Обработка металлов резанием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Исходные данные по заданию

Тип производства, количество деталей в партии

Вид заготовки и припуски на обработку

Структура технологического процесса

Выбор оборудования и приспособлений

Выбор инструмента

Расчет режимов резания

Нормирование времени, определение расценки и себестоимости механической обработки деталей

Конструирование приспособления

Основные сведения о технике безопасности

Литература

Введение

Обработка металлов резанием является весьма трудоемким и дорогостоящим процессом. Так, например, в среднем в машиностроении стоимость обработки заготовок резанием составляет от 50 до 60 стоимости готовых изделий.

Обработка металлов резанием, как правило, осуществляется на металлорежущих станках. Лишь отдельные виды обработки резанием, относящиеся к слесарным работам, выполняются вручную или с помощью механизированных инструментов.

Задача курсового проекта состоит в выборе обрабатывающего инструмента для детали, который дает наибольший экономический эффект и обладает высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. Основные требования предъявляемые к проектируемой детали - высокая надежность, ремонтопригодность, технологичность, минимальные: габариты и масса, удобство в эксплуатации. В ряде случаев деталь должна удовлетворять требованиям технической эстетики.

Металлорежущие станки являются основным видом промышленного оборудования, предназначенного для производства всех современных машин, приборов, приспособлений, инструментов и других изделий.

В машиностроении получили широкое распространение фрезерные станки, предназначенные для выполнения многочисленный операций, в том числе и операции, о которой пойдет речь в этом курсовом проекте по технологии материалов. Процесс фрезерования состоит в том, что заготовка обрабатывается фрезой, которая вращается вокруг некоторой оси вращения. Процесс фрезерования широко применяется в автоматизированном производстве.

Исходные данные по заданию

Наименование работы:

Разработать технологический процесс изготовления Шкива.

Исходные данные по заданию приведены в таблице 1:

Таблица 1 - Исходные данные по заданию

КЧ56-4 ГОСТ 1412-70 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 36 кгс/мм2 и относительным удлинением 3%.

Таблица 2 - Химический состав чугуна КЧ56-4 ГОСТ 1412-70

Таблица 3 - Механические свойства чугуна СЧ36-3 ГОСТ 1412-70

Тип производства, количество деталей в партии

В зависимости от размера производственной программы, сложности и трудоемкости изготовляемых деталей (изделий) различают три типа (вида) производства: производство данной детали можно отнести к тому или иному типу производства на основании таблицы 5.

Таблица 4 - Типы производства

Определим массу детали по формуле (1)

m=v, (1)

где m - масса детали, кг;

- плотность стали кг/ м3;

v - объем детали м3.

Для чугуна принимаем =7.9 103 кг/ м3, v=0,004492379 м3.

m = 7.9·103·0,004492379= 35,49 кг

По таблице 5 определили тип производства. Так как масса детали меньше 5 кг и производственная программа 4990 деталей, то тип производства - серийное.

Серийное производство - изделия изготавливаются или обрабатываются партиями (сериями), состоящими из однотипных деталей одинакового размера, запускаемых в производство одновременно. В зависимости от количества изделий в партии и их трудоемкости изготовления серийное производство подразделяют на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, определяемое ориентировочно по таблице 6.

Таблица 5 - Виды производства

Количество деталей в партии можно определить по формуле (2)

(2)

где N - годовая программа выпуска деталей;

t - число дней, на которое необходимо иметь запас готовых деталей для бесперебойной работы цеха;

Ф - число рабочих дней в году.

Принимаем N=15000, t=2, Ф=273.

шт.

По таблице 6 определили, что вид производства среднесерийное.

Вид заготовки и припуски на обработку

Заготовкой называется предмет производства, из которого изменением формы, размеров, качества поверхностей и свойств материала изготовляют требуемою деталь. Выбор вида заготовки зависит от материала, формы и размера, ее назначения, условий работы и испытываемой нагрузки, от типа производства.

