Изготовление детали "Шток-шпорень 43.42.23.017.01.11.001"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали

2. Анализ технических требований на изготовление детали

3. Определение типа производства и организационных условий труда

4. Анализ технологичности конструкции детали

5. Выбор способа получения заготовки и разработка технических требований

6. Анализ технологической операции типового технологического процесса

6.1 Расчет припусков на механическую операцию

6.2 Анализ и обоснование схемы базирования и закрепления заготовки

6.3 Обоснование выбора металлорежущего станка

6.4 Обоснование выбора станочного приспособления, металлорежущего и измерительного инструментов

6.5 Расчёт режимов резания

6.6 Техническое нормирование операции

7. Научно-исследовательская работа

Выводы

Список литературы

Приложения

Реферат

Объект разработки: деталь «Шток-поршень».

В курсовой работе проведен анализ служебного узла - «Поршень II-IV ступени», детали «Шток-поршень». Проанализированы технические требования на изготовление детали. Определен тип производства - мелкосерийный и организационные условия труда. Проведен анализ технологических требований детали. Выбран способ получения заготовки - поковка и разработаны технические требования. Проанализирована технологические операции 030 токарная с ЧПУ и 060 фрезерная с ЧПУ. Обоснованы схемы базирования и закрепления заготовки на данных операциях. Обоснован выбор металлорежущих станков. Обоснован выбор станочного приспособления, металлорежущего и измерительного инструментов на данных операциях.

ВАЛ, ШТОК, ПОРШЕНЬ, ПЛУНЖЕР, НАСОС, ОПЕРАЦИЯ, ФРЕЗА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Введение

В ходе прохождения практики была выбрана деталь шток-поршень компрессора 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4 - это воздушная, поршневая, стационарная компрессорная установка, предназначенная для получения сжатого воздуха давлением до 22,56 МПа (250 кгс/см²), используемого:

- для привода исполнительных механизмов и устройств (КИП) в технологических линиях различных производств;

- для пневмоиспытаний магистральных газопроводов;

- в технологических процессах горнорудной и нефтегазодобывающей промышленности.

Деталь “Шток-поршень 42.42.22.030.01.08.101” предназначена для передачи поступательного движения от кривошипно-шатунного механизма к поршню. Шток-поршень является дифференциальным, т.е. представляет собой комбинацию нескольких поршней разных диаметров, объединенных в одну деталь. Они применяются в компрессорах с несколькими ступенями в одном ряду, в данном случае I-IV ступени.

Программа выпуска составляет 500 деталей в год.

1. Анализ служебного назначения машины, узла, детали

Деталь “Шток-поршень 43.42.22.030.01.08.101” является основной частью узла "Поршень II-IV ступени", который входит в компрессорную установку 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4

3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4 - это воздушная, поршневая, стационарная компрессорная установка, предназначенная для получения сжатого воздуха давлением до 22,56 МПа (250 кгс/см²), используемого:

для привода исполнительных механизмов и устройств (КИП) в технологических линиях различных производств.

для пневмоиспытаний магистральных газопроводов;

в технологических процессах горнорудной и нефтегазодобывающей промышленности.

Она представляет собой стационарную компрессорную станцию общего назначения, где в качестве машины для сжатия воздуха применен поршневой компрессор. Компрессор представляет собой Ш-образную трехрядную крейцкопфную машину с углом развала цилиндров относительно вертикальной оси 60°. В качестве привода компрессора используется электродвигатель. Все составные части установки, такие как газовые коммуникации, запорная, регулирующая и предохранительная арматура, вспомогательные системы (система масляная, система охлаждения и др.), смонтированы на общей раме.

Технические характеристики установки компрессорной 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4 приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Технические характеристики компрессорной установки 3ВШ1,6-2,3/230 УХЛ4

Наименование параметра	Единица измерения	Значение
1	2	3
Сжимаемый газ		атмосферный воздух
Объемная производительность, приведенная к начальным условиям	м3/с (м3/мин)	0,0380,0019 (2,320,115)
Эксплуатационный диапазон температур сжимаемого воздуха (температура воздуха начальная)	К (С)	от 228 (минус 45) до 318 (45)
Температура воздуха конечная (на выходе из станции), не более	К (С)	333 (60)
Давление начальное, номинальное	МПа (кгс/см2)	0,101 (1,033)
Давление конечное, номинальное, избыточное	МПа (кгс/см2)	22,56 (230)
Мощность, потребляемая станцией при частоте вращения вала компрессора 1500 мин-1, номинальной производительности и конечном давлении, не более	кВт	48
Тип поршневого компрессора	Ш-образный, воздушный, поршневой, 5-ступенчатый
Давление всасывания	МПа (кгс/см2)	0,6 (6)
1	2	3
Давление нагнетания	МПа (кгс/см2)	22,56 (230)
Расход масла на унос, не более	г/ч	45
Система смазки компрессора	Цилиндров - под давлением от многоотводного насоса; Шатунной шейки коленчатого вала и тонкостенных вкладышей нижних головок шатунов - под давлением от шестеренного насоса; Поршневых пальцев, коренных подшипников, сальников - разбрызгиванием;
Давление масла в системе смазки механизма движения компрессора, не менее	МПа (кгс/см2)	0,096ч0,343 (1,0ч3,5)
Привод компрессора	Прямой через фрикционную муфту сцепления и эластичную муфту «Bowex» со стороны двигателя
Частота вращения вала компрессора, не более	с-1 (об/мин)	12,25 (735)
Габаритные размеры установки компрессорной - длина - ширина - высота	мм	2000 2020 1800
Масса	кг	2300

Вид климатического исполнения «УХЛ4», категория размещения 1 по ГОСТ15150-69, но для работы при:

температуре окружающей среды от 0 до 40С;

атмосферном давлении от 650 до 800 мм.рт.ст.;

запыленности окружающей среды не более 20 мг/м³.

Запрещается использование установки в жилищных застройках без дополнительных мероприятий по шумоглушению и согласования с Госсанэпидемнадзором.

Характеристика узла.

