Технология изготовления корпуса насоса в условиях мелкосерийного производства с применением станков с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

Кафедра ТМС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

Выполнил: Погорелкин Р.И.

Проверил: Утенков В.Д.

Красноярск, 2009

Содержание

Введение

1.Технологическая часть

1.1 Анализ технологичности и назначение детали

1.2 Определение типа производства

1.3 Анализ базового технологического процесса

1.4 Обоснование выбора заготовки

1.5.Проектирование маршрутного техпроцесса

1.6 Расчёт припусков на обработку

1.7 Расчёт режимов резания

1.8 Нормирование операций

1.9 Экономическое обоснование принятого варианта технологического процесса

2.Конструкторская часть

2.1 Назначение и устройство приспособления

2.2 Выбор и расчёт привода приспособления

2.3 Расчёт приспособления на точность

2.4 Расчёт специального режущего инструмента

Заключение

Библиографический список

Введение

деталь насос заготовка резание

Общество не может существовать и развиваться без постоянного производства продукции самого разнообразного назначения. Производство, в свою очередь, уже нельзя представить без применения машин. Технология машиностроения представляет собой совокупность различных технологических процессов, в результате которых происходит превращение заготовок в готовые детали и их сборка, т.е. изготовление машин.

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития, нового оборудования, машин, станков, от внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Интенсификация технологических процессов на основе применения режущих инструментов из новых инструментальных материалов, расширение области применения оборудования с ЧПУ, повышение размерной и геометрической точности, достигаемой при обработке - важнейшие направления развития технологии механической обработки в машиностроении.

Актуально создание технологических процессов, созданных с учётом развития данных направлений и удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к современным технологиям обработки металлов резанием.

Целью данного курсового проекта является проектирование технологии изготовления корпуса насоса в условиях мелкосерийного производства с применением станков с ЧПУ. Разработка конструкции специального приспособления и инструмента, используемых при изготовлении корпуса насоса, а также расчёт себестоимости одной из операций.

1. Технологическая часть

1.1 Анализ технологичности и назначение детали

Технологичность - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ

Техническое задание предполагает рассмотрение обработки детали «Корпус насоса».

Деталь «Корпус насоса» предназначена для размещения в её полости лопастей турбонасоса.

Точность геометрических размеров по 11, 9, 8, 6 квалитетам. Установка элементов сборки производится по размерам с наиболее точным исполнением это - Ш125h14 мм, Ш62Н11 мм, Ш58h14 мм, Ш55Н8 мм, Ш45Н6 мм, Ш117Н8 мм, Ш15Н11. Исходя из этого, что требуемая точность размеров на труднодоступных элементах, большей частью, будет достигаться ещё на заготовительном этапе - ковке, так как материал детали - Сталь 07Х16Н6-Ш по ТУ14-1-1660-76 (Ш - сталь электрошлакового переплава).

Геометрическая форма корпуса насоса сложна и представляет собой «улитку» цилиндрической формы. В детали содержатся сложные и неразъёмные переходы. Оценку технологичности детали проведём исходя из качественных показателей. Деталь имеет сложную геометрическую конфигурацию - не симметричные внутренние и наружные поверхности. Обработка этих элементов затруднена вследствие труднодоступности и необходимости применения специального инструмента.

Точность взаимного расположения переходов корпуса насоса отвечает требуемым задачам, вложенных в данную деталь.

Шероховатость сопрягаемых поверхностей ограничивается значением Ra = 1,6; 2,5; 3,2 обрабатываемых поверхностей. Улучшения поверхностного слоя производится электрохимическим методом.

Классификация: сталь коррозионно-стойкая обыкновенная

Применение: для изделий, работающих в атмосферных условиях, уксуснокислых и др. солевых средах и для упругих элементов; для криогенной техники; сталь аустенитно-мартенситного класса.

Термической обработки заготовок - закалка с 975-1000 °С, охлаждение в воде, на воздухе, или в масле, последующая обработка холодом при -70 °С, выдержка 2 ч или при -50 °С выдержка 4 ч, старение при 350-400 °С, выдержка 1 ч, охлаждение на воздухе

Предел текучести s т , Н/мм 2 - 1080

Относительное удлинение d 5, % - 880

Относительное сужение y, % - 12

Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2 - 50

Конструкция остальных элементов не сложна и допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, что создаёт хорошие условия для применения станков с ЧПУ, а также стандартного мерительного и режущего инструмента.

Ответственные внутренние и наружные поверхности построены ступенчато. Острые углы, преимущественно, скруглены. Резьбовой участок отсутствует.

Установочные поверхности легкодоступны. Классы точности изготовления и шероховатости назначены из условий работы детали и требований ГОСТ и ЕСКД.

При обработке, установка ведётся по удобным базирующим поверхностям, при этом происходит совмещение баз и соблюдается правило их постоянства.

При габаритных условиях и массе корпуса, его конфигурация достаточно удобна для транспортировки без использования дополнительно создаваемых элементов.

Количественный анализ технологичности:

Суммарное количество размеров составляет 79. Один размер по 6-му квалитету, 4 размера по 8-му квалитету, 5 размеров по 9-му квалитету, 10 размеров по 11, и 59 размеров по 14-му квалитету.

Десять поверхностей имеют отклонение профиля Ra=2,5 мкм и восемь поверхность Ra1,6 мкм, четырнадцать поверхностей с Ra=3,2.

мкм

1.2 Определение типа производства

Одной из характеристик типа производства, т.е. классификационной категории производства, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности, объёма выпуска изделий является коэффициент закрепления операций (КЗ.О).

Операция	Тшт-к Мин	тр	Р	зз.ф	О
015. Токарная с ЧПУ	4,2	0,041	1	0,041	18,3
020. Токарная с ЧПУ	3,6	0,035	1	0,035	21,4
035. Сверлильная с ЧПУ	2,97	0,040	1	0,040	18,75
040. Фрезерная с ЧПУ	2,9	0,034	1	0,034	22,05
050. Токарная с ЧПУ	4,1	0,040	1	0,040	18,75
055. Токарная с ЧПУ	3,6	0,039	1	0,040	18,75
060. Токарная с ЧПУ	3,4	0,035	1	0,035	21,4
080. Фрезерная с ЧПУ	11,4	0,111	1	0,111	6,7
090. Фрезерная с ЧПУ	11,7	0,114	1	0,114	6,5
095. Фрезерная с ЧПУ	7,0	0,068	1	0,068	11,03

Определить расчётное количество станков mp для каждой операции:

где N - годовой объём выпуска деталей, шт.;

tшт (tшт-к)- штучное или штучно-калькуляционное время, мин.;

Fд - действительный годовой фонд времени, ч.;

зз.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования (для расчетов в курсовом проекте принимается зз.н = 0,75…0,85).