Данная деталь изготавливается методом литья в песчаной форме.

Заготовки деталей полученных литьем используют для фасонных и корпусных деталей в виде рам коробок букс, челюстей и др.

В литейном производстве применяют электродуговые печи небольшие конвекторы, мартеновские печи. Для плавки чугуна - вагранки, электроиндукционные печи промышленной частоты; для цветных элекро - плазменные печи.

Плавильные печи.

Чугун и цветные металлы можно плавить в барабанных и отражательных печах. Свод таких печей отражает факел пламени на метал, благодаря чему он плавиться. Эти печи работают на каменном угле, камневидном твердом топливе и мазуте и природном газе.

Цилиндрические печи представляют собой большие емкости, стенки которых нагреваются за счет сгорания пылевидного, газообразного топлива.

При проектировании литых деталей необходимо учитывать литейные свойства сплавов и их влияние на механические свойства отливок. Так при литье в песчаные формы толщину стенок деталей следует принимать не менее:

для медных не менее 2 мм

ковкий чугун более 2,5 мм

аллюминевые сплавы более 3 мм

остальных более 5 мм.

Если рассматривать плавильные агрегаты с технико-экономической точки зрения то для небольших производств наиболее выгодно использовать плазменно-индукционные и дуговые печи они относительно не большего размера по сравнению с остальными и для их работы необходимо только электричество. При больших производствах лучше использовать вагранки или мартеновские печи, которые работают в основном на природном топливе, и которые наиболее невыгодны в отношении экологии.

Величина припуска на обработку, т.е. толщина снимаемого слоя металла, зависит от вида заготовки и способа ее изготовления, от размеров и формы детали и от требуемых точности и шероховатости обработанных поверхностей.

Для снижения себестоимости обработки и расхода металла припуски должны быть такими, чтобы их можно было снять за минимальное число проходов. В тоже время для нормальной работы режущего инструмента припуск должен превышать толщину твердой литейной корки для литых заготовок. Общий припуск на сторону должен включать кроме толщины поверхностного дефектного слоя сумму межоперационных припусков.

Структура технологического процесса

Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, в частности, при обработке резанием - на одном станке. Если после обработки части поверхностей заготовка передается на другое рабочие место, а затем возвращается на тот же станок, то дальнейшая обработка на нем составит следующую операцию.

Установом называется часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовки совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части операции.

Технологическим переходом называется законченная часть операции, выполняемая одним и тем же инструментом при постоянных поверхности, образуемой обработкой, технологических режимах и установке.

Проход - это часть перехода, характеризуемая снятием одного слоя металла.

Структура технологического процесса представлена на рисунке 1

Рисунок 1 - Структура технологического процесса

Выбор оборудования и приспособления

Механическая обработка детали состоит из токарной, сверлильной, протяжной и шлифовальной операций. Основываясь на габаритные размеры и форму детали, форму поверхностей и их взаимное расположение, технические требования и точности размеров, шероховатости обрабатываемых поверхностей выберем станки для проведения операций.

Для проведения сверлильной операции выберем станок 2Н135. Технические характеристики станка 2Н135 приведены в таблице 8.

Таблица 7 - Технические параметры сверлильного станка 2Н135

Показатель	Размер, мм
Наибольший условный диаметр сверления в стали	35
Рабочая поверхность стола	450 х 500
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола	750
Вылет шпинделя	300
Наибольший ход шпинделя	250
Наибольшее вертикальное перемещение:
сверлильной головки	170
Стола	300
Число подач шпинделя	9
Конус Морзе отверстия шпинделя	4
Число скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин	31-1400
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	4,0

Технические характеристики этих станков приведены в таблице 6-9.

Таблица 6 - Токарно-винторезный станок 16К20

Для проведения шлифовальной операции выберем круглошлифовальный станок 3М153. Технические характеристики станка 3М153 приведены в таблице11.