Узел Поршень II-IV ступени [приложение А] состоит из следующих деталей:

шпонки поз. 11 которая запрессовывается в шток-поршень поз.1 [рисунок 1.2];

поршня поз.9 [рисунок 1.2], который устанавливается на деталь поз.1 с посадкой Н7/6g, при этом зазор составляет S=0,014ч0,043мм. После установки поршня, его положение фиксируется гайкой поз. 10 [рисунок 1.2], которая затягивается моментом силы 132Н•м(кгс•м). Для самоотвинчивания гайки в процессе эксплуатации, она контрится, не менее чем в 3-х точках отгибом кромки;

уплотнительных колец поз. 3, 4, 6, 7 и экспандерных колец поз.5, 8, которые устанавливаются в поршневые канавки, таким образом, чтобы они свободно и без заеданий проворачивались в поршневых канавках;

Условия работы и назначение элементов узла описаны ниже, а основные элементы узла изображены на рисунке 1.2 и в приложении А.

Узел устанавливается в цилиндр II и цилиндр IV ступени, и черз серьгу соединяется с кривошипно-шатунным механизмом [рисунок 1.3].

Вращаясь, коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм, передает возвратно поступательное движение дифференциальному поршню II и IV ступеней, которые, в зависимости от своего положения, всасывают и сжимают воздух в полости цилиндров.

Краткое описание детали.

Деталь “Шток-поршень 42.42.22.030.01.08.101” предназначена для передачи поступательного движения от кривошипно-шатунного механизма к поршню. Шток-поршень является дифференциальным, т.е. представляет собой комбинацию нескольких поршней разных диаметров, объединенных в одну деталь. Они применяются в компрессорах с несколькими ступенями в одном ряду, в данном случае I-IV ступени.

Условия работы данной детали - нормальные, среда неагрессивная. Линейная скорость движения штока V=2,2м/с.

Для обеспечения высокой износостойкости рабочих поверхностей детали, применен соответствующий материал: сталь 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71. Заменителями для даного материала являються стали: 38Х2ЮА, 38ХВФЮ, 20Х3МВФ, 38Х2Ю. Химический состав стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71 приведен в таблице 1.2. Механические свойства приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.2: Химический состав стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71

Химический элемент	%
Кремний (Si), не более	0,2ч0,45
Марганец (Мn), не более	0,3ч0,6
Медь (Cu), не более	0,3
Никель (Ni), не более	0,3
Сера(S), не более	0,025
Титан (Ti), не более	0,2
Углерод (С)	0,35ч0,42
Фосфор (Р), не более	0,025
Хром (Cr), не более	1,35ч1,65
Алюминий (Al), не более	0,7ч1,10
Молибден (Mo), не более	0,15ч0,25

Таблица 1.3 Механические свойства стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71

tисп., °С	?в- Предел кратковременной прочности , МПа	?T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	?5 - Относительное удлинение при разрыве , %	? - Относительное сужение , %	Ударная вязкость КСU, кДж/м2
20	800	650	17	64	157

Основными конструкторскими базами данной детали являются цилиндрические поверхности 1 и 2 [рисунок 1.4], которые образуют двойную направляющую базу.

Таким образом поверхности 1 и 2 лишают деталь четырех степеней свободы: двух вращений и двух перемещений относительно осей Y и Х.

Соответствующая данной схеме таблица соответствий [таблица 1.4] и матрица связей [таблица 5] приведены ниже.

Таблица 1.4 - Таблица соответствий

Связи	Степени свободы
1,2,3,4	I, II, IV, V

Таблица 1.5 - Матрица связей

	X	Y	Z	Название базы
L	1	1	0	Двойная направляющая база
Ь	1	1	0



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.2 - Эскиз поршня II-IV ступени

Рисунок 1.4 - Схема базирования детали

Классификация поверхностей по их функциональному назначению.

Деталь имеет ряд поверхностей, отличающихся друг от друга своей функциональной принадлежностью:

Поверхности 5 и 17 [рисунок 1.5] являются основными, так как они определяют положение детали в изделии, т.е. создают основную конструкторскую базу.

Поверхности 6, 10, 11, 14, 20, 22 , 25, 26, 28 [рисунок 1.5] являются вспомогательными, т.е. такими, которые определяют положение присоединяемых деталей к рассматриваемой. Так поверхности 6 и 25 определяют положение поршневых колец [рисунок 1.2]; поверхности 26 и 28 - положение шпонки [приложение Б]; поверхности 10 и 11 определяют положение поршня [приложение Б]; поверхность 14 определяет положение гайки поршня [приложение Б]; поверхность 20 определяет положение стопорной гайки, а поверхность 22 серьги [приложение Б].

Поверхность 27 является исполнительной, так как предназначена для передачи крутящего момента детали, и, таким образом, регулирования ее положения в изделии.

Все остальные поверхности являются свободными.

Деталь имеет следующие конструкторские особенности [рисунок 1.5]:

Поверхность 17 предназначена для базирования детали в изделии. Данная поверхность работает в условиях повышенного трения, поскольку в процессе возвратно-поступательного движения она находится в постоянном контакте с поверхностью сопрягаемой детали. Линейная скорость движения штока V=2,2м/с. Для обеспечения высокой износостойкости рабочей поверхности применен соответствующий материал: сталь 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71 и произведено азотирование данной поверхности. Для уменьшения нагрева и износа уплотнительных колец, а также для уменьшения усталостных разрушений (так как шток-поршень работает при знакопеременных нагрузках) шероховатость рабочей поверхности должна быть незначительной.

Центровые отверстия FM6 ГОСТ 14034-74 (пов. 1 и 2) предназначены для базирования детали во время обработки (создают основную технологическую базу), а также - для ввинчивания крюка и подвешивания штока в вертикальное положение, при его хранении.

Шестигранник (пов.27) предназначен для закрепления штока в установке с помощью ключа, а также для регулировки зазора между торцами штока и цилиндра. Зазор между пршнями и клапанами, и между поршнями и днищами цилиндров в крайних положениях поршней должны находиться в пределах от 0,8 до 1,2мм.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.5 - Поверхности «Шток-поршня»

Поверхности 10 и 11 детали предназначены для базирования на ней, поршня II ступени.

Поверхности паза (26 и 28) предназначены для установки шпонки 6х6х16 ГОСТ 23360-78.

Конусная поверхность, выполненная под углом 7° (пов.18), предназначена для установки штока-поршня в изделии, а также для плавного сопряжения пов.17 и пов.27 с целью уменьшения концентраторов напряжения.

Резьбовая поверхность 14 выполнена с целью установки на шток и крепления на нем гайки поршня поз. 10 [рисунок 1.2], которая служит для закрепления поршня на штоке.