Полное количество дней в году - 365.

Количество выходных дней - 104.

Количество праздничных дней - 11.

Количество дней, сокращаемых на один час в предпраздничные дни- 6.

Число рабочих смен - 2 смены в сутки.

Продолжительность рабочей смены - 8 ч.

Количество рабочих дней в году: Fо = 365-(104+11) = 250 дней.

Количество рабочих дней с полной продолжительностью рабочей смены 8 часов:

F = 250-6 = 244 дня.

Номинальный годовой фонд времени работы оборудования:

Действительный годовой фонд времени работы оборудования для станков с ЧПУ (при двусменном режиме работы) принимаем: часов

Потери от номинального фонда примерно 13%.

Округлим значения тр до ближайшего большего целого числа.

Для каждой операции вычисляют значение фактического коэффициента загрузки

;

Определим количество операций, выполняемых на рабочем месте:

;

Определить коэффициент закрепления операций:

;

По ГОСТ 3.1121-84 приняты следующие значения коэффициентов закрепления операций kз.о.:

№ п/п	Величина Кзо	Тип производства
1	До 1,0 (включительно)	Массовое
2	Свыше 1,0 до 10,0	Крупносерийное
3	Свыше 10,0 до 20,0	Среднесерийное
4	Свыше 20,0 до 40,0	Мелкосерийное
5	Свыше 40,0	Единичное

Кз.о=16, значит производство среднесерийное; шт.

1.3 Анализ базового технологического процесса

- Методы получения заготовки: штампованная, допускается кованная.

- Точность поверхности деталей обеспечивается:

А) последовательностью и количеством операций (переходов) техпроцесса;

Б) минимальными значениями допусков на размеры, форму и их взаимное расположение.

- Параметры принятого оборудования соответствуют размерам, обрабатываемой детали, точности обработки и производительности.

- Техпроцесс имеет достаточную степень оснащения механизированными приспособлениями.

«Базовый маршрутный технологический процесс»

Номер оп.	Содержание операции	Оборудование
005	Контроль.	Стилоскоп
010	Слесарная. Маркировать на поверхности диффузора порядковый номер.
015	Токарная.	Станок токарно-винторезный 16К20. Универсально-сборное приспособление
020	Токарная.
025	Слесарная. Протупить острые кромки.
030	Контроль.
035	Токарная.	Станок токарно-винторезный 16К20. Универсально-сборное приспособление
040	Фрезерная.	Вертикально-фрезерный 6Р12
045	Слесарная. Протупить острые кромки.	Верстак
050	Токарная ЧПУ	Станок токарный с ЧПУ 16Б16Т1
055	Токарная ЧПУ
060	Токарная.	Станок токарно-винторезный 16К20
065	Слесарная. Снять заусенец.	Верстак
070	Промывка. Промыть деталь	Ванна
075	Контроль.
080	Фрезерная	Горизонтально-фрезерный универсальный станок 6Р80Ш
085	Слесарная. Протупить острые кромки.
090	Фрезерная	Горизонтально-фрезерный универсальный станок 6Р80Ш
095	Фрезерная
100	Промывка. Промыть от металла
105	Слесарная.
110	Промывка.	Ванна
115	Контроль.
120	Контроль.
125	Обработка электрофизическая.	Станок электрофизический 4Г721М
130	Обработка электрофизическая.
135	Промывка.	Ванна
140	Обработка электрохимическая	Станок электрохимический 4422
145	Промывка.	Ванна
150	Контроль.
155	Контроль.
160	Слесарная.	Шкурка кл.А
165	Слесарная.	Шкурка кл.А
170	Слесарная.
175	Промывка.	Ванна
180	Контроль.	Контрольный стол
185	Контроль.
190	Контроль.
195	Контроль.
200	Упаковочная

Базовый техпроцесс имеет устарелое оборудование. С целью повышения работоспособности, качества и времени выпуска продукции, необходимо применить оборудование с ЧПУ, для повышения размерной и геометрической точности, достигаемой при обработке.

1.4 Обоснование выбора заготовки

При проектировании технологического процесса необходимо рассмотреть варианты получения заготовок, применяемые в аналогичном производстве и выбрать оптимальный с точки зрения минимальной себестоимости и характеризующийся лучшим использованием металла.

Оптимальный методом получения заготовки выбирают, анализируя ряд факторов: материал детали, технические требования на её изготовление, объём и серийность выпуска, форму поверхностей и размеры деталей. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную себестоимость, считается оптимальным.

Исходные данные для определения видов и способов получения заготовок:

Материал - сталь 07Х16Н6-Ш ТУ14-1-1660-76

Масса детали - 1,611 кг.

Серийность производства - среднесерийное;

Программа выпуска - 1710 шт.;

Стоимости заготовок, полученных штамповкой [7, с. 33]:

где Сi - базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

Q- масса заготовки, кг;

q - масса детали;

Sотх - цена 1 кг отходов, руб;

Kк.т- коэффициент, зависящий от класса точности;

Kc- коэффициент, зависящий от степени сложности;

Kт.з - коэффициент, зависящий от массы заготовки;

Км.м - коэффициент, зависящий от марки материала;

Кп - коэффициент, зависящий от объёма выпуска заготовок.

Определение стоимости заготовок, получаемых штамповкой:

руб.

Определение стоимости заготовок, получаемых ковкой:

руб.

Более экономичен вариант получения заготовки ковкой, годовой экономический эффект в этом случае равен:

Вывод: заготовку выгоднее получать ковкой на горизонтально-ковочной машине.

1.5 Проектирование маршрутного техпроцесса

Намечая технологический маршрут обработки детали, следует по возможности придерживаться следующих правил:

-- с целью экономии труда и времени технологической подготовки производства использовать типовые процессы обработки деталей и типовых поверхностей деталей;

-- обрабатывать, возможно, большее количество поверхностей данной детали за один установ;

-- стараться проектировать обработку на универсальных станках. Применение уникальных и дорогостоящих станков должно быть технологически и экономически оправдано;

-- использовать по возможности только стандартный режущий и измерительный инструмент;