Таблица 9- Технические параметры круглошлифовального станка 3М153

Показатель	Размер, мм
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
Диаметр	140
Длина	500
Высота центров над столом	90
Наибольшее продольное перемещение стола	500
Скорость автоматического перемещения стола, м/мин	0,02-5
Частота вращения, об/мин, шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием	50-1000
Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин, при наружном шлифовании	1800
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин	0,05-5
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	7,5

Приспособление выбирается из условий надежного и жесткого закрепления детали, обеспечения требуемой точности обработки, максимального сокращения вспомогательного времени на установку, закрепления и снятия детали со станка.

В единичном и мелкосерийном производстве применяются преимущественно универсальные приспособления являющиеся принадлежностями станков. В серийном и массовом производстве рекомендуется применять специальные приспособления, повышающие точность обработки и снижающие штучное время.

Для выше приведенных станков при изготовления данной детали применяются следующие приспособления:

Приспособления для установки по резьбе;

Токарные кулачковые патроны;

Машинные тиски;

Накладки тисков;

Угловые столы.

Выбор инструмента

Выбор режущего инструмента

При выборе режущего инструмента необходимо исходить из способа обработки и типа станка, формы и расположения обрабатываемых поверхностей, материала заготовки и его механических свойств.

Инструмент должен обеспечить получение заданной точности формы и размеров, требуемой шероховатости обработанных поверхностей, высокую производительность и стойкость, должен быть достаточно прочным, виброустойчивым и экономичным.

Для сверления 4 отверстий диаметром 8 мм выбираю стандартное спиральное сверло, оснащенное пластинками из твердого сплава, коническим хвостовиком (ГОСТ 2092-77). Изображенное на рисунке

Рисунок 2- Спиральное сверло

Для обработки наружных поверхностей, выбран проходной отогнутый резец оснащенный пластинкой из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18868-73. Изображенный на рисунке



Рисунок 4 - проходной отогнутый резец

Для подрезания торцов и высоких уступов, выбран токарный подрезной отогнутый резец с пластинками из быстрорежущей стали ГОСТ 18871-73. Изображенный на рисунке 3.

Рисунок 5 - подрезной отогнутый резец

Для растачивания глухих отверстий выбран расточной цельный резец из твердого сплава со стальным хвостовиком ГОСТ 18062-72. Изображенный на рисунке 4

Рисунок 4 - расточной резец для глухих отверстий

Для проточки канавки выбираю отрезной резец из быстрорежущей стали по ГОСТ(18874-73)

Геометрические параметры резца в мм

Общая длина резцаL = 200

Размеры поперечного прямоугольного сечения державки:

ширинаВ = 25

высота Н = 40

Выбор материала режущей части

Материал режущей части инструмента имеет важнейшее значение в достижении высокой производительности обработки.

При выборе марки твердого сплава необходимо помнить, что чем больше содержание в нем карбида титана и чем меньше кобальта, тем больше его износо- и термостойкость, но тем меньше его прочность на изгиб и вязкость, т.е. сплав более хрупкий.

Так как деталь изготовлена из чугуна то ее рекомендуется обрабатывать инструментами оснащенными двухкарбидным сплавом марки Т15К6.

Для сверла рекомендуется марка инструментального материала Р12.

Выбор периода стойкости режущего инструмента

Стойкостью называется период работы режущего инструмента до его затупления. Так как период стойкости инструмента оказывает наибольшее влияние на скорость резания, правильный выбор этого фактора имеет большое значение.

Период стойкости колеблется в больших приделах. Так, период стойкости, мин, принимают равным: для резцов из быстрорежущей стали - 60; для резцов с

пластинками из твердого сплава - 90-120; для сверл из быстрорежущей стали диаметром до 20 мм - 25 - 40, а диаметром свыше 30 мм - 40 - 60; для фрез цилиндрических из быстрорежущей стали - 120, а со вставными ножами из твердого сплава - 180 - 540. Стойкость протяжек - 106 - 500 мин, шлифовального круга - 10 -20 мин.