Резьбовая поверхность 20 выполнена с целью установки на шток и крепления на нем гайки 47 [приложение Б].

Резьбовая поверхность 22 выполнена для крепления штока к серьге поз. 48 [приложение Б], с целью передачи возвратно-поступательного движения от кривошипно-шатунного механизма.

Канавки (пов. 6 и пов. 25) предназначены для установки поршневых колец [приложение Б].

Канавки 13, 16, 19 и 21 предназначены для выхода резца в процессе резьбонарезания, а также для выхода шлифовального круга при шлифовании поверхностей 14 и 20 и 22.

деталь изготовление марка

2. Анализ технических требований на изготовление детали

Рабочий чертеж обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы и сечения, совершенно четко и однозначно объясняющие ее конфигурацию и возможные способы получения заготовки. На чертеже указаны все размеры с необходимыми предельными отклонениями, требуемая шероховатость поверхностей, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а так же взаимного положения поверхностей. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали, термической обработке, массе детали. Рабочий чертеж выполнен согласно требований соответствующих стандартов ЕСКД.

Для изготовления штока применена высококачественная легированная конструкционная сталь 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71. Данный материал применяется при изготовлении штоков клапанов паровых турбин, работающих при температуре до 450 °С, гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иголок форсунок, тарелок букс, распылителей, пальцев, плунжеров, распределительных валиков, шестерен, валов, втулок и других деталей.

Подбор марки стали осуществляется по ее механическим свойствам, конструктивно полученным при расчете пары трения. Сталь обладает повышенной прочностью и вязкостью. Поверхности шток-поршня, работающие в условиях трения и с большими нагрузками, требуют высокой твердости поверхностного слоя, что достигается азотированием. Это еще одно из условий в выборе марки стали, которая подвергается азотации.

Химический состав стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71 приведен в таблице 2, а механические свойства при испытании на длительную прочность в таблице 3.

Обрабатываемость резанием стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71 в закаленном и отпущенном состоянии при у_В = 780 МПа, НВ 240-277 - Кн_ТВ.спл.=0,75 (для условий точения резцами с пластинками из твердых сплавов), Кн_{быстр.реж.}=0,55 (для резцов с быстрорежущими пластинками).

Данная сталь поддается ковке, так температура начала ковки составляет 1240°С, а конца 800°С, после чего необходимо произвести охлаждение заготовки на воздухе.

Поэтому на поковку назначена IV группа КП 590 по ГОСТ 8479-70 с твердостью 293…331 НВ. Категория прочности поковки определяет необходимые механические свойства, а IV группа предусматривает, что индивидуально каждая поковка должна подвергаться испытанию на растяжение, определению ударной вязкости и определение твердости. Одним из недостатков данной марки стали, является большая склонность их к образованию флокенов, при обнаружении их хотя бы в одной поковке бракуют все поковки данной плавки [6]. Одним из требований к заготовке после предварительной обработки является 100% ее контроль ультразвуковой дефектоскопией по ГОСТ 24507-80, согласно группы качества 2п, которая регламентирует допускаемые площади дефектов по длине заготовки.

Механической обработке поверхностей штока предшествует образование единой технологической базы, для обеспечения расположения осей всех обрабатываемых ступеней детали на одной геометрической линии, и с целью уменьшения радиального биения.

Такой линией является ось центров, и все допуски расположения поверхностей ориентированы относительно этой оси. Центровые отверстия FМ6 [рисунок 2.1], образующие ось центров на детали, выполняются по ГОСТ 14034-74. Форма F, центровых отверстий, применяется для монтажных работ, хранения и термообработки деталей в вертикальном положении. Точность изготовления диаметральных размеров и угла 60° обеспечивается центровочным режущим инструментом, при этом отклонение угла должно составить не более (-30'). Точность изготовления резьбы по Н7 ГОСТ 16093-2004. Параметры шероховатости центровых отверстий FM6 должны быть: посадочной поверхности (конусной) - Ra?2,5 мкм; поверхности резьбы и предохранительных фасок Ra?6,3 мкм.

Рисунок 2.1 - Центровые отверстия FM5 ГОСТ 14034-74

Учитывая сравнительно тяжелые условия эксплуатации детали (большое трение, и продольные, переменные нагрузки) к ней предъявляются жесткие требования по размерной точности, точности взаимного расположения поверхностей, определяющих положение присоединяемых деталей, чистоте поверхностей.

Деталь представляет собой тело вращения и не является жесткой, так как ее длина, более чем, в 11 раз больше диаметра, поэтому ее обработка требует использования специальных приспособлений.

Основной конструкторской базой штока являются цилиндрическая поверхность Ш32h6(_-0,016). Допуск на размер соответствует 6 квалитету точности и обеспечивает в паре трения посадку с зазором. На трущиеся элементы, подвергаемым азотации назначена рекомендуемая шероховатость поверхности по критерию Ra = 0,2 мкм.

Допуск цилиндричности поверхности равный 0,006мм, что соответствует 5 - 6 степеням точности по СТ СЭВ 636-77 (с ближайшими стандартными допусками 0,005 мкм и 0,008 мкм, соответственно). Данное требование оправдано, так как не выполнение его приведет к увеличению износа, а также к его неравномерному распределению по поверхности штока.

Допуск соостности основной поверхности, а также поверхностей Ш37g6, М36х1,5-6g, М30х1,5-6g, Ш48,8е8 относительно оси центров составляет 0,02 мм, что соответствует 6 степени точности по СЭВ 636-77. Невыполнение этого требования приведет к несоосному расположению присоединяемых элементов, а также поверхностей самого штока, что в последствии вызовет повышенный износ и быстрый выход из строя как самой детали, так и установки в целом.

Поверхность Ш48,8е8() является основной, поэтому обосновано назначен допуск на изготовление данной поверхности равный 8 квалитету точности, что обеспечивает посадку с гарантированным зазором в паре трения. Шероховатость данной поверхности 6,3 мкм по критерию Ra.

Требования к перпендикулярности торца на размере Ш58/Ш37g6 относительно оси центров равен 0,02мм, что соответствует 7-8 степеням точности по СТ СЭВ 636-77 с ближайшими стандартными допусками 16 мкм и 25 мкм, соответственно. Несоблюдение этого допуска повлечет за собой установку поршня II ступени с перекосом, нарушению герметичности, и нарушению режима подачи газа.

