинусверления;
Ksж – коэффициент, учитывающий жесткость технологическойсистемы;
Ksи – коэффициент, учитывающий материал инструмента;
Ksd – коэффициент, учитывающий типобрабатываемого отверстия;
Ksм – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемогоматериала.
Табличное значение подачи
Soт =0,1 мм/об
Ks = 0,82*0,5*1*1*1=0,41
So = 0,1*0,41=0,041 мм/об
Определяем стойкостьинструмента по нормативам Т/>в минутах резания.
Т/>=К/>*Т/>*/> (35)
Где Т/>-стойкость инструментаналадки.
Т/>=10 мин.
К/>-коэффициент, учитывающийколичество инструментов в наладке.
К/>=1
/> — коэффициент времени резанияинструмента
/> (36))
/>
Т/>=1*10*0,806=8,06мин
Скорость резания определяется по формуле с.268[10]
V=VT *KV (37)
Табличное значениескорости
/>37 м/мин
Kv = Kvм * Kvи * Kvd* Kvo* Kvl , (38)
где Kvм – коэффициент, учитывающий маркуобрабатываемого материала;
Kvи – коэффициент, учитывающий материал инструмента;
Kvd – коэффициент, учитывающий типотверстия;
Kvo – коэффициент, учитывающий условияобработки;
Kvl – коэффициент, учитывающий длинусверления.
Kv = 0,91*0,9*0,8*1*1=0,655
V= 37*0,655=24,235 м/мин
Частоту вращения инструментарассчитываем по формуле [10]
/>, (39)
где — /> скорость резания,м/мин;
/> диаметр фрезы, />10мм.
/>мин/>
По паспорту станкапринимаем частоту вращения
n=1000 мин-1
Действительная скоростьрезания
/> (40)
/>м/мин
Рассчитываем минутнуюподачу по принятому значению числа оборотов шпинделя.
s/>=sо пр*n (41)
.n-частота вращения шпинделя по паспорту станка, мин/>.
s/>=0,05*1000=50мм/мин.
Осевая сила резания определяется по формуле c.124[11]
Po=Pтабл * Кр , (42)
Где Pтабл – табличное значение силы резания;
Кр –коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала
Po = 1450 * 1=1450 Н
Мощность резания определяется по формуле c.126[11]
Nр=Nтабл * КN , (43)
Где Nтабл – табличное значение мощности;
КN – коэффициент, зависящий отобрабатываемого материала
Nр=0,22*1=0,22
Мощность двигателяглавного привода станка />=2,2 кВт, К.П.Д. привода станка />=0,85. Тогда
/>, (44)
/>=2,2*0,85=1,87 кВт.
/>, т.е. 0,22
Таким образом, привод станка обеспечивает обработкупри заданных режимах.
Аналогично рассчитываемрежимы резания на остальные операции и результаты сводим в таблицу 6.1
Таблица 6.1 – Своднаятаблица режимов резанияНомер операции Наименование операции
Глубина
резания t, мм Длинна резания L, мм, (d)
Подача S0, мм/об Скорость V, м/сек
Частота вращения,
мин-1
Подача S/>, мм/мин
Основное время t/>, мин
расч прин расч прин прин Прин прин
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Токарная с ЧПУ
Установ 1:
1.Точить поверхность 1
а)предварительно
б)окончательно
2. Точить
поверхность 2
а)предварительно
б)окончательно
3. Точить
поверхность 3
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 5
4. Точить
поверхность 4
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 6
в)тонко
Установ 2:
1.Точить поверхность1
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 3
2.Точить выточку 2
1,75
0,5
2,1
0,9
2,45
0,7
2,45
1,4
0,22
2,45
0,7
1,5
72
36
69,5
69,5
75
75
164
72
72
120
120
30
0,31
0,34
0,5
0,41
0,33
0,2
0,9
0,13
0,13
0,5
0,22
0,46
0,3
0,35
0,5
0,4
0,35
0,2
0,9
0,125
0,125
0,5
0,2
0,5
86
94,17
176,5
20,95
185,6
158,4
167,8
110
124,8
170,7
287,1
197,4
94
94
180
227
188
188
175,8
110
138,5
188
280
188
315
315
250
315
630
630
800
500
630
250
400
400
94,5
110,25
125
126
220,5
126
720
62,5
78,75
125
80
160
0,76
0,33
0,56
0,55
0,34
0,5
0,23
1,15
0,914
0,96
1,5
0,19
010
Вертикально-протяжная
1.Протянуть шпоночный паз 1. 4,3 65 0,15 0,15 2,4 40 0,1
015
Вертикально-протяжная
1.Протянуть шпоночный паз 2 4,3 65 0,15 0,15 2,4 40 0,1
020
Токарная
1.Точить поверхность Ø222
а)предваритель
б)окончательно,
снять фаску 1, 2.