На величину стойкости инструмента существенное влияние оказывает смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Как правило, применения СОЖ облегчает стружкообразование и снижает температуру в зоне резания, что существенно повышает стойкость режущего инструмента.

Расчет режимов резания

Производительность и себестоимость обработки изделий на металлорежущих станках, качество обработанной поверхности зависят прежде всего от принятых режимов резания. Поэтому важен выбор их оптимальных значений при проектировании технологического процесса механической обработки.

Оптимальные, т.е. наивыгоднейшие, режимы резания выбираются из условий наиболее полного использования режущей способности инструмента, кинематических и силовых способностей станка. При этом должны обеспечиваться высокая производительность, требуемые точности и шероховатость обработанной поверхности и минимальная себестоимость.

Режим резания сверлении

Глубина резания при сверлении, мм, принимается равной половине диаметра сверла, т. е.

(3),

t = 8 / 2 =4мм

Подача, мм / об, может быть принята по таблицам справочной литературы или подсчитана по формуле:

(4),

где СS=0.138, , X=0.6,



По паспортным данным станка принимается фактическая подача (ближайшая меньшая), принимаем 0,42.

Расчетную скорость резания, м/мин, посчитаем по формуле (5).

(5),

где T-расчетная стойкость сверла, мин.,

- поправочный коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала,

- коэффициент, зависящий от состояния поверхности,

- коэффициент, зависящий от глубины сверления.

Для данного случая

=0,935,=1,T=30,, m=0,125,

, .

Подставляем и получаем:

(м/мин.)

Расчетную частоту вращения шпинделя рассчитаем по формуле (6).

 (6),

(об/мин.).

Значение принимаем ближайшее меньшее имеющееся на сверлильном станке =780 об/мин.

Считаем фактическую скорость резания по формуле (7).

. (7),

(м/мин.).

Крутящий момент, потребный на резание, и осевую силу вычислим по формулам (8) и (9).

; (8),

. (9).

где CM и CP -коэффициенты крутящего момента и осевой силы;

D- диаметр сверла;

S- подача, мм/об;

ZM и ZP - показатели степени влияния диаметра сверла на величину момента и осевой силы;

YM и YP - показатели степени влияния подачи на величину M и P0;

KM и KP - поправочные коэффициенты на измененные условия.

CM =0,21, CP =419, ZM=2, ZP=1, YM=0,8, YP=0,8, KM= KP=1,031.

Подставляя эти данные получаем:

 ();

(Н).

Эффективную мощность резания,кВт, подсчитываем по формуле (9),

а потребная мощность по формуле (10).

(9),

(кВт);

; (10),

(кВт).

Коэффициент использования мощнос8ти станка определим по формуле

; (11),

.

Фактическую стойкость инструмента Tф,мин, с учетом показателя стойкости m определим по формуле (32).

; (12),

(мин).

Основное технологическое время (машинное), т.е. время, непосредственно затраченное на процесс резания, мин, определим по формуле (13).

, (13),

где L- расчетная длина обработки, равная сумме длин обработки l, врезания l1 и перебега инструмента l2:

L=l+l1+l2;

число проходов.

За длину обработки l, принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи. Величина врезания l1,мм, подсчитывается по формуле (34).

(14),

Машинное время, по формуле (33), будет равно:

(мин).

Нормирование времени, определение расценки и себестоимости механической обработки детали.

Штучное время на механическую обработку одной детали при сверлении вычисляется по формуле

(15)

где t0 - основное технологическое время, мин;

tв - вспомогательное время, мин;

tоб - время организационного и технического обслуживания рабочего места, мин;

tф - время перерывов на отдых и физические потребности, мин.

Основное технологическое время равно сумме значений машинного времени для всех переходов данной операции.

Таким образом получаем

(16)

где t0i- основное время для обработки каждой поверхности.

По формуле (16) вычислим Уt0:

мин.