Конусная поверхность, выполненная под углом 7°, предназначена для установки штока в изделии, а также для плавного сопряжения примыкающих поверхностей, и с целью уменьшения концентраторов напряжения. Точность изготовления данной поверхности соответствует IT14 квалитету, а шероховатость - Ra=0,8мкм.

Шток поршень является дифференциальным, так на одной из его шеек имеются канавки глубиной Ш35,4d11() и шириной 6Н8(^+0,018) для расположения в них поршневых колец. Точность изготовления данных поверхностей соответственно 11 и 8 квалитет, а шероховатость - Ra = 6,3мкм. К торцам канавок (размер 6Н8) предъявлен допуск перпендикулярности относительно оси центров равный 0,02 мм, что соответствует 9-10 степеням точности по СТ СЭВ 636-77 с ближайшими стандартными допусками 16 мкм и 25 мкм, соответственно. Несоблюдение этого допуска повлечет за собой невозможность или неправильное расположение в канавках поршневых колец IV ступени вследствие чего повышенный износ и неправильная работа компрессора из-за нарушения герметичности и перетечек газа из полостей цилиндра.

На цилиндрической поверхности штока расположен шпоночный паз. Шпонки обычно сопрягаются по ширине с валом по неподвижной посадке, поэтому для плотного шпоночного соединения назначено поле допуска по N9(_-0,03) для ширины паза. Предельное отклонение глубины шпоночного паза при данном сечении шпонки равно 0,1 мм. На расположение шпоночных пазов назначены соответствующие допуски Т = 0,02 Т_шп , где Т_шп - допуск на ширину шпоночного паза [9, табл. 22.5], шероховатость поверхностей шпоночного паза назначена в соответствии с допуском размера по квалитету [8, табл. 2.67, 42].

Поверхность 37g6() является вспомогательной базой для поршня II ступени, поэтому оправдано назначен допуск по 6 квалитету и шероховатость Ra = 1,6мкм. Невыполнение данных требований приведет к перекосу при установке поршня и быстрому выходу его из строя.

Назначение резьб детали - крепежное. Класс точности резьбы назначен - «точный». В соответствии с классом точности, шагом и длиной свинчивания резьбы назначено поле допуска 6g для наружной резьбы [7, табл. 8.4, 8.5].

Шестигранник S=27 предназначен для закрепления штока в установке с помощью ключа. Точность изготовления данной поверхности равна IT14 квалитету точности, шероховатость поверхности Ra=3,2 мкм. Невыполнение данных требований сделает невозможным установку штока в изделии.

Остальные поверхности свободные, их предельные отклонение размеров для отверстий по Н14, валов h14, остальных ± IT14/2, допуски формы и расположения по ГОСТ 25069-81.

Исходя из анализа технических требований предъявляемых к детали и ее заготовке, изготовление детали необходимо производить поэтапно, последовательно приближая форму, размеры и шероховатость к требованиям, предъявляемым чертежом.

При назначении припусков на заготовку необходимо учитывать припуск под отрезку образцов и на предварительную обработку под УЗД.

Учитывая габариты и массу детали необходимо после черновой обработки назначать стабилизирующей отпуск для снятия внутренних напряжений.

Учитывая жесткие требования к шероховатости поверхностей, точности их размеров и форм, обработку производить на точном оборудовании.

3. Определение типа производства, такта выпуска и партии запуска

Определение типа производства.

Определение годовой программы выпуска деталей.

Годовая программа выпуска деталей:

N_год.= Nm+,

где: N годовая программа выпуска изделий, N=500 шт;

m количество деталей в изделии, m= 1шт;

количество запчастей, =0.

N_год.= 5001+0=500 шт.

Определение типа производства.

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о., который показывает отношение всех различных технологичных операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца к числу рабочих мест.

К_з.о.=О/Р,

где: О суммарное число различных операций;

Р число рабочих подразделений, выполняющихся операции.

Определение штучно-калькуляционного времени Т_ш-к на всех операциях. Штучно-калькуляционное время взято из базового технологического процесса. Данные заносим в таблицу 3.1.

Расчетное количество станков по опрациям:

,

где: F_д действительный годовой фонд времени работы оборудования,

F_д =4029 час [2, табл.2, с.22];

_з.н.ср усредненное значение нормативного коэффициента загрузки оборудования [2, с.20];

Выполним расчет требуемого количества оборудования.

шт.

Число рабочих мест Р находи путем округления до ближайшего большего целого числа полученного значения m_р: Р=1. Результаты расчетов для остальных механических операций представим в таблице 3.1.

Фактический коэффициент загрузки оборудования рабочего места:

,

.

Результаты расчетов для остальных механических операций представим в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Определение типа производства

№ операции	Наименование операции	Тш-к, мин	mр, шт.	Р, шт.	з.ф.	О, шт.
025	Расточная	13,1	0,033	1	0,033	24
030	Токарная с ЧПУ	8,8	0,02	1	0,02	45
040	Токарная с ЧПУ	18,5	0,047	1	0,047	22
055	Токарная с ЧПУ	20,5	0,05	1	0,05	18
060	Вертикально-фрезерная	10,9	0,028	1	0,028	30
065	Круглошлифовальная	11,3	0,029	1	0,029	28

Количество операций, выполняемых на рабочем месте:

,

шт.

Результаты расчетов для остальных механических операций представим в

таблице 3.1.

Определяем Р, О, Т_ш-к и результаты данных расчетов заносим в таблицу 3.1.

Коэффициент закрепления операций определяем по формуле:

.

Полученное значение коэффициента (20 К_з.о. 40) соответствует серийному типу производства.

Определение форы организации производства

Суточный выпуск деталей

,

где: С количество рабочих дней в году, С=254 дня.

шт/день.

Суточный фонд времени работы оборудования:

,

мин.

Средняя трудоемкость механических операций:

,

мин,

где: n число операций, n=6.

Суточная производительность поточной линии при загрузке её на 60%.

,

шт.

При сравнении N_сут =1,96 Q_сут.=41,3 видно, что суточный выпуск деталей гораздо меньше суточной производительности поточной линии при загрузке на 60%, т.е. применение однономенклатурной поточной линии нецелесообразно. Поэтому применяем групповую форму организации производства.

В соответствии с ГОСТ3.1108-74 коэффициент закрепления операций составляет для среднесерийного производства свыше 20 до 40 включительно.

