Изготовление круглой протяжки

Определение типа производства, формы организации техпроцесса, выбор оборудования

Предварительно тип производства можно определить с учетом годовой программы выпуска и массы детали ( масса детали определяется по чертежу).

Масса протяжки равна m2,5 кг , годовой объём выпуска 1000 шт/год, таким образом производство данной протяжки будет носить среднесерийный характер(табл. 2[1]).

Поскольку годовой объём выпуска протяжек не велик ( в среднем 2,8 шт/день) принимаем групповую форму организации техпроцесса.

Протяжка - высокоточный сложнопрофильный инструмент, ввиду малых объёмов выпуска принимаем в качестве оборудования станки с ЧПУ, работающие универсальным и специальным инструментом.

Последовательность методов обработки поверхностей заготовки

Последовательность методов обработки поверхностей заготовки определяются на основе таблиц экономической точности обработки (стр. 34-35 [2]). Результаты выбора приведены в следующей таблице:

На основании данных вышеприведённой таблицы в операции группируется обработка поверхностей, сходных по методу обработки, точности, шероховатости, и технологическим возможностям станков. Результатом данного группирования является маршрут последовательности обработки резанием, представленный в виде следующей таблицы:

Приведенный в таблице маршрут является предварительным, т.к. учитывает только операции механической обработки. Для составления технологического маршрута необходимо ввести дополнительные операции.

Перечень и содержание операций, используемое оборудование приведены в следующей таблице:

Технологический маршрут обработки детали

Согласно чертежа рабочая часть протяжки выполняется из быстрорежущей стали Р6М5, хвостовая часть - из стали 40Х. Сталь Р6М5 применяется для изготовления фасонного инструмента, обладает высокой твёрдостью, прочностью и красностойкостью ( твердость в закалённом состоянии до 651HRC_э, красностойкость до 800С). Сталь 40Х - конструкционная, обладает высокой прочностью, низкой твёрдостью ( по сравнению с инструментальными и быстрорежущими сталями ), хорошей закаливаемостью и свариваемостью, меньшей стоимостью, чем Р6М5.

Протяжка относится к классу осевого инструмента, поэтому заготовку для её изготовления получают путём сваривания двух заготовок, полученных путем отрезки из проката. Получение заготовки протяжки путём пластической деформации экономически не выгодно ввиду малого объёма изготавливаемой партии и высокой стоимости технологической оснастки.

Заготовки отрезаются от стандартного проката круглого сечения, очищаются в галтовочном барабане или пескоструйном аппарате, затем производится обработка резанием свариваемых поверхностей (в случае различного диаметра заготовок производится обточка заготовки большего диаметра до получения одинакового размера свариваемых поверхностей). После сварки производится отжиг полученной заготовки, для устранения дефектов структуры в районе сварного шва и правка на прессе.

Расчёт припусков на механическую обработку.

Припуск на обработку должен быть таким, чтобы при его снятии были устранены погрешности обработки и установки, дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих операциях.

Для расчета припусков аналитическим путём целесообразно определить размер, имеющий наибольшую точность, и для него рассчитать общий минимальный припуск.

Величина симметричных припусков при обработке тел вращения определяется по формуле:

,

где Z_min - минимальный припуск на обработку на сторону;

R_z - шероховатость поверхности;

Т_а - глубина дефектного поверхностного слоя;

_а - суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемых поверхностей;

_а - погрешность установки на выполняемой операции ( поскольку технологической базой на всех операциях обработки резанием являются центровые отверстия, погрешность установки оказывает влияние на величину снимаемого припуска только при первом обтачивании заготовки, на всех последующих переходах величина _а равна нулю.

Результаты расчёта припуска на обработки калибрующих зубьев приведены в следующей таблице:

*значения допусков и припусков приведены в мкм

Разработка технологических операций.

Протяжка - высокоточный маложёсткий инструмент, ввиду этого применение многоместной, многоинструментальной и параллельной схем обработки затруднительно (возможна значительная деформация заготовки в процессе обработки силами резания). Принимаем одноместную, одноинструментальную, последовательную схему обработки.

Обточка режущей части.

На предыдущих операциях были обработаны центровые отверстия, шейка под люнет (данные поверхности являются технологической базой в разрабатываемой операции), торцы заготовки, хвостовая часть и заднее направление протяжки. На данной операции предстоит произвести предварительную обработку режущей части, подготовить условия для обработки стружечных канавок (формирования зубьев протяжки ). Обработка производится по 12 квалитету, предварительно данная поверхность не обрабатывалась. Согласно таблице расчёта припусков, средний диаметр обработанной поверхности должен быть равен 45,8 мм. Стандартный диаметр поставляемого проката равен 48 мм (допуск 800 мкм). Таким образом снимаемый напуск должен составлять 1,1 мм на сторону (глубина резания t=1,1 мм ).

Величину подачи принимаем равной S=0,4 мм/об (табл. 15 стр. 210[2])

Скорость резания определяем по формуле:

где Т - стойкость резца в мин., m - показатель относительной стойкости, t - глубина резания, S - подача, НБ - твёрдость по Бринелю, С - коэффициент, x и y - показатели степени ( значения С, х и у приведены в таблице 23 стр.214[2]).

Длина обрабатываемой поверхности составляет 525 мм ( см. чертёж ), подача равна, S=0,4 мм/об, скорость вращения шпинделя, n=1000 об/мин. Таким образом машинное время обработки будет определяться величиной:

,

где Т_о - машинное время обработки, l - длина обрабатываемой поверхности, n - скорость вращения шпинделя, S - подача, - снимаемый припуск, t - глубина резания.