Вспомогательное время - время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение станка, проверку размеров.

Используя литературу получаем

мин.

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места tоб включает: время на подналадку, чистку и смазку станка, на получение и раскладку инструмента, смену затупившегося инструмента и т.п.

Время на обслуживание рабочего места tоб, а также на отдых и физические потребности tф назначаются на операцию и вычисляются по формуле

(17)

где б - процент на обслуживание рабочего места;

в - процент на отдых и физические потребности.

По формуле получаем

мин.

Таким образом теперь по формуле мы можем подсчитать tшт

мин.

Штучно-калькуляционное время на операцию вычисляется по формуле:

(18)

где tпз - подготовительно-заключительное время на всю партию деталей, мин;

n - число деталей в партии.

мин.

Это время определяется в целом на операцию и включает время, затраченное рабочим на ознакомление с технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка, получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной операции.

В соответствии с литературой подготовительно-заключительное время принимаем равным 30 мин.

Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей силы P определяется по формуле

(19)

где Cт - тарифная ставка соответствующего разряда;

K - коэффициент.

Значение тарифной ставки, соответствующей 4 разряду, принимаем равной Cт =413 руб/ ч

Коэффициент K принимаем равным 2,15.

Таким образом по формуле (19) получаем

тыс. руб.

Себестоимость механической обработки деталей С включает стоимость рабочей силы Р и стоимость накладных расходов Н и определяется по формуле

(20)

где Н - стоимость накладных расходов, тыс. руб.;

Р - стоимость рабочей силы, тыс. руб.

Стоимость накладных расходов принимаем равным 250% от стоимости рабочей силы

(21)

По формуле (21) находим Н

руб.

Таким образом подсчитаем себестоимость механической обработки

руб.

механическая обработка деталь металл резание

Конструирование приспособления

В задачу курсовой работы входит разработка конструкции одного приспособления, входящего в технологическую оснастку проектируемого процесса механической обработки.

Станочные приспособления предназначены для установки и закрепления обрабатываемой детали и разделяются: по степени специализации - на универсальные, переналаживаемые, сборные из нормализованных деталей и узлов; по степени механизации - на ручные, механизированные, автоматические; по назначению - на приспособления для токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и др. станков; по конструкции - на одно- и многоместные, одно- и многопозиционные.

Выбор вида приспособления зависит от типа производства, программы выпуска деталей, от формы, размеров обрабатываемой детали и от требуемой точности обработки.

При проектировании станочного приспособления решаются следующие основные задачи:

1) упразднение трудоемкой операции - разметки деталей перед обработкой;

2) сокращение вспомогательного времени на установку, закрепление и переустановку детали относительно инструмента;

3) повышения точности обработки;

снижение машинного и вспомогательного времени за счет одновременной обработки нескольких деталей или совмещенной обработки несколькими инструментами;

облегчение труда рабочего и снижения трудоемкости обработки;

повышение технологических возможностей и специализация станка

В результате применения приспособления должны значительно возрасти производительность и снизится себестоимость обработки.

В качестве приспособления для точения выбираем токарный трех кулачковый патрон, в котором были модернизированы прижимные кулачки. Принцип работы трех кулачкового патрона заключается в следующем: при помощи рукоятки мы разводим подвижные кулачки вставляем деталь, которую необходимо обработать и с помощью ключа зажимаем деталь. При обработке следующей детали станок не нужно перенастраивать так как я модернизировал прижимные кулачки и на каждом из них сделал канавку для того, чтобы при зажиме детали не повредить, зубчаты венец детали. Данная модернизация способствует облегчению труда рабочих и повышению качества выпускаемой продукции.

Основные сведения о технике безопасности при обработке на металлорежущих станках

Техника безопасности охватывает комплекс технических устройств и правил, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека в процессе труда и исключающих производственный травматизм. При работе на металлорежущих станках рабочий должен быть предохранен от действия электрического тока, от ударов движущимися частями станка, а также обрабатываемыми деталями или режущим инструментом в следствии слабого их закрепления или поломки, от отделяющейся стружки, от воздействия пыли и охлаждающе-смазывающей жидкости.