По всем технологическим и производственным характеристикам серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

Используется универсальное и специализированное и частично специальное оборудование. Широко используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и находят применение гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами и управляемым от ЭВМ. Технологическая оснастка в основном универсальная, однако, во многих случаях создается высокопроизводительная специальная оснастка; при этом целесообразность ее создания должна быть предварительно обоснована технико-экономическим расчетом. Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка, позволяющая существенно повысить коэффициент оснащенности серийного производства. В качестве исходных заготовок используются горячий и холодный прокат, литье второго класса точности, точные виды литья и точные штамповки, целесообразность применения которых также обосновывается технико-экономическими расчетами. Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных ходов и промеров с частичным применением разметки.

Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном. Наряду с рабочим высокой квалификации, работающими на сложных универсальных станках, и наладчиками используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.

Технологическая документация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболее сложных и ответственных заготовок при одновременном применении упрощенной документации и опытно-статистического нормирования простейших заготовок.

Для серийного типа производства рекомендуется предметная форма организации работ, при которой станки располагаются в последовательности технологических операций для одной детали. Детали обрабатываются на станках партиями; при этом время выполнения операции на отдельных станках может быть не согласовано со временем обработки на других станках.

Изготовленные детали во время работы хранят у станков и затем транспортируют целой партией. Детали, ожидающие поступления на следующий станок для выполнения очередной операции, хранят или у станков, или на специальных площадках между станками, на которых производится контроль деталей [3, с. 24].

Мелкосерийное производство характеризуется тем, что за каждым рабочим местом согласно ГОСТ 3.1108-74 закреплено от 21 до 40 операций.

Определяем партию запуска по формуле с. 30 [2]:

где а - периодичность запуска (3, 6, 9, 12, 24).

шт.

4. Анализ технологичности конструкции детали

Отработка конструкции на технологичность комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции изделия по установленному показателям. Она направлена на повышение производительности труда, снижения затрат и сокращения времени на изготовление при обеспечении необходимого ею качества.

Оценка технологичности конструкции производится двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности конструкции. Анализируя технологичность конструкции по применяемым материалам необходимо отметить, что сталь 38Х2МЮА ГОСТ 1050-88 имеет удовлетворительную обрабатываемость. Применение более дешевого материала не целесообразно т.к. это неизбежно приведет к снижению механических свойств материала. Применение для изготовления данной детали более легкого и прочного материала не имеет смысла т.к. данные материалы имеют более высокую стоимость, чем данная сталь и более низкие показатели обрабатываемости, что еще более увеличивает стоимость получения детали.

Анализируя форму поверхностей детали с точки зрения возможности применения высокопроизводительного оборудования можно выделить, что основная масса обрабатываемых поверхностей являются простыми (плоскими, цилиндрическими, конусными), что облегчает обработку детали т.к. точность и стабильность обработки в значительной мере определяется простотой конструктивных форм. Сам шток не является технологичной деталью т.к. при максимальном диаметре 32 мм он имеет длину 654 мм, что отрицательно сказывается на жесткости детали, создает проблемы при его обработке.

Масса детали 3,92 кг. Это значит, что для установки и транспортировки его не нужно использовать вспомогательные механизмы (кран балку).

На основании изучения чертежа, а также условия работы изделия, в рассматриваемой детали «Шток-поршень» присутствуют следующие нетехнологичные элементы:

- закрытый шпоночный паз, который неудобен в обработке, так как необходимо выдерживать длину паза и фрезеровать шпоночной фрезой с маятниковой подачей, что повлечет за собой увеличение времени обработки, а следовательно себестоимость;

- для обработки вала необходимо устанавливать люнет, во избегания его изгиба под действием сил резания, на что необходимо дополнительно вспомогательное время;

- не технологичны канавки под уплотнительные кольца, так как для их достижения необходим спецальный режущий инструмент (канавочный).

Вышеизложенные замечания вызваны конструктивными соображениями и изменить что-либо не представляет возможности.

Большинство поверхностей (цилиндрических) детали выполнены с шероховатостью поверхностей Ra = 0,8-1,6 мкм и точностью по 6-8 квалитету, что требует обработку за несколько переходов на токарной операции и один два переход на шлифовальной операции.

При механической обработке поверхности для базирования и закрепления являются открытыми и достаточно развитыми, что удобно.

Вывод: В целом деталь «Вал» технологична, хотя имеет отдельные нетехнологичные элементы:

· длина вала -1205 мм (установка в люнете на токарной и шлифовальной операциях, а также его подналадка);

· достаточно большое количество шеек вала выполненных по шестому и восьмому квалитету и соответственно с шероховатостью поверхности Ra=0,8-1,6 мкм.

5. Выбор способа получения заготовки

Основным условием рациональной технологии есть максимальное приближение форм и точности заготовок к форме готовой детали. Выбор заготовки в большинстве случаев определяет технологию механической обработки.

Вид заготовки устанавливается вследствие анализа чертежа детали, ее материала и технических требований к изготовлению, объема выпуска, габаритов и массы, на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

Данную деталь можно получать следующими способами:

свободная ковка на молоте;

штамповка на КГШП.

Исходя из маршрута технологического процесса заводского варианта заготовкой для детали «Вал» является поковка кованная на прессе ш60 и длиной 760 мм.

Определим коэффициент использования материала и заготовки из пруткового проката. Для определения коэффициентов использования материала и заготовки определяется масса заготовки по формуле:

где Vз - объем заготовки (прутка);

=7,85*10^-3 кг/см³- плотность материала.



где R=3 см - радиус цилиндрической поверхности поковки:

Н-76 см - длина (высота) прутка.

;

Коэффициент использование заготовки определяется по формуле:

где - коэффициент использования заготовки;

- масса детали;

- масса заготовки.

.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

где - коэффициент использования материала;

- масса отходов, для проката из стали - 15;

.

Предлагается заменить данный способ получения заготовки на поковку штампованную на КГШП.

Штамповкой изготавливают поковки цилиндрические сплошные гладкие и с уступами (штоки, оси, валы, колонны, цапфы, и т.д.); прямоугольного сечения гладкие и с уступами (платы, пластины, штамповые кубки, вкладыши); со смешанными сечениями сплошные с уступами и с расположением отдельных частей в одной, двух, трех и более плоскостях (коленчатые валы и др.); цилиндрические полые гладкие и с малыми уступами (диски, фланцы, колеса, муфты и т.д.); цилиндрические полые гладкие и с большими уступами при большом отношении длины к размеру сечения (барабаны, полые валы, цилиндры); с кривой осью (крюки, бугели, скобы, днища). Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом.