Таблица 1.5.1. Маршрут обработки

Номер оп.	Содержание операции	Оборудование
002	Заготовительная. Ковка на ГКМ.	Горизонтально-Ковочная Машина
005	Контроль.	Стилоскоп
010	Слесарная. Маркировать на поверхности диффузора порядковый номер.
015	Токарная ЧПУ. -Подрезать торец в размер Ш55. -Черновое точение Ш58 выдерживая размер 3 предварительно. -Чистое точение Ш58 выдерживая размер 3 окончательно. -Точить Ш62 с одновременной обработкой Ш90 выдерживая размер 28,5. -Расточить начисто Ш62 с одновременной обработкой Ш90 и получением R5 выдерживая размер 28,5. -Точить Ш62 под <60°.	16А20Ф3
020	Токарная ЧПУ. - Черновое точение Ш52 - Чистовое точение Ш50 - Черновое точение Ш56 - Чистовое точение Ш54 на длину 7 выдерживая R1 - Чистовое точение Ш52, на длину 1,5 под <15°.
025	Слесарная. Протупить острые кромки.
030	Контроль.
035	Сверлильная ЧПУ. - Рассверливание Ш44 - Зенкерование Ш44,38 и снятие фаски 1,6х45° - Развёртывание Ш45	Вертикально-сверлильный 2Р135Ф2-1
040	Фрезерная ЧПУ. - Фрезерование Ш56±0,2 под <45°.	Вертикально-фрезерный 6520Ф3
045	Слесарная. Притупить острые кромки.	Верстак
050	Токарная ЧПУ. - Наружное точение Ш125 под <45° - Наружное точение фасок 3х45° - Наружное точение 3,9;	16Б16Т1
055	Токарная ЧПУ.
060	Токарная ЧПУ.	16А20Ф3
065	Слесарная. Снять заусенец.	Верстак
070	Промывка. Промыть деталь	Ванна
075	Контроль.
080	Фрезерная ЧПУ. - Сверление Ш10 на длину 50 - Фрезерование Ш15 под <8°15' - Фрезерование черновое 10 - Фрезерование чистовое 9,5, выдерживая R2	Вертикально-фрезерный 6520Ф3
085	Слесарная. Притупить острые кромки и очистить от металла.
090	Фрезерная ЧПУ. - Фрезерование торца Ш15 - Фрезерование поверхности под <40°±1', R5	Вертикально-фрезерный 6520Ф3
095	Фрезерная ЧПУ. - Внутреннее фрезерование Ш117, Ш110, Ш105 - Внутреннее фрезерование на длину 9,5, выдерживая R1
100	Промывка. Промыть от металла
105	Слесарная. Зачистить углы
110	Промывка.	Ванна
115	Контроль.
120	Контроль.
125	Обработка электрофизическая.	Станок электрофизический 4Г721М
130	Обработка электрофизическая.
135	Промывка.	Ванна
140	Обработка электрохимическая	Станок электрохимический 4422
145	Промывка.	Ванна
150	Контроль.	Стол ОТК
155	Контроль.
160	Слесарная.
165	Слесарная.
170	Слесарная.
175	Промывка.	Ванна
180	Контроль.	Стол ОТК
185	Контроль.
190	Контроль.
195	Контроль.
200	Упаковочная

1.6 Расчёт припусков на обработку

Расчёт припусков произведён для операций обработки поверхности 125-0,1h14 с шероховатостью Ra 2,5 и фрезерования отверстия 15Н11 с шероховатостью Ra 2,5.

Расчёт припусков для поверхности 125-0,1h14. Все исходные и полученные в результате расчетов данные занесены в таблицу 1.6.1

Таблица 1.6.1.

Маршрут обработки	Составляющие, мкм	2Zi, мкм	Мин. размер, мм	Доп.на размер TD, мкм	Межпер. р-р, мм	Предельный припуск, мкм
	Rz	h		y				max	min	2Zmin	2Zмах
Заготовка	800	-	559	-	-	128,032	2000	129,55	128,03	2,73	1,55
Точение: -черновое -чистовое -тонкое	50 25 5	50 25 5	33,54 1,34 0	120 5 0	2743 267 102	125,289 125,022 124,9	140 130 100	126,7 126,22 126	125,3 125,02 124,9	0,28 0,1 0,02	1,4 1,3 1,0

Расчёт минимального припуска будем вести аналитически по формуле:

,

где: - высота неровностей профиля на предшествующем переходе.

- глубина дефектного слоя на предшествующем переходе.

- суммарное отклонение расположения поверхностей.

- погрешность установки поковки на выполняемом переходе.

Суммарное отклонение расположения () при обработке наружного диаметра при консольном закреплении рассчитывается по формуле:

;

где - отклонение от соосности элементов, штампуемых в различных половинах штампа;

- кривизна для поковок; [3,т.15,с.186].

;

; мм

мкм,

Величина остаточных пространственных отклонений для точения:

;

Для чернового точения:

Для чистового точения:

Для тонкого точения:

где - смещение оси в результате погрешности центрирования.

Ky - коэффициент уточнения, выбирается для каждого типа обработки согласно [1,прил.14,с.235].

Рассчитаем минимальные припуски для каждого перехода:

а) заготовка ;

б) точение черновое

в) точение чистовое

г) точение тонкое

Расчёт наименьших предельных размеров по технологическим переходам производится по зависимости в последовательности:

Ш125-0,1 h14 (1,0); 125-0,1=124,9

а) точение тонкое мм;

б) точение чистовое мм;

в) точение черновое мм;

г) заготовка мм.

Расчёт набольших предельных размеров по технологическим переходам производится по зависимости di max = di min + Td I в последовательности:

а) точение тонкое мм;

б) точение чистовое мм;

в) точение черновое 125,3 + 1,4 = 126,7 мм;

г) заготовка мм;

Последовательно рассчитываем фактические минимальные и максимальные припуски по переходам, заносим в таблицу 1.6.1:

Фактические припуски по переходам

Максимальные припуски	Минимальные припуски
0,020 - 0,020 + 1,0 = 1,0 мм; 0,102 - 0,102 + 1,3 = 1,3 мм; 0,267 - 0,267 + 1,4 = 1,4мм; 2,743 - 2,743 + 1,55 = 1,55 мм	124,92 - 124,9 = 0,02 125,02 - 124,92 = 0,1 125,3 - 125,02 = 0,28 128,03 - 125,3 = 2,73

Рассчитав наибольшие предельные размеры по переходам, фактические максимальные и минимальные припуски, определяем общие max и min припуски:

Правильность расчётов определяем по уравнению:

.

Расчёт верен.

Расчёт припусков для фрезерования отверстия 15Н11. Производится табличным методом. Согласно маршруту обработки (черновое сверление, черное фрезерование, чистовое фрезерование и тонкое фрезерование) необходимо назначить припуски на черновое сверление и чистовое фрезерование. Переходы: черновое сверление и чистовое фрезерование являются одними из главных переходов в операции.

По [1, прил. 33, с. 256] припуск на черновое сверление 0,09 мм; [1, прил. 40, с. 264] припуск на чистовое фрезерование 0,8 мм. Необходимо учесть дополнительный припуск 0,80 мм. Общий припуск равен 1,69 мм.