Правила техники безопасности, общие для всех станочников, содержат следующие основные положения.

Перед началом работы станочник обязан привести в порядок свою рабочую одежду и рабочее место, затем проверить исправность станка, приспособлений и инструмента.

Одежда рабочего не должна иметь незаправленных концов.

На рабочем месте не должно быть ничего лишнего. Необходимые заготовки, приспособления и инструмент располагаются так, чтобы их можно было взять легко и быстро. Подножная деревянная решетка должна быть исправной и соответствовать росту станочника. Стружка должна систематически удаляться от станка.

При проверке станка необходимо убедиться в наличии и исправности ограждений, а так же заземляющего провода.

Во время работы станочник не должен отвлекаться от работы.

Правилами техники безопасности требуется остановка станка с выключением электродвигателя при всякой отлучке от станка, при перерывах в подаче электроэнергии; для установки, съема заготовок и приспособлений; для измерения обрабатываемой детали. Нельзя тормозить станок нажатием руки на вращающиеся части станка, обрабатываемую деталь, приводной ремень и т. п.

Для предохранения от ранения стружкой необходимо пользоваться очками, экранами и другими средствами защиты.

Нельзя класть на направляющие станин, на столы, крышки коробок скоростей и другие части станка инструмент, заготовки и другие предметы.

Кроме указанных общих положений, при работе на сверлильных станках необходимо соблюдение некоторых правил.

Перед началом работы необходимо проверить остроту сверла, отсутствие трещин и зазубрин.

Проверить прочность закрепления сверла в патроне, крепление должно обеспечивать точное его центрирование.

Убедиться, что шпиндель сбалансирован и не имеет биения в подшипниках.

Убедиться, что шпиндель и стол станка движутся свободно.

Проверить исправность зажимных приспособлений.

Убедиться, что материалы на складочных местах уложены устойчиво на высоту не более 1,7 м от уровня пола.

При выполнении работ подачу сверла на деталь производить плавно без рывков.

При обработке деталей длиной более 1,5 м пользоваться специальными приставками, при длине 3 м - роликовыми столами.

Детали размерами (до 15х50х100 м) обрабатывать в специальных приспособлениях, обеспечивающих точную установку и подачу к сверлу.

Не работать без ограждений сверла, шкивов и ременных передач.

Не обрабатывать заготовки с большими трещинами.

Стружку из высверленного гнезда удалять при помощи щетки.

Осмотр, чистку, обтирку, проверку качества обработки деталей, закрепление ограждений, ручную уборку отходов со станка производить при полной остановке станка.

При появлении стука, вибрации, изменения характера шума, перегрева режущего инструмента, следует выключать станок.

Литература

Горбунов В.И. Обработка металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки. - М.: Машиностроение.

Дольский А.Н. и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985 - 448 с.

Егоров Н.Е. и др. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1985 - 184 с.

Казаченко В.П., Савенко А.Н., Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов III. Обработка металлов резанием. Пособие по курсовому проектированию - Гомель: БелГУТ, 1997 - 47 с.

Пахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. Учебник для высших учебных заведений. 3-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990 - 528 с.

Справочник технолого-машиностроителя. В 2 т. Т I/ под редакцией Косиловой А.Г. и Мещераковой Р.М. - М.: 1972 - 649 с. Т II/ под редакцией Малова А.Н. - М.: 1972 - 568 с.

Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Геометрия токарных резцов. Методические указания к лабораторным работам по обработке металлов резанием. - Гомель: БелИИЖТ, 1974.

Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Методички расчета рациональных режимов резания. - Гомель: БелИИЖТ, 1980.

Федин А.П. Материаловедение и технология материалов. - Гомель: БелИИЖТ, 1982 - 83 с.

Размещено на Allbest.ru