Исходные данные для расчета:

Масса поковки - 5,49 (расчетная):

расчетный коэффициент К_р = 1,4; [л3. прил.3]

Класс точности - Т3; [л3. прил.1]

Группа стали - М2; [л3. табл.1]

Степень сложности - С1; [л3. прил.2]

Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская); [л3. табл.1]

Исходный индекс - 10; [л3. табл.2]

Припуски и кузнечные напуски:

Таблица 4.1 - Припуски и кузнечные напуски

Тип и размеры поверхности	Точность	Шерохо- ватость	Припуск	Результаты
			Осн	Доп	Общ	Расчетные	Принятые
Ш48,8 Ш26,5 Ш58 Ш37	8 14 14 6	3,2 1,6 6,3 1,6	1,6 1,5 1,6 1,5	1,1 1,1 1,1 1,1	2,7 2,6 2,7 2,6	54,2 31,7 63,4 42,2	54 32 63 42
l=654 l=66 l=244 l=6	14 12 11 14	6,3 6,3 1,6 1,6	2,3 1,5 1,7 1,4	1,1 1,1 1,1 1,1	3,4 2,6 2,8 2,5	660,8 72 250,2 11,3	661 72 250 11

Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0,3 мм; [л3. табл.4]

отклонение от плоскостности и прямолинейности - 0,8 мм [л3. табл.5]

Штамповочный уклон на наружной поверхности - не более 5, на внутренней - не более 7.

Размеры поковки и их допускаемые отклонения:

Рассчитываем размеры поковки в мм:

диаметр 48,8 + (1,6+0,3+0,8)·2 = 54,2 принимаем 54;

диаметр 26,5 + (1,5+0,3+0,8)·2 = 31,7 принимаем 32;

диаметр 58 + (1,6+0,3+0,8)·2 = 63,4 принимаем 63;

диаметр 37 + (1,5+0,3+0,8)·2 = 42,2 принимаем 42

длина 654 + 3,4·2 = 660,8 принимаем 661;

длина 66 + 3,4 + 2,6 = 72 принимаем 72;

длина 244 + 3,4 + 2,8= 250,2 принимаем 250;

длина 6 + 2,8 + 2,5 = 11,3 принимаем 11;

Радиус закругления наружных углов - 1,0 мм. [л3. табл.7]

Рассчитываем массу заготовки:

По чертежу штамповки определяю объем заготовки. Для этого разбиваем заготовку на четыре цилиндра, тогда:

Коэффициент использование заготовки определяется по формуле:

.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

.

Сравнив, коэффициент использования заготовки и коэффициент использования материала для разных способов получения заготовки видим, что коэффициенты при получении заготовки методом штамповки на КГШП выше, чем при изготовлении ее методом ковки на молотах. Экономично выгодным будет метод получения заготовки штамповка на КГШП.

Себестоимость заготовки получаемой ковкой на молоте определяем по формуле:

S_ЗАГ=

где С_i - базовая стоимость одной тонны материала, грн.

С_i=10000 грн

Q - масса заготовки, кг;

q - масса готовой детали, кг

К_т - коэффициент учитывающий точность штамповки.

К_т=1,1

К_м - коэффициент учитывающий влияние материала.

К_м=1,22

К - коэффициент учитывающий группу серийности.

К=1,3

К_н - коэффициент учитывающий группу сложности.

К_н=1,1

К_в - коэффициент учитывающий массу штамповки.

К_в=0,98

S_отх - цена одной тонны отходов, грн.

S_отх=900 грн

S_заг= = 305,5 грн

Себестоимость заготовки получаемой штамповкой определяем по той же формуле, но с другими коэффициентами: К_т=1, К_м=1,22, К=0,95, К_н=1,1, К_в=0,98, тогда S_заг= = 98,1 грн

Окончательное обоснование проведем подсчитав экономический эффект от метода получения заготовки штамповкой:

Э_з=( S_заг1 - S_заг2) N,

где S_заг2 - стоимость заготовки кованной на молотах грн,

S_заг1 - стоимость штампованной заготовки грн,

N - годовой объем выпуска.

Эз=(305,5-98,1)500 = 103700 гр

6. Анализ технологической операции существующего или типового технологического процесса

В данном разделе выполняется анализ операции 030 - токарная с ЧПУ и 050 - вертикально-фрезерная с ЧПУ где содержится: обоснование правильности схемы базирования и закрепления заготовки; обоснование правильности выбора металлорежущего станка, оснастки, режущего и мерительного инструмента; расчет режимов резания; расчет норм времени для этой операции.

6.1 Расчет припусков на механическую обработку

Выполним расчет припусков и определим размеры на обработку наружной цилиндрической поверхности ш37g6 по методу профессора Кована В.М.

Данный расчет был проведен на ЭВМ и подшит в приложениях. Расчет производится по методу Кована.

Расчетная формула для определения величины припуска наружной цилиндрической поверхности имеет вид:

,

где R_z-1 - величина микронеровностей поверхности получаемых на предыдущей операции (переходе);

Т_i-1 - глубина дефектного слоя поверхности полученного на предыдущей операции (переходе);

- величина пространственного отклонения формы поверхности полученной на предыдущей операции (переходе);

- погрешность установки на выполняемой операции (переходе).

Составляющие выше упомянутой формулы табличные значения, кроме , которая определяется как

=661*0,08=53 мкм, а определяется в процентном соотношении от следовательно , где k_у=0,04-0,06, в зависимости от перехода. Определим для каждого из переходов:

=53*0,06= 3 мкм.

=53*0,05= 2,5 мкм.

=53*0,05= 2,5 мкм.

=53*0,04= 2 мкм.

Исходные данные для расчета припусков на ЭВМ приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Исходные данные

Наименование перехода	Обознач. точности	Предел отклон.	Элементы припуска, мкм
			Rz	Т		б	з
Поковка	Т3		-	-	-	-	-
Точ. черновое	кв. 14	-0,62	150	150	3	10	80
Точ. п/ч	кв. 10	-0,10	50	50	2,5	10	60
Точ.чистовое	кв.8	-0,039	25	25	2,5	10	60
Шлифование	кв.6		15	15	2	5	20

6.2 Анализ и обоснование схемы базирования и закрепления заготовки

Одной из основных погрешностей, что вызывают брак, есть погрешность установки заготовки на столе станка:

,

где е_б- погрешность базирования;

е_З - погрешность закрепления;

е_пр - погрешность приспособления.