1.7 Расчёт режимов резания

Расчёт режимов резания ведётся одновременно с заполнением операционных или маршрутных карт технологического процесса. Совмещение этих работ исключает необходимость дублирования одних и тех же сведений в различных документах, так как в операционных картах должны быть записаны данные по оборудованию, способу обработки, характеристики обрабатываемой детали и др., которые используются для расчётов режимов резания и не должны вторично записываться как исходные данные для выполнения расчёта.

Выбор режимов резания будет произведён для перехода точения 125-0,1h14 с шероховатостью Ra 2,5 мм токарной операции 050 и сверлильной операции 035 отверстия 45Н6 мм согласно маршруту ТП.

Выбор оборудования

При проектировании технологического процесса в заданных условиях производства, где основными являются станки универсального профиля, выбор оборудования сводится к подбору типа станка в соответствии с размерами обрабатываемой детали, с учётом допустимых чисел оборотов (частоты вращения), подачи и мощности для принятого метода обработки.

На выбор типа станка в значительной степени оказывают влияние требуемая точность размеров, формы детали и шероховатость её обрабатываемых поверхностей. Станок должен быть наиболее простым для данной операции, обеспечивать оптимальные режимы обработки, заданную точность операции, занимать меньшую производственную площадь, иметь меньшую стоимость.

Основные параметры станка 16А20Ф3

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм: над станиной над суппортом	320 200
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	900
Частота вращения шпинделя, об/мин	20-2500
Наибольшее перемещение суппорта, мм: продольное поперечное	905 210
Подача суппорта, мм/об продольная поперечная	0,01-0,7 0,005-0,35
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	11
Габаритные размеры (без ЧПУ), мм: длина ширина высота	3700 1035 1450
Масса, кг	4000

Основные параметры станка 2Р135Ф2-1

Наибольший условный диаметр сверления в стали, мм	35
Рабочая поверхность стола, мм	400Ч710
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	600
Наибольшее вертикальное перемещение револьверной головки, мм	560
Наибольший ход шпинделя, мм	450
Конус Морзе отверстия шпинделя	4
Частота вращения шпинделя, об/мин	45-2000
Подача шпинделя (револьверной головки), мм/мин	10-500
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	3,7
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	1800 2170 2700
Масса, кг	4700

Точение 125-0,1мм h14 с шероховатостью Ra 2,5. Обработка ведётся на станке с ЧПУ 16А20Ф3 резцами, оснащёнными пластинками из твёрдого сплава Т15К6. Расчёт режимов резания для чернового точения вала проведём аналитическим методом [9,с.363]. Глубину резания принимаем t = 5 мм, исходя из расчётов припусков на механическую обработку и технологического маршрута механической обработки. Подачу при черновом растачивании принимаем S = 0,7 мм/об, исходя из возможностей оборудования, жёсткости системы СПИД, прочности режущей пластины [9,т.11,с.364].

Скорость резания:

где Сv - табличный коэффициент;

m,x,y - показатели степени;

Т - среднее значение стойкости инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

Кv - поправочный коэффициент:

Кv = Кmv · Кпv · Киv,

где Кmv - коэффициент учитывающий влияние материала;

Кпv= 0,8 - коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности [9,т.5,с.361];

Киv= 1 - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента [9,т.6,с.361].

[9,т.1,2,с.358-359];

Кпv•Киv•Кv = 0,59•0,8•1= 0,472

При материале режущей части резца Т15К6 и подачи S = 0,7, Сv = 290; m = 0,20,

x = 0,15, y = 0,35 [9,т.17,с.367]. Стойкость принимаем Т = 60 мин.

Находим скорость резания:

= =59,317 м/мин.

Найдем число оборотов шпинделя станка по зависимости:

,

где - скорость резания, м/мин,

D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

= 151 об/мин.

Принимаем стандартное ближайшее значение числа оборотов шпинделя, по паспорту станка п =150 об/мин. Тогда фактическая скорость: =,

где D - диаметр отверстия, мм;

п - число оборотов шпинделя станка по стандарту, об/мин.

= =58,875 м/мин.

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка Рz, Ру, Рх. Найдём составляющие силы резания [9,с.371]:

Рz, у, х = 10Ср? tх ? Sy ? n ? Kp,

где Ср - постоянная ;

х,у,z - показатели степени

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

- скорость резания, м/мин;

Kp - поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент найдем по формуле:

Кр = Кmр · Кцр · Кгр · Клр· Кrр,

где Кmр., Кцр., Кгр., Клр., Кrр. - коэффициенты учитывающие фактические условия обработки [9,т.9,10,23,с.362-374].

Поправочный коэффициент Кр для составляющей силы Рz:

Кр = 1,359?1?1?1?1= 1,359

Поправочный коэффициент Кр для составляющей силы Py:

Кр = 1,359?1?1?1?1= 1,359

Поправочный коэффициент Кр для составляющей силы Px:

Кр = 1,359?1?1?1?1= 1,359

Для расчёта тангенциальной составляющей - Рz: Ср = 300, x=1, y=0,75, n=-0,15:

Рz = 10 ?300 ? 51?0,70,75 ? 58,875- 0,15 ? 1,359= 8452 Н

Радиальная составляющая - Ру: Ср = 243, x=0,9, y=0,6, n=-0,3:

Ру = 10 ? 243 ? 50,9?0,70,6 ? 58,875- 0,3 ? 1,359= 3256 Н

Осевая составляющая - Рх: Ср = 339, x=1, y=0,5, n=-0,4:

Рх = 10 ? 339 ? 51 ? 0,70,5 ? 58,875- 0,4 ? 1,359=3632 Н

Мощность резания для чернового точения: ,

где Рz. - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

V - скорость резания, м/мин.

= 8,13 кВт

Мощность резания сравним с мощностью электродвигателя станка:

,

где N - мощность электродвигателя главного привода станка,

= 0,85 - КПД электродвигателя главного привода станка.

6,811

Полученное значение мощности меньше, чем мощность электродвигателя главного привода станка, значит, выбранное оборудование подходит для данной обработки.

Режимы резания для остальных операций выбираются и рассчитываются с помощью табличных значений [3]. Полученные нормы времени сравниваются со стандартными паспортными и значениями и вносятся в тех. процесс обработки детали.

Рассверливание отверстия 45Н6 мм с последующим развёртыванием. Обработку отверстия будем вести на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 2Р135Ф2-1, оснащённом шестипозиционной револьверной головкой. Обработка будет идти последовательно следующим режущим инструментом: сверло спиральное специальное 44 мм, зенкер цельный с коническим хвостовиком 44,38 мм, развёртка 45 мм. Материал режущей части всех инструментов - быстрорежущая сталь Р6М5 [9,с.381].

Общую глубину резания принимаем t = 2 мм, исходя из расчётов припусков на механическую обработку и технологического маршрута механической обработки.