2,45
1,4
30
30
0,5
0,22
0,5
0,2
117,9
167,5
112
174
160
250
80
50
0,38
0,6
025
Вертикально-сверлильная
1.Сверлить 4 отверстия Ø8 4 31 0,041 0,5 24,2 25 1000 50 0,62
030
Вертикально-зубофрезерная
1.Фрезеровать зубья колеса 6,5 30 2,4 2,5 56 70 100 3,47 8,65
045
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 1 0,3 222 0,0017 0,002 15 12,6 3340 6,68 2,64
050
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 2 0,3 90 0,0027
0,002 15 12,6 3340 6,68 1,07
055
Зубошлифовальная
1. Шлифовать зубья колеса 0,02 30 0,005 0,005 10 809 1500 0,67 8,6
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
8 Расчетнорм времени
8.1 Расчётнормы времени на операцию 010 – токарную с ЧПУ
Тип производстваизготовления колеса соответствует мелкосерийному производству, в котором вкачестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время [15]
/>, (45)
где />– основное время;
/> - подготовительно-заключительноевремя;
/> время на установку, снятие детали;
/> время на закрепление, откреплениедетали;
/> время на управление станком;
/> время на измерение выполняемыхразмеров;
/> время на техническое обслуживаниерабочего места;
/> время на организационноеобслуживание рабочего места;
/> — время наотдых.
Основное времярассчитываем по формуле [15]
/>, (46)
где /> длина резания, />=65мм;
/>величина врезания и перебега, />12мм [11]
/> количество рабочих ходов, />;
/> подача на оборот, />0,125мм/об;
/> частота вращения шпинделя, />500 мин/>.
Основное время наоперацию
/>0,67мин
Вспомогательное времярассчитываем по формуле [15]
/>, (47)
где /> время на установку иснятие детали, />0,3мин;
/>время на закрепление и откреплениедетали, />0,19мин;
/> время на приемы управлениястанком;
/> время на измерение детали.
Время на приемыуправления детали состоит из:
1) времениподведения инструмента к детали– 0,025мин;
/> мин
Время на измерение деталисостоит из времени измерения нутромером диаметра Æ70.
/>мин
Вспомогательное время
/>мин
Для крупносерийногопроизводства вспомогательное время рассчитываем по формуле
/>, (48)
где /> коэффициент, зависящийот типа производства, />1,85.
/>мин
Оперативное времярассчитывается по формуле[15]
/> (49)
/>мин
Время на обслуживаниерассчитывается по формуле[15]
/>, (50)
где /> время наорганизационное обслуживание, мин;
/> время на техническоеобслуживание, мин.
Время на организационноеобслуживание для шлифования определяется в проценах от оперативного времени.Для всех остальных операций определяется сумма времен на организационное итехническое обслуживание рабочего места.
Тоб. отд. =0,098 мин.
Время на техническоеобслуживание составляет
Штучно – калькуляционное времясоставляет
/> мин.
8.2 Расчётнормы времени на операцию 025 –вертикально-сверлильную
Тип производстваизготовления зубчатого колеса соответствует мелкосерийному производству, вкотором в качестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время[15]
/>, (51)
где />– основное время;
/> - подготовительно-заключительноевремя;
/> время на установку, снятиедетали;
/> время на закрепление, откреплениедетали;
/> время на управление станком;
/> время на измерение выполняемыхразмеров;
/> время на техническое обслуживаниерабочего места;
/> время на организационноеобслуживание рабочего места;
/> — время наотдых.