Рассмотрим возможную погрешность базирования заготовки на токарной с ЧПУ операции 030.

На данной операции с двух установов точится заготовка под ультразвуковой контроль (УЗК).

Наиболее рациональной схемой базирования - в центрах, левый центр плавающий и правый вращающийся (рисунок 6.1). Левый торец - опорная база, лишает заготовку одной степени свободы, перемещение вдоль оси заготовки. Базирование в центрах позволит реализовать двойную направляющую базу (скрытая база - ось), которая лишит двух перемещений и двух вращений.

Погрешность базирования на размер 226±0,23 мм сводится к нулю та как совпадает технологическая и измерительная базы, следовательно Е_б=0. Погрешность базирования для размеров 174 мм и 68 мм будет равна допуску на размер который соединяет технологическую и измерительную базы, то есть на длину вала 654_-2 мм, тогда Е_б=2 мм, данная погрешность больше допуска на выполняемый размер, следовательно необходимо привязывать станок по правому торцу заготовки для каждой детали.

Рисунок 6.1 - Схема базирования на токарной с ЧПУ операции

Рассмотрим возможную погрешность базирования заготовки на вертикально-фрезерной с ЧПУ операции 060.

На данной операции с четырех позиций фрезеруют шестигранник под ключ S=27 мм и закрытый шпоночный паз.

Для данной операции наиболее рациональной схемой базирования является базирование в призмах с упором в ступень. Данная схема предусматривает двойную направляющую и опорную базу, в следствии чего заготовка будет лишена пяти степеней вращения, вакантной остается одна связь вращение вокруг оси заготовки. Погрешность базирования для размера 16±0,5 мм ,будет равна нулю, так как совпадет измерительная и технологическая базы, упор ступенью ш58/ш37 в торец призмы, Е_б=0. Погрешность базирования для ширины граней шестигранника рассматривать не будем, так как эта ступень штока была сформирована на токарной операции. Рассмотрим погрешность на глубину паза, размер 33,7_-0,1 мм, которая составит

Е_б== =

=8 мкм, что допустимо.

Рисунок 6.2 - Схема базирования на вертикально-фрезерной с ЧПУ операции

6.3 Выбор металлорежущего оборудования

Операция 030 - токарная с ЧПУ.

На данной операции точатся все ступени вала окончательно или с припуском под шлифовку и нарезается резьба с двух установов.

Выбор металлорежущего станка.

На производстве деталь «Вал» обрабатывается на универсальном токарно-винторезном станке 16К20, но его применение было бы не рационально, так как он не имеет систему ЧПУ и соответственно процесс обработки был трудоемкий.

Данное оборудование было выбрано с учётом следующих показателей:

- технологические методы обработки поверхностей:

для обработки вышеуказанных поверхностей был рассмотрен перечень токарных станков, проанализировав, был выбран станок модели 16К20Т1 (с удлиненной станиной), который оснащен системой ЧПУ [4], с 32;

- мощность двигателя:

станок данной модели оснащён 11 кВт двигателем, которого достаточно дляточения поверхностей вала;

- габариты рабочего пространства:

данное оборудование позволяет обрабатывать заготовки диаметром - до 215мм, и длинной - до 1500 мм, что позволит установить вал;

- тип производства:

при мелкосерийном производстве преимущество отдается универсальному оборудованию с ЧПУ, таким оборудованием является станок модели 16К20Т1;

- установленное количество инструментов:

станок позволяет установить шесть инструментов, чего достаточно для осуществления обработки поверхностей вала.

Основные технические характеристики токарного станка модели 16К20Т1 следующие:

1) наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над
станиной - 500 мм, над суппортом - 215 мм;

2) наибольшая длина обрабатываемой заготовки - 1500 мм;

3) шаг нарезаемой метрической резьбы 0,5-112 мм;

4) частота вращения шпинделя 10 2000 мин^-1;

5) подача: продольная 0,012,8 мм/об (бесступенчатая);

поперечная 0,0050,14 мм/об (бесступенчатая);

6) мощность электродвигателя привода главного движения - 11 кВт.

Операция 060 - вертикально-фрезерная с ЧПУ.

Для обработки поверхностей были рассмотрены два вертикально-фрезерные станка 6Р11 и 6Р11Ф3-1, проанализировав, был выбран станок модели 6Р11Ф3-1, так как станок с ЧПУ позволит уменьшить время обработки и соответственно удешевит себестоимость детали. [4], с 51;

- мощность двигателя:

станок данной модели оснащён 5,5 кВт двигателем, которого достаточно для обработки поверхностей вала;

- габариты рабочего пространства:

станок имеет размер рабочей поверхности стола 250х1000, что позволит установить приспособление с заготовкой;

- тип производства:

при мелкосерийном производстве преимущество отдается универсальному оборудованию с ЧПУ, таким оборудованием является станок модели 6Р11Ф3-1;

- установленное количество инструментов:

станок позволяет установить один режущий инструмент, чего достаточно для осуществления обработки поверхностей крышки.

Основные технические характеристики вертикально-фрезерного станка с ЧПУ модели 6Р11Ф3-1 следующие:

Размеры рабочей поверхности стола,мм 250х1000;

Наибольшие перемещения стола, мм:

продольное 630;

поперечное 200;

вертикальное 350;

Перемещение гильзы со шпинделем, мм 60;

Внутренний конус шпинделя 7:24;

Число скоростей шпинделя 16;

Частота вращения шпинделя, об/мин 50-1600;

Число подач стола, мм/мин

продольная и поперечная 35-1020;

вертикальная 14-390;

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 5,5;

Габаритные размеры, мм 1480х1990х2360;

Масса, кг 2360.

6.4 Обоснование выбора станочного оборудования, металлорежущего и измерительного инструмента

Операция 025 - токарная с ЧПУ.

Для токарной операций применяем следующие виды технологической оснастки:

центр плавающий А-1-5-У ЧПУ ГОСТ 2576-79;

центр вращающийся А-1-7-У ЧПУ ГОСТ 8742-75;

патрон поводковый МН4050-62 ГОСТ 24351-80;

резцы PERBR2525L12 Т5К10 ГОСТ 20872-80;

резцы PERBL2525L12 Т5К10 ГОСТ 20872-80;

в качестве мерительного инструмента применяем штангенциркули ШЦ-I-125-0,1, ШЦ-II-320-0,1, ШЦ-II-600-0,1 ГОСТ 166-89.