Определение глубины резания, t (мм):

,

где - диаметр инструмента;

- диаметр обрабатываемого отверстия.

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

Выбор подачи, S (мм/об) [9,т.25,с.278]:

Для рассверливания: S=0,78 мм/об

Для зенкерования: S=1,1•Кos=1,1•0,7=0,77 мм/об,

где Кos=0,7 - поправочный коэффициент

Для развёртывания: S=1,5 мм/об

Скорость резания при рассверливании, зенкеровании и развёртывании [9,c.282]:

[9,c.381]

где Кv-поправочный коэффициент, рассчитывается по формуле:

Kv=KмvKиvKlv,

где Kмv - коэффициент на обрабатываемый материал,

Kиv = 1 - коэффициент на инструментальный материал,

Klv = 1 - коэффициент, учитывающий условия обработки.

 [4,т.1,2,с.358-359];

Кпv•Киv•Кv = 0,59•0,8•1= 0,472

Для рассверливания: Сv =16,2; q=0,4; y=0,5; m=0,2; x = 0,2 принимаем.

Значение стойкости сверла Т=90мин. (Р6М5)

Для зенкерования: Сv =16,3; q=0,3; y=0,5; m=0,3; x = 0,2 принимаем по 2,т.39,с.383.

Значение стойкости зенкера Т=60мин. (Р6М5)

Для развёртывании: Сv =10,5; q=0,3;х=0,3; y=0,65; m=0,4; принимаем.

Значение стойкости развёртки Т=120мин. (Р6М5)

Определим частоту вращения по формуле:

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

По паспортным данным станка определяем n, близкую к :

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

Действительная скорость резания:

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

Крутящий момент для рассверливания и зенкерования:

где Kp- коэффициент, учитывающий фактические условия обработки Kp= Kmp6,т.9,с.363.

См, q, y, - коэффициент и показатели степеней по 6,т.42,с.385.

Для рассверливания: См = 0,09, q = 1,0; y = 0,8; x = 0,9

Для зенкерования: См = 0,09, q = 1,0; y = 0,8; x = 0,9

Крутящий момент для развёртывания:

где Kp=Kmp=1- коэффициент, учитывающий фактические условия обработки6,т.119,с.433

Ср = 215, q = 1,4; х=1,0; y =0,75; n=0;

Осевая сила при рассверливании и зенкеровании рассчитывается по формуле:

где Cp, q, y, x - коэффициент и показатели степеней выбираем по 6,т.42,с.385.

Для рассверливания: Cp = 68; q = 1,0; y = 0,7; x = 1,0

Для зенкерования: Cp = 67; q = 1,0; y = 0,65; x = 1,2

Мощность резания определяют по формуле:;

Тогда величина мощности резания примет значение:

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

Максимальную полученную мощность резания сравним с мощностью электродвигателя станка:

,

где N - мощность электродвигателя главного привода станка,

= 0,85 - КПД электродвигателя главного привода станка.

0,263,7

Полученное значение мощности меньше, чем мощность электродвигателя главного привода станка, значит, выбранное оборудование подходит для данной обработки.

Режимы резания для остальных операций выбираются и рассчитываются с помощью табличных значений [3]. Полученные нормы времени сравниваются со стандартными паспортными и значениями и вносятся в тех. процесс обработки детали.

1.8 Расчёт норм времени

Произведём расчёт технических норм времени на обработку отверстия 45Н6 мм (операция 035).

Переходы:

- рассверлить отв. до 44 мм с одновременным снятием фаски 0,5-0,2Х450 выдерживая размер 3 инструмент - сверло спиральное специальное 44 мм Р6М5. Режимы резания: t=1мм, s=0,78мм/об, V=24 м/мин, n=270 об/мин;

- зенкеровать отв. до 44,38 мм, инструмент - зенкер 44,38 мм Р6М5. Режимы резания: t=0,19мм, s=0,77мм/об, V=24 м/мин, n=270 об/мин;

- развернуть начисто, инструмент - развёртка машинная цельная 45 ГОСТ 1672-80, быстрорежущая сталь с пластинами из твёрдого сплава. Режимы резания: t=0,81 мм, s=1,5мм/об, V=43м/мин, n=450 об/мин;

Обработка отверстия будет производиться на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 2Р135Ф2-1, оснащённом шестипозиционной револьверной головкой.

Тип производства - мелкосерийное.

Определим основное время при обработке:

где: - длина обработки =10 мм;

- величина врезания;

- величина перебега;

- число переходов.

Для рассверливания и зенкерования:

Для рассверливания:

Для зенкерования:

Для развёртывания:

Общее:

Вспомогательное время складывается из времени:

Время установки детали в специальное приспособление [13,т.16,с.54]:

Вспомогательное время, связанное с переходом [13,т.86,с.188]:

Вспомогательное время на контрольные измерения [13,т.86,с.188]:

Вспомогательное время на изменение числа оборотов шпинделя [13,т.24,с.86]:

Вспомогательное время на изменение величины подачи [13,т.24,с.86]:

Вспомогательное время на смену инструмента [13,т.24,с.86]:

Штучное время складывается из основного, вспомогательного, времени на обслуживание и перерывы и определяется по формуле:



где Топ= Тосн + Твсп - оперативное время;

- проценты от оперативного времени, учитывающие время на обслуживание и перерывы

2,78 мин

Подготовительно-заключительное время: , мин

Время на наладку станка, приспособлений, инструмента, программных устройств [13,т.25,с.92]: = 12 мин;

Время на пробную обработку детали: = 9 мин;

Время организационной подготовки: = 7 мин.

= 12+9+7 = 28 мин

Критерием оценки трудоемкости является норма штучного (Тшт) или штучно-калькуляционного (Тшк) времени.

,

где nз=142,5 - штук партия запуска заготовок в производство.

Штучно-калькуляционное время: 2,97 мин.

Время на механическую обработку остальных поверхностей назначаем исходя из общемашиностроительных нормативов времени и режимов [6,7], результаты заносим в таблицу 1.8.1

Таблица 1.8.1 Технические нормы времени на выполнение операций

Операция	Тв	То	Тпз	Тшт
015	4,18	1,26	36,56	6,44
020	3,65	1,78	35,78	5,43
035	2,22	0,18	28	2,78
040	3,12	0,53	25	3,09

1.9 Себестоимость изготовления технологической операции

Произведём расчет элементов технологической себестоимости обработки для операции обработки отверстия 45Н6 мм с последующим снятием фаски 1,6х45:

Технологическая себестоимости выполнения операции механической обработки определяется по формуле [1,с.168]:

- Заработная плата станочника с учётом всех видов доплат и начислений:

где = 1,61 руб/ч - норматив часовой заработной платы станочника соответствующего разряда [1,с.266];

= 8 - масштабно-ценовой коэффициент на заработную плату [1,т.6.9,с.169];

= 1 - коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при многостаночном обслуживании, [1,с.170];

= 4,62 мин - штучно-калькуляционное время на операцию.