Основное времярассчитываем по формуле [15]
/>, (52)
где /> длина резания, />=25мм;
/>величина врезания и перебега, />6мм [11]
/> количество рабочих ходов, />;
/> подача на оборот, />0,1мм/об;
/> частота вращения шпинделя, />1000 мин/>.
Основное время наоперацию
/>0,62мин
Вспомогательное времярассчитываем по формуле [15]
/>, (53)
где /> время на установку иснятие детали, />0,2мин;
/>время на закрепление и откреплениедетали, />0,24мин;
/> время на приемы управлениястанком;
/> время на измерение детали.
Время на приемыуправления детали состоит из:
1)времени подведенияинструмента к детали– 0,05мин;
/> мин
Время на измерение деталисостоит из времени измерения штангенциркулем диаметра Æ8.
/>мин
Вспомогательное время
/>мин
Для крупносерийногопроизводства вспомогательное время рассчитываем по формуле
/>, (54)
где /> коэффициент, зависящийот типа производства, />1,85.
/>мин
Оперативное времярассчитывается по формуле[15]
/> (55)
/>мин
Время на обслуживаниерассчитывается по формуле[15]
/>, (56)
где /> время наорганизационное обслуживание, мин;
/> время на техническоеобслуживание, мин.
Время на организационноеобслуживание для шлифования определяется в проценах от оперативного времени.Для всех остальных операций определяется сумма времен на организационное итехническое обслуживание рабочего места.
Тоб. отд. = 0,781мин.
Время на техническоеобслуживание составляет
Штучно – калькуляционное время составляет
/> мин.
Расчеты норм времени наостальные операции выполняется аналогично и сводятся в таблицу
Таблица 7.1-Своднаятаблица норм времени.Номер оп-ции Наим оп-ции
Оперативное время,
tоп,
мин
Оснвремя />, мин
Вспомог.
время
/>, мин
Опера
тив. время
/> мин
Время обслуж.
/>, мин
Время на
отд.
/>,
мин
Штучно-калькуляционн. время/>, мин
/>мин
/>мин
/>мин
/> мин
/>мин 005
Токарная с ЧПУ
Установ 1:
1.Точить поверхность 1
а)предварительно
б)окончательно
2. Точить
поверхность 2
а)предварительно
б)окончательно
3. Точить
поверхность 3
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 5
4. Точить
поверхность 4
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 6
в)тонко
Установ 2:
1.Точить поверхность1
а)предварительно
б)окончательн,
снять фаску 3
2.Точить выточку 2
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
0,76
0,33
0,56
0,55
0,34
0,50
2,7
1,15
0,914
1,5
0,19
0,96
0,357
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,035
0,025
0,065
0,025
0,065
0,025
0,105
0,025
0,025
0,025
0,135
0,065
0,13
0,13
0,16
0,22
0,13
0,22
0,16
0,17
0,17
0,22
0,16
0,16
1,911
1,172
1,23
1,558
1,145
1,045
3,095
1,508
1,409
2,508
1,291
1,931
0,124
0,076
0,080
0,101
0,074
0,065
0,201
0,098
0,092
0,163
0,084
0,126
0,471
1,236
1,54
1,571
,284
1,485
4,321
2,118
1,876
2,583
2
1,986 010
Вертикально-протяжная
1.Протянуть шпоночный паз 1. 11 0,1 0,13 0,18 0,1 0,859 0,069 1,037 015
Вертикально-протяжн.
1.Протянуть шпоночный паз 2 11 0,1 0,13 0,12 0,1 0,784 0,060 0,968 020
Токарная
1.Точить поверхность Ø222
а)предваритель
б)окончательно,
снять фаску 1, 2.