Имеем:

V=141 м/мин, t=1,1 мм, S=0,4 мм/об, Т_о=1,3 мин

Обработка стружечных канавок.

На данной операции предстоит сформировать профиль зубьев протяжки. Обработка производится по предварительно обточенной поверхности, с точностью соответствующей 9 квалитету.

Формирование стружечных канавок производится путем врезания фасонного резца в заготовку, ширина резца - 6 мм ( глубина резания 6 мм ), подачу принимаем равной S=0,4мм/об (табл. 15 стр. 210[2]); определяем скорость резания ( при стойкости резца из быстрорежущей стали, Т=25 мин):

машинное время обработки:

,

данная формула определяет машинное время обработки одной стружечной канавки, умножив его на число зубьев, получим общее машинное время обработки: .

Заточка зубьев по передней поверхности.

Заточка зубьев по передней поверхности относится к операциям чистовой абразивной обработки, затачиваемая поверхность была сформирована при обработке стружечных канавок и закалена до твёрдости 65HRC, погрешности точности расположения поверхностей, полученные при токарной обработке, на данной операции исправить невозможно ( заточка с точностью по 4 квалитету, указанная в таблицах, относится к задней поверхности зубьев ), глубина шлифования составляет 0,025 мм. Режимы резания назначаем согласно таблице 122 стр.299[2]

V=35м/с, S=35м/мин, h=0,025мм, t=1,2мм/мин.

Машинное время обработки:

, ( табл.134 стр.306-307[2] ),

где h - снимаемый припуск,

n_u - скорость вращения детали, об/мин

t - величина поперечной подачи,

k - поправочный коэффициент, учитывающий потери времени из-за износа круга, недостаточной жёсткости системы и других факторов.

Общее машинное время обработки зубьев:

Заточка зубьев по задней поверхности.

Заточка зубьев по задней поверхности является операцией окончательной обработки. Затачиваемая поверхность прошла многоэтапную предварительную обработку ( точение, закалка, двукратное шлифование, предварительную заточку ), окончательная обработка производится по 4 квалитету. Режимы резания назначаем согласно таблице 10 стр.725 [3].

V=35м/с, S=6 м/мин, h=0,025мм, t=1,2мм/мин.

,

(табл.134 стр.306-307[2]),общее машинное время обработки зубьев:

Выбор станочного оборудования производится с учётом условий обработки, характера обрабатываемой детали и объёмов выпуска. Объём выпуска протяжек составляет 1000 штук в год. Профиль изделия - сложный фасонный. Ввиду этого принимаем для обработки профиля протяжки - универсальный токарно-винторезный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3, для абразивной обработки замковой части, заборного конуса, переднего и заднего направлений - круглошлифовальный станок модели 3Т162Ф2, этот же станок можно использовать при обработке зубьев по задней поверхности ( шлифование в размер, заточка ), для заточки зубьев по передней поверхности - заточной станок модели 3601Ф.

Для обработки профиля хвостовой части протяжки, рабочей части, заборного конуса, переднего, заднего направлений принимаем резец 2102-0079-Т15К6-II ГОСТ 18877-73, обработка профиля стружечных канавок производится специальным фасонным резцом, обработка центровых отверстий производится сверлом центровочным комбинированным 3 II ГОСТ 16552-75, при абразивной обработке используются следующие шлифовальные круги: шлифовальный круг ПП 400*10*127* 18А 30 СМ2 6 К5 ГОСТ 2424-83, шлифовальный круг 1Т 100*10*20 34А 40 СМ1 6 К5 ГОСТ 2424-83, шлифовальный круг 1А1-1 (ЛПП) 200*10*7605020 ГОСТ 17123-79 ЛО 100/80 СМ2 БИ1 35м/с 8.

При обработке деталь устанавливается в упорных центрах ГОСТ 13214-79, поводковом патроне 7102-0003 ГОСТ 14309-69, хомутик поводковый 7101-0066 ГОСТ 164880-70, для поддержки детали используются люнеты ( при обработке стружечных канавок - подвижный, устанавливается перед каждым обрабатываемым зубом, на остальных токарных операциях - неподвижный ). Для контроля размеров детали используется универсальный измерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ2-400-0,1 ГОСТ 166-80, микрометр МР 25-50 ГОСТ 4381-80, контроль профиля стружечных канавок осуществляется специальными шаблонами.

Расчет режимов резания.

Полный расчёт режимов резания и норм времени проведён для четырёх разработанных операций (см выше), для остальных операций режимы резания выбраны по справочным данным. Полученные данные приведены в таблице:

Таблица режимов резания:

Список использованной литературы

1. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Основы технологии машиностроения» для студентов специальности 120200.

2. «Справочник технолога - машиностроителя» под редакцией канд.техн.наук Косиловой А.Г. Машгиз, Москва,1956 г.

3. «Краткий справочник металлиста» под общей редакцией д-ра техн.наук Орлова П.Н. Издание 3, переработанное и дополненное. «Машиностроение», Москва, 1987 г

4. Справочник технолога «Обработка металлов резанием» под редакцией канд.техн.наук Монахова Г.А. «Машиностроение», Москва,1974 г.

5. «Технология машиностроения» под общей редакцией д-ра техн.наук,проф.Егорова М.Е. «Высшая школа», Москва, 1965 г.

6. «Технология производства металлорежущих инструментов» под редакцией Палей М.М. Второе издание, переработанное и дополненное. «Машиностроение», Москва, 1982 г.