руб

Заработная плата наладчика учётом всех видов доплат и начислений:

где = 3311 руб/год - норматив часовой заработной платы станочника соответствующего разряда, [1,с.266];

m = 2 - число смен работы станка;

= 4 - число станков, обслуживаемых наладчиком в смену;

= 4015 ч - действительный годовой фонд времени работы оборудования [1,с170].

руб.

Амортизационные отчисления от стоимости оборудования:

где = 8 - масштабно-ценовой коэффициент на амортизационные отчисления [1,т.6.9,с.169];

= 11,6% - общая норма амортизационных отчислений, [1,с.266];

Ф - стоимость оборудования, руб.

С учётом затрат на трансформирование и монтаж станка стоимость оборудования:

Ф = 1,122Ц

где Ц = 27140 руб. - оптовая цена на оборудование [1,с.270]

Ф = 1,122•27140 = 30451 руб

Амортизационные отчисления от стоимости технологического оснащения, приходящиеся на одну деталь при расчётном сроке службы оснастки 2 года:

где = 500 руб - стоимость технологического оснащения [1,с.267].

= 1710 шт - годовая программа выпуска деталей.

Затраты на ремонт и обслуживание оборудования:

где = 10 - масштабно-ценовой коэффициент затрат на ремонт и обслуживание оборудования [1,т.6.9,с.169];

= 30,8 руб./год, =7,3 руб./год - нормативы годовых затрат на ремонт соответственно механической и электрической частей оборудования [1,с.266];

= 8, = 20,4 - категория сложности ремонта соответственно механической и электрической частей оборудования [1,с.270];

- коэффициент, зависящий от класса точности оборудования (для оборудования нормальной точности =1).

Затраты на инструмент, отнесённые к одной детали:

где 1,4 - коэффициент, учитывающий затраты на переточку инструмента;

- цена единицы инструмента,

= 60 руб - цена сверла;

= 70 - цена зенкера;

= 150 руб - цена развёртки;

= = 0,25/4,62 = 0,05 - коэффициент машинного времени;

- срок службы инструмента до полного износа;

= 50 мин - срок службы сверла;

= 40 мин - срок службы зенкера;

= 120 мин - срок службы развёртки.

;

;

Затраты на силовую электроэнергию:

где = 40 - масштабно-ценовой коэффициент затрат на электроэнергию [1,т.6.9,с.169];

- цена электроэнергии (принимаем равной 0,012 руб. за 1кВт•ч);

= 3,7 кВт - установленная мощность электродвигателя станка, кВт;

= 0,23 - общий коэффициент загрузки электродвигателей [1,с.266]

Затраты на содержание и амортизацию производственных площадей:

где = 8 - масштабно-ценовой коэффициент затрат на производственную площадь [1,т.6.9,с.169];

- норматив издержек, приходящихся на 1 производственной площади, руб/(принимаем 10 руб./);

- удельная площадь, приходящаяся на станок и равная габаритной площади станка, умноженной на коэффициент, учитывающий добавочную площадь

= 1,8•2,17•3,5 = 13,67

= 2 - коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станков с ЧПУ

Затраты на подготовку и эксплуатацию управляющих программ:

где = 8 - масштабно-ценовй коэффициент затрат на управляющие программы [1,т.6.9,с.169];

- стоимость программы, руб., = 10 руб. [1,с.267];

=1,1- коэффициент, учитывающий потребность в восстановлении программоносителя;

= 3 года срок выпуска данной детали

Полученные значения подставляем в исходную формулу:

Себестоимость технологической обработки для операции 035 составляет

=4,552 руб.

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение и устройство приспособления

Спроектированное приспособление предназначено для закрепления при рассверливании отверстия 45Н6 мм с последующим зенкерованием и развёртыванием. Приспособление предназначено для 035 операции, устанавливается на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 2Р135Ф2-1.

Приспособление одноместное - применяется для установки только одной заготовки. Однопозиционное - заготовка обрабатывается на оснащаемой операции без изменения позиции.

В приспособлении присутствуют постоянные опоры (опорная плита, установочный диск), несущие поверхности которых имеют неизменное расположение относительно корпуса станочного приспособления, и подводимые опоры (прихват), расположение несущих поверхностей которых относительно корпуса станочного приспособления меняется. Приспособление оснащено пневмоприводом.

Установка заготовки в приспособление осуществляется на внутреннюю цилиндрическую поверхность установочного диска и на перпендикулярную её оси плоскость плиты приспособления. Установку заготовок плоской поверхностью применяют при обработке деталей типа корпусов, плит. Преимущества данной установки: простота конструкции приспособления, возможность соблюдения постоянства баз, относительно простая передача и фиксация заготовок. Данная установка наиболее пригодна для заготовок, имеющих размеры базовой плоскости, большие или сопоставимые с их высотой. Для предотвращения проворачивания и фиксирования в вертикальном положении заготовка прижимается сверху прихватами пневматических поворотных зажимных устройств одностороннего действия, приложение силы идёт перпендикулярно к её базовой плоскости.

Полная ориентация заготовки происходит за счёт базирования по торцу установочного диска и выступам детали, поджатых прихватами зажимных устройств. При этом заготовка лишается шести степеней свободы.

Рис. 2.1 Принципиальная схема специального приспособления.

Принцип работы приспособления следующий. Закрепление детали происходит при помощи прихватов двух пневматических поворотных зажимных устройств, снабженных пневмоцилиндрами одностороннего действия (1), закреплённых на плите приспособления (2) винтами. При подаче из магистрали воздуха под давлением 0,6 МПа происходит движение прихватов вниз, заготовка зажимается. При прекращении закрепления подача сжатого воздуха прекращается. Обратный ход поршня с прихватом в положение для установки заготовки происходит за счёт пружины. При установке заготовка насаживается на установочный диск (3), закрепление диска на плите так же производится винтами. Заготовка упирается нижним торцем в плоскость плиты приспособления. За точную ориентацию на столе станка отвечают шпонки (4), их крепление к плите приспособления осуществляется винтами.

2.2 Выбор и расчёт привода приспособления

Найденная из условий обработки сила закрепления (Q), зависящая от максимальной силы, возникающей в процессе обработки (Мкр=30 Н•м) должна быть меньше силы, которую развивает зажимное устройство используемого приспособления (Qп) или равна ей Q Qп. Сила зажима проектируемого зажимного устройства должна предотвращать проворачивание заготовки в процессе обработки.