Операция 060 - вертикально-фрезерная с ЧПУ.

1) приспособление специальное;

2) фреза 0235-0056 Р6М5 ГОСТ 9140-78 (шпоночная);

3) фреза 1256-0258 Р6М5 ГОСТ 17026-71 (концевая ш12);

4) патрон 1-40-12-90 ГОСТ 26539-85;

5) втулка 6100-0141 ГОСТ 13598-85;

6) в качестве мерительного инструмента применяем штангенциркули ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89, Пробка 6N9 ГОСТ 8595-80.

6.5 Расчет режимов резания

Операция 030 - токарная с ЧПУ

Точение цилиндрической ступени штока ш61 начерно.

Исходные данные:

Рекомендации для черновой обработки поверхности ш120f9 приведены в таблице 11, с.271 [4]: для обрабатываемого материала стали 38Х2МЮА ГОСТ 4543-71, материала рабочей части РИ Т5К10 рекомендуются режимы резания: глубина резания

t= мм;

подача S=1,0 мм/об - допустимая подача с учетом таких поправочных коэффициентов;

K_Sd=0,9 - сечение державки;

K_SN=1,0 - прочность режущей части;

K_SM=1,25 - механические свойства обрабатываемого материала;

K_SY=0,9 - схема установки;

K_SP=1,0 - состояние поверхности;

K_S=1,0 - геометрия резца.

S = 0,9*(0,9 1,0 1,25 0,9 1,0 1,0) =1,0 мм/об;

Стойкость РИ Т = 60 мин;

Количество проходов і = 1.

Скорость резания определяем по формуле:

Выбираем значения коэффициентов и показателей степеней:

Cv= 340, x= 0,15, y= 0,45, m= 0,2;

Kv=Kmv Kпv Киv=1,0 0,8 1,0 = 0,8.

Частоту вращения шпинделя определим по формуле

(1)

n= =682 об/мин, принимаем частоту вращения по паспорту n_пр= =710мин^-1, тогда фактическая скорость будет определятся по формуле

(2)

V_ф= = 140 м/мин;

Силу резания определяем по формуле:

Выбираем значения коэффициентов и показателей степеней по таблице 22, с.273 [4]: Cp= 300, x= 1,0, y= 0,75, n=-0,15;

Kp= Kмp= 1.

Pz= 10*300*1^1.0 *1,0^0.75 *140^-0,15 *1,0 = 1429 Н

Мощность резания определяем по формуле:

N== = 3,2 кВт.

Паспортная мощность составляет 11 кВт, соответственно обработка осуществима (зN_ст > N_рез, 0,8*11 кВт>3,2 кВт, 8,8 > 3,2 кВт)

Расчет по мощности производить на другие обрабатываемые поверхности не будем, так как обработка на максимальный диаметр ш63 с максимальной глубиной резания возможна, следовательно, меньшие диаметры будут обработаны без затруднений.

Рассчитываем основное время обработки ступени ш61 по формуле:

Т_о= і (3)

где L = 6 мм - длина обработки; l_вр= 2 мм -величина врезания, l_пер= 2 мм - величина перебега; n = 710 об/мин - частота вращения шпинделя; S = 1,0 мм/об - подача; і - количество проходов.

Т_о= = 0,02 мин.

Режимы на остальные поверхности сводим в таблицу 6.2.

Операция 060 - вертикально-фрезерная с ЧПУ

Вертикально-фрезерная операция состоит из четырех позиций на которых обрабатывается шестигранник и закрытый шпоночный паз.

Рассчитаем аналитическим методом фрезеровку лыски шестигранника

Глубина резания равна t= 10 мм. Ширина фрезерования равна В=2 мм.

По табл.33 [4] определяем подачу на один зуб фрезы S_Z. Для обработки стали фрезой, оснащенной Р6М5, принимаем подачу S_Z=0,06мм/зуб (с учетом корректировок).

Определяем скорость резания по формуле [7, с.282]:

V = ,

где C_V= 22,5, g= 0,35, x= 0,21, y= 0,48, u= 0,03, p= 0,1 m =0,27 - коэффициенты и показатели в формуле скорости резания [4] табл.39, с.286;

D = 12 - диаметр фрезы, мм;

Т = 90 - стойкость режущего инструмента, мин [4] табл.40, с.290;

К_V - поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания и определяется по формуле [4] с.282:

К_V = ККК,

где К - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала;

К = 1,0 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки на скорость резания [4] табл.5;

К = 0,65 - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [4] табл.6.

Коэффициент К рассчитываем по формуле [4] табл.1:

К_MV = К(750/у_В)ⁿ_v

где К = 1,0 - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости [4] табл.2;

n_V = 1,0 - показатель степени [4] табл.2.

Тогда: К_MV = 1,0·(750/930)^1,0 = 0,81.

По формуле (2) получим: К_V = 0,81·1,0·0,65 = 0,53.

С учётом поправочных коэффициентов определяем скорость резания:

V = 32 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле (1),

n = = 849 (об/мин).

Корректируем значение частоты вращения шпинделя с паспортом станка n=800об/мин. С учётом принятой частоты скорость резания определяем по формуле (2).

v = = 30,1 (м/мин).

Определяем силу резания по формуле [4] c.282:

Р = ,

где C= 82, q= 0,86, x= 0,75, y= 0,6, u= 1,0, w= 0 - коэффициенты и показатели в формуле силы резания [8] табл.41;

К- поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, рассчитывается по формуле [4] табл.9;

К =(у/750),

где n = 0,3 - показатель степени [4] табл.9.

К =(у/750) = (930/750)^0,3 = 1,07.

С учётом поправочных коэффициентов сила резания будет равна, Н:

Р_Z == 2560 Н.

Мощность резания определяется по формуле:

N = = = 1,2 кВт.

Так как мощность резания меньше мощности станка (N_рез< N_стз, 1,2<4,7),значит обработка возможна.

Определяем основное время, то есть время на непосредственную обработку по формуле (3):

где L = 15 мм - рабочий ход фрезы;

l₁ = 10+2=12 мм - длинна врезания и перебега приложение 4 [6].

Переводим подачу на зуб в минутную подачу по формуле, мм/мин:

S = S_Z ·z ·n,

где z = 4 - количество зубьев фрезы;