8
8
0,38
0,6
0,3
0,3
0,115
0,035
0,17
0,22
1,462
1,627
0,175
0,106
1,473
1,594 025 Вертикально-сверлильная 4 0,62 0,44 0,095 0,04 1,654 0,091 1,856 030 Вертикально-зубофрезерная 18 8,65 0,32 0,021 0,26 9,762 0,781 10,692 045
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 1 11 2,64 0,2 0,05 0,19 3,454 0,138 0,062 0,173 3,911 050
Плоскошлифовальная
1.Шлифовать торец 2 10,5 1,07 0,078 0,05 0,19 1,658 0,066 0,030 0,083 2,005 055 Зубошлифовальная 120 8,60 0,32 0,615 0,26 10,811 0,649 0,216 0,541 16,201
9Определение типа производства
Тип производства всоответствии с ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепленияопераций, который показывает число различных операций, закрепленных в среднемпо цеху за каждым рабочим местом в течение месяца.
/> (57)
где О- количествоопераций, выполняемых на рабочем месте.
Р- принятое количестворабочих мест.
/> (58)
где /> — нормативныйкоэффициент загрузки оборудования
/> — фактический коэффициент загрузкистанка.
/>=/> (59)
где m/> — расчетное количество станков на операции.
Р- принятое количестворабочих мест.
Определяем расчетноеколичество станков m/>для каждой операции.
m/>, (60)
где T/>– штучное время, мин;
N – годовой объем выпускадеталей, шт;
Fд –действительный годовой фонд времени, ч.
/> — нормативныйкоэффициент загрузки оборудования (/>=0,85).
Количествостанков на операции 005.
/>
Принятоечисло станков Р=1,0
Коэффициентзагрузки
/>
Количество операций,выполняемых на рабочем месте.
/>
Аналогичнымобразом рассчитываем количество операций, выполняемых на рабочем месте.
Таблица 8.1 Расчеткоэффициента закрепления операций.Операция
Fд, ч
t/>, мин
m/> P
/> O 005 Токарная с ЧПУ 4029 25,538 0,1860 1 0,1860 4,570 010 Вертикально-протяжная 4029 1,037 0,0146 1 0,0146 58,22 015 Вертикально-протяжная 4029 0,968 0,0135 1 0,0135 62,96 020 Токарная 4029 3,07 0,1580 1 0,1580 30,63 025Вертикально-сверлильн. 4029 1,856 0,0270 1 0,0270 31,48 030 Зубофрезерная 3904 10,692 0,0800 1 0,0800 5,379 045 Плоскошлифовальная 4029 2,077 0,0152 1 0,0152 55,92 050 Плоскошлифовальная 4029 3,53 0,0258 1 0,0258 32,95 055 Зубошлифовальная 3904 3,53 0,0266 1 0,0266 31,95
/> 9 314,1
Определяем коэффициентзакрепления операций.
/>
По ГОСТ 3.1121-84принимаем мелкосерийноесерийное производство (20
10 Конструкторскаячасть
10.1 Поворотныйстол нормализованный
10.1.1 Назначениеи устройство станочного приспособления
Станочное приспособлениепредназначено для обработки деталей, отверстия в которых расположены поокружности.
Накладные поворотныестолы устанавливаются на рабочий стол вертикального или радиально-сверлильногостанка.
Плантшайба 1 столаустановлена на пустотелом шпинделе 2, который вращается во втулке 10,запрессованной в литом корпусе стола 11. В этот же корпус запрессована втулка 7, в которой направляется реечный фиксатор 5, заскакивающий во втулку 3 поддействием пружины 6.
Управление реечнымфиксатором осуществляется через рукоятку 4. Для облегчения поворота плантшайба1 опирается на шарики 13, собранные в обойме 12 и заключенные между кольцами14.
Осевой зазор,необходимый для вращения шпинделя с плантшайбой, регулируется гайкой 8, гайкастопорится винтом 9.
Центрирование рабочихприспособлений (наладок) на плантшайбе производится с помощью цилиндрическойцапфы пальца, вставленного в конусное гнездо шпинделя 2. Для фиксации угловогоположения в случае необходимости к корпусу наладки привинчивается шпонка,входящая в точный паз плантшайбы. Закрепление наладок производится Т-образнымиболтами.
Кольца шарикоподшипника14 шлифуются после сборки с плантшайбой и корпусом приспособления. Шарикирасположены на плоскости, чем облегчается изготовление подшипника.