Рис. 2.2.1 Схема для расчёта сил зажима, препятствующих повороту заготовки

Приспособление оснащено двумя одинаковыми зажимными устройствами, следовательно, общая сила закрепления:

Заготовка центрирована с помощью установочного диска и прижимается к опорной плоскости приспособления двумя прихватами. При действии момента Мрез=Мкр заготовка удерживается от проворачивания моментами трения на опорах и между прихватами и заготовкой. Считая реакции на опорах равными, условия равновесия можно записать в виде уравнения [8,с.39]:

,

Откуда ,

где К - коэффициент запаса;

Мрез= Мкр= 30 Н•м - крутящий момент, возникающий в процессе обработки;

-коэффициент трения между контактирующими поверхностями [2,т.66,с.158];

-коэффициент трения между контактирующими поверхностями [2,т.66,с.158];

= 56,75 мм - расстояние от оси заготовки до точки центра контакта;

= 64,75 мм - расстояние от оси заготовки до точки приложения сил закрепления;

Коэффициент запаса К может быть представлен как произведение первичных коэффициентов [2,т.64,65,с.152-153]:

где Ко = 1,5 - коэффициент гарантированного запаса;

К1 = 1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях;

К2 = 1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

К3 = 1- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании;

К4 = 1 - коэффициент учитывающий постоянство силы закрепления

в зажимном механизме приспособления;

К5 = 1 - коэффициент учитывающий эргономику ручных зажимных

механизмов приспособления;

К6 = 1,5 - коэффициент учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку на опорах;

Принимаем К = 2,5 (при К<2,5)

Н

Сила закрепления для каждого зажимного приспособления будет равна:

Н

Рис. 2.2.2 Расчётная схема Г-образного прихвата.

Закрепление будем вести Г-образным прихватом (рис. 2.3). Сила закрепления равна [9,с.391]:

,

Откуда - сила, действующая на шток равна:

,

где - сила сжатия пружины;

= 0,1 - коэффициент трения на торце гайки;

= 51,75 мм - плечо действия силы ;

- длина конструктивной части корпуса приспособления;

Силу сжатия пружины = 137,34 Н, выбираем, исходя из размеров предварительного выбранного пневмопривода dштока= 18 мм и Dцилиндра= 63 мм (для создания статической тянущей силы на штоке, равной 1450 Н, при давлении магистрали 0,63 МПа - ближайшие табличные значения [9,т.1,с.426]) [9,т.120,с.217]

Длину конструктивной части корпуса приспособления определяем как сумму составляющих:

= h+h2+h3+h4,

где h2 = 4 мм - величина зазора между h и следующей ступенью вала;

h3 = 12 мм - высота прихвата;

h4 =16 мм величина зазоров между прихватом и ступенью обеспечивающей поворот прихвата.

h - длина ступени вала на штоке, обеспечивающая поворот прихвата при подъёме (опускании), определяется по формуле [9,с.391] (рис. 2.2.2):

,

где = 400 - угол подъёма винтовой канавки;

- длина дуги поворота прихвата, определяется по формуле:

 = 3,43 мм,

где dвт = 4,376 мм - внутренний диаметр гайки для закрепления прижима приспособления на валу штока. Номинальный размер резьбы М6х1,5 мм выбираем по значению силы закрепления (= 520 Н), [9,т.4,с.386]. Затяжка гайки не контролируется;

= 900 - угол поворота прихвата.

мм,

= 8+4+12+16 = 40 мм,

Н

Применение гидропривода значительно бы уменьшило габариты приспособления (dштока= 8 мм и Dцилиндра= 10 мм, при давлении магистрали 6 МПа), но привело бы к снижению КПД установки и повышению стоимости приспособления, вследствие увеличения точности обработки узлов, следовательно, используем пневматический привод.

Силу, возникающую от собственного веса заготовки и узлов приспособления учитывать не будем, вследствие незначительного влияния на суммарную силу закрепления.

По полученному значению силы на штоке выбираем привод зажимного устройства.

Произведём расчёт основных параметров пневмопривода. Предварительно рассчитаем диаметр цилиндра по формуле [10,с.121]:

,

где Q = 1432 Н - необходимая сила на штоке;

p = 0,6 мПа - давление сжатого воздуха в системе;

= 0,95 - КПД, учитывающий потери в цилиндре;

- диаметр штока, принимаем , тогда:

,

0,0751 м = 75,1 мм

Принимаем из стандартного ряда размеров D = 75 мм.

Расчёт диаметра штока: мм

Действительная сила на штоке:

=Н

Проверка выполнения условия: Qз Qп

1040<2114,2

Условие выполняется, следовательно, пневматическое устройство с dштока= 30 мм и Dцилиндра= 75 мм, при магистральном давлении воздуха 0,63 МПа сможет предотвратить проворачивание заготовки в процессе обработки.

2.3 Расчёт приспособления на точность

Чтобы определить точность приспособления для выдерживаемого на операции размера, необходимо суммировать все составляющие погрешности, влияющие на точность этого размера. Для расчёта ожидаемой точности проектируемого приложения воспользуемся уравнением [2,с.162]:

,

где = 0,2 мм - допуск на соответствующий размер расположения обрабатываемых поверхностей заготовки, заданный по чертежу;

- коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих;

- коэффициент, принимаемый во внимание в случаях, когда погрешность базирования ;

- погрешность базирования заготовки в приспособлении.

В данном случае [10,с.16]: мм,

где = 0,2 мм - допуск на получаемый размер, измерительная база которого не совпадает с установочной;

= 0,071 мм - диаметральный зазор между установочными поверхностями заготовки и установочного приспособления.

= 0 - погрешность, возникающая в результате деформации заготовки и приспособления при закреплении. Погрешность закрепления заготовки представляет собой разность наибольшей () и наименьшей () проекции смещения измерительной базы на направлении выполняемого размера при приложении к заготовке силы закрепления. Измерительная база перемещается при зажиме заготовки в собственной плоскости , следовательно;

- погрешность установки приспособления на станке.

В данном случае [2,с.163]: мм,

где = 135 мм - длина обрабатываемой детали;

= 0,07 мм - наибольший зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка;

= 276 мм - расстояние между шпонками, мм.

= 0 - погрешность, возникающая в результате износа деталей приспособления.

В данном случае [10,с.21]: еизн= 1 Nn = 0,519700,5 = 22 мкм = 0,022 мм,

где 1 = - постоянный коэффициент [10,с.21],

N = 1970 - число контактов заготовки с опорой в год;

n = 0,5 - показатель степени.

= 0 - погрешность установки и смещения режущего и вспомогательного инструмента на станке, вызываемая неточностью изготовления направляющих инструментов приспособления. Так как направляющие элементы отсутствуют, = 0;

= 0,6 - коэффициент;

= 0,1 мм - значение погрешности обработки исходя из экономической точности для данного метода [10,т.14,с51].

мм.

Проверим, выполняется ли условие :0,014<0,2

Условие выполняется, значит, точность приспособления позволяет обработать деталь с заданной точностью.

2.4 Расчёт специального режущего инструмента

Специальный режущий инструмент разработан для рассверливания отверстия 44 мм с одновременным снятием фаски 1,6Ч45° мм при обработке на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ оснащённым шестипозиционной револьверной головкой 2Р135Ф2-1.

Данное сверло представляет собой инструмент для одновременной обработки диаметра и снятия одной фаски.

Инструмент выполнен в сварном варианте (сварка трением), т.е. состоит из режущей части и хвостовика. Режущая часть выполнена из быстрорежущей стали Р6М5, хвостовик из стали 45. Хвостовик (конус Морзе 4) служит для крепления инструмента на станке 2Р135Ф2-1.

Соответственно рекомендациям выбираем геометрические параметры сверла [11,с.101]

Производительность и стойкость сверла во многом зависят от значения главного угла в плане ц. Увеличение угла при вершине 2ц приводит к плавному изменению передних углов вдоль главной режущей кромки, что улучшает режущие способности сверла и облегчает отвод стружки. На выбор угла при вершине влияет свойство обрабатываемого материала. Для обработки стали принимаем 2ц = 120? [11,с.104].

Рис. 2.4.1. Конструктивные элементы спирального сверла

Передний угол главных режущих кромок сверла определяют углом г или нормальном к режущей кромке гн сечениях. Для режущих кромок сверла, расположенных на оси симметрии канавок, а = 0 (рис.2.4.1), передний угол может быть определен по формуле [11,с.104]:

tg гн = tgщ/sinц,

где щ - угол наклона винтовой канавки.

С увеличением угла щ увеличивается передний угол, облегчается процесс резания, улучшается отвод стружки (рис.2.4.1). Угол наклона винтовой канавки щ для обработки стали рекомендуется принимать щ = 25…35°. Принимаем щ = 30°, тогда:

tg гн= tg 30°/sin 60° = 0,577/0,866 = 0,666;

гн = 33°.

Определим шаг винтовой канавки [11,с.104]:

= 217,6 мм,

где d1 = 40 мм - наружный диаметр первой ступени сверла.

Шаг винтовой канавки второй ступени сверла:

= 262,84 мм,

где d2 = 48,3 мм - наружный диаметр второй ступени сверла.

Задний угол (б) образуется на режущей части сверла на главных и поперечных режущих кромках и находится между касательной к задней поверхности и касательной к траектории ее вращения вокруг оси сверла. Для получения близких по значению углов заострения вдоль режущей кромки и обеспечения достаточного значения заднего угла в процессе резания задний угол делают переменным вдоль режущей кромки. На периферии он равен 8-14°, а у середины 20-25° [11,с.105]. Принимаем:

Задний угол на периферии режущей кромки б = 12°;

Задний угол у середины режущей кромки б = 23°.

Заточка сверла одноплоскостная (рис. 2.4.2), обеспечивает обработку поверхности с нормальной точностью

Рис. 2.4.2 Одноплоскостная форма заточки сверла

Длину рабочей части сверла (lр) выбираем из условий обработки и специфики применяемой оснастки (глубины обрабатываемого отверстия и расстояния до элементов зажимного приспособления):

lр = l1 +l2 =80+48 = 124 мм,

где l1= 80 мм - длина первой ступени сверла;

l2= 48 мм - длина второй ступени сверла.

Общая длина сверла:

l= lр+ lх+ lш= 124+123+12 = 259 мм,

где lр= 124 мм - длина рабочей части сверла;

lх= 123 мм - длина хвостовика;

lх= 12 мм - длина соединительной части (шейки).

Режущая часть выполнена из быстрорежущей стали Р6М5, HRC = 63…66.

Хвостовик - конус Морзе 4 выбран из условия применения на станке 2Р135Ф2-1. Данный станок оснащен шпинделем с отверстием под конус Морзе 4.

Расчёт на прочность проектируемого сверла, ведётся для обработки размера 44 мм. Расчёт как для вала круглого сечения. Проверка выполнения условия прочности (проверка на кручение):

,

где допустимое напряжение до появления деформации или разрушения, МПа;

- крутящий момент, возникающий при обработке;

d = 44 мм - диаметр проверяемого сечения.

где -допускаемое напряжение для стали Р6М5, принимаем :

Крутящий момент, возникающий при обработке, был определён в п.п. 1.7 и равен:

= 19,73 МПа

Проверим, выполняется ли условие :

19,73 < 82,5 МПа

Условие выполняется, следовательно, сверло выдержит заданные условия обработки при кручении.

Произведём проверку жёсткости сверла по углу закручивания по формуле:

,

где - предельный угол закручивания вала на 1м длины;

- крутящий момент, возникающий при обработке;

= 0,26 м - длина сверла;

= 8•104 мПа - модуль упругости для сталей;

- полярный момент инерции в сечении вала, определяется как:

м4,

где = 0,040 м - диаметр рассматриваемого сечения.

Проверим, выполняется ли условие :

13` < 15`

Условие выполняется, следовательно, сверло обладает достаточной жесткостью по углу закручивания.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта деталь «Корпус насоса» была рассмотрена на технологичность. Был произведён выбор метода получения заготовки и расчёт её основных параметров с разработкой чертежа заготовки. Разработана технология изготовления данной детали на основе выбранного типа производства. Предложен порядок обработки основных поверхностей, который лёг в основу разработки маршрута обработки и формирования операций. Выполнен расчёт режимов резания и норм времени. Спроектирован и рассчитан на прочность специальный режущий инструмента и разработана конструкция специального приспособления.

Разработаны чертежи специального зажимного приспособления, специального режущего инструмента, а также, составлена карта наладок на операцию рассверливания 035.

Применение специального режущего инструмента, оснастки и станков с ЧПУ позволяет получать изделия с более высоким качеством обработки и сокращением времени производства и трудовых ресурсов, что в конечном итоге ведёт к снижению себестоимости выпускаемой продукции.

Библиографический список

1. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В.И. Аверченков и др. Под общ. ред. В.И. Аверченкова - М.: ИНФРА-М, 2005. - 288с.

2. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения.- Минск, 1975 г. 288с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т. 1 / Под ред. А.Н. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова и др. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001г., 912с., ил.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т. 2 / Под ред. А.Н. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова и др. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001г., 944с., ил.

5. Проектирование технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие для студентов специальности 120100 / С.К. Сысоев, А.С. Сысоев, В.А. Левко; СибГАУ.-Красноярск, 2004.-236с.

6. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. Изд. 2-е. - М.: Машиностроение, 1974, 421с.