10.1.2 Расчетприспособления на прочность
На операции 025вертикально- сверлильной крепление обрабатываемой детали к приспособлениюосуществляется четырьмя болтами M10 –8g×85.109.Ст3 ГОСТ 7798-70
Исходными данными длярасчета приспособления является сила резания.
Расчет выполняем дляоперации 030
Сила резания баларассчитана в п. 6.2:
Осевая сила резания определяется по формуле c.124[11]
Po=Pтабл * Кр (61)
Где Pтабл – табличное значение силы резания;
Кр –коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала
Po = 1450 * 1=1450 Н
Внешними, действующимисилами на деталь, являются: сила зажима Q, реакция стола приспособления R, силы резания Pо.Схема сил представлена на рис.3
/>
Требуемую силу затяжкиболтов рассчитаем из условия опрокидывания:
/>=0
Fзат*l3 + (4Fзат+Po)*l1 – Po*l2=0
/>
/>
Условие прочности болтана изгиб, учитывая эксцентричность нагружения c.45 [16]:
/> , (62)
где Fзат – сила затяжки болтов
d1 – диаметр болта.
/> МПа
σи
Условие прочности наизгиб выполняется.
Условие прочности резьбына срез c.33 [16]:
τ = Fзат /(π*dср *H*K*Kм )
где Fзат - сила затяжки болтов;
dср – средний диаметр болта;
H – высота гайки;
K – коэффициент полноты резьбы, длятреугольной резьбы K= 0,87;
Kм – коэффициент неравномерности нагрузки по виткамрезьбы.
Kм =0,5; H=12 мм; dср 9,025мм.
/> МПа
[ τ ] = 0,4*σт=0,4*200=80 МПа
τ
Выбранные крепежныеэлементы удовлетворяют условиям прочности.
Списокиспользуемых источников
1 Антонюк В.Е. Конструктору станочныхприспособлений: Справ. пособие.- Мн.: Беларусь, 1991.
2 Афонькин М.Г. Производствозаготовок в машиностроении / М.Г. Афонькин, М.В. Магницкая.- Л: Машиностроение,1987.
3 Горбацевич А.Ф. Курсовоепроектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред.– Мн.:Выш. шк., 1983.
4 Горошкин А.К. Приспособления дляметаллорежущих станков: Справ. — М: Машиностроение, 1979.
5 Дипломное проектирование потехнологии машиностроения / Под общ. ред. В.В. Бабука. – Мн.: Выш. шк., 1979.
6 Общемашиностроительные нормативырежимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках.Зуборезные, горизонтально-расточные станки. – М.: Машиностроение, 1974.
7 Общемашиностроительные нормативырежимов резания для технического нормирования работ на шлифовальных идоводочных станках. – М.: Машиностроение, 1974.
8 Общемашиностроительные нормативывремени вспомогательного на обслуживание рабочего места иподготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийноепроизводство. – М.: Машиностроение, 1974.
9 Прогрессивные режущие инструменты ирежимы резания металлов: Справ. / В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, Н.Д. Юдина идр.; Под общ. ред. В.И. Баранчикова. — М.: Машиностроение, 1990.-400с.: ил.
10 Режимы резания металлов: Справ. /Под ред. Ю.В. Барановского — М.: Машиностроение, 1972.
11 Справочниктехнолога-машиностроителя. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова.– М.:Машиностроение, 1985.
12 Справочниктехнолога-машиностроителя. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова.– М.:Машиностроение, 1985.
13 Станочные приспособления: Справ.Т.1 / Под ред. Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова. — М.: Машиностроение, 1984.
14 Технология автоматизированногопроизводства. Т.2 / Под ред. А.А. Жолобова. – Мн.: Дизайн ПРО, 1997.
15 Курсовое проектирование потехнологии станкостроения. Методические указания для студентов специальностиТ.03.01.00 – Могилев: МГТУ, 2003. – 34с.
16 Детали машин. / М.Н. Иванов – М.:Высш. Шк., 1991 – 383с.