Проектирование технологии изготовления подвесной головки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Назначение и конструкция детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.3 Определение типа производства

1.4 Обоснование метода получения заготовки

1.5 Проектирование маршрутного техпроцесса

1.6 Расчет припусков на обработку

1.7 Расчёт режимов резания

1.8 Расчет норм времени

1.9 Экономическое обоснование разработанного варианта технологического процесса

2. Конструкторская часть

2.1 Проектирование и расчет специального станочного приспособления для фрезерования. Назначение, устройство и принцип работы приспособления

2.2 Проектирование специального режущего инструмента

Заключение

Список использованных источников

Введение

деталь технологический фрезерование заготовка приспособление

Машиностроение - важная отрасль народного хозяйства, определяющая тем самым состояние всего производства в целом. Роль машиностроения в хозяйстве любой страны - ключевая. И эта роль обуславливает высочайшие требования к развитию его научно- производственного потенциала, способного создавать новые виды техники, высокоэффективные машины, экономичные и экологически чистые технологии и обеспечивать ими потребность страны в необходимых количествах.

В последнее время машиностроительный комплекс приобретает такие новые качества, как гибкость и экономичность, высокий уровень автоматизации производственных процессов и минимальный расход энергии и сырья.

Рассматривая современное состояние проектирования и изготовления машиностроительных изделий с учётом требований технологичности, можно отметить несколько направлений решения проблем, которые непосредственно или косвенно способствуют повышению технологичности конструкций в соответствии с требованиями современного производства. К ним относятся:

Непрерывно возрастающий объём агрегатного монтажа сборочных единиц, механизмов и оборудования, развитие системы модульного проектирования на базе типизации, унификации и стандартизации;

Широкое использование ЭВМ, обеспечивающее более высокий уровень анализа конструктивных решений в различных вариантах использования;

Организация широкого обмена опытом в области создания технологичных конструкций между различными отраслями машиностроения.

Целью курсового проекта является проектирование технологии изготовления подвесной головки. Для достижения цели следует выполнить анализ технологичности детали, выбрать наиболее экономически выгодный способ получения заготовки, разработать технологический маршрут механической обработки, произвести расчёты припусков и режимов резания, спроектировать специальный режущий инструмент, а также рассчитать и сконструировать специальное станочное приспособление. В экономической части проекта необходимо рассчитать себестоимость выполнения технологической операции.

Важно качественно, дёшево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами живого и овеществлённого труда изготовить изделие, применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надёжность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации.

1. Технологическая часть

1.1 Назначение и конструкция детали

Деталь относится к классу рычагов, представляет собой деталь сложной пространственной формы и является звеном системы машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или вращательное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуемые перемещения с надлежащей скоростью. В детали имеется 4 сквозных отверстия одно из которых резьбовое. Также по обеим сторонам присутствуют углубления. С одной торцевой стороны выполнен паз.

В связи с повышенными требованиями к структуре материала выбран метод получения заготовок - прокат. Так как деталь работает под нагрузкой (вибрационные и динамические), то легированная сталь 40ХН является наиболее подходящим материалом. В случае отсутствия данного материала возможна замена на сталь 45ХН, 50ХН, 38ХГН, 40Х, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТ.

Разрабатываемая деталь имеет сложную форму. На поверхности детали имеются углубления, отверстия, пазы и резьбовое отверстие.

Наибольшие требования точности предъявляются к поверхностям:

- внутренний 20 по IT9 и шероховатостью Ra3.2;

- внешний 22.5 выполнен с величиной допуска равной 84 мкм и шероховатостью Ra3.2.

Материалом для изготовления рычага служит - сталь конструкционная легированная 40ХН. Из этого материала изготавливают детали подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости.

В связи с требуемой твердостью, необходимо выполнить термообработку в виде улучшения: сталь закаливают от температуры 820 єС в минеральном машинном масле и проводят высокий отпуск при температуре 600 єС с охлаждением также в масле. Цель проведения термообработки является повышение механических свойств детали, таких как износостойкость и твердость, для увеличения срока эксплуатации.

Данные о материале по химическому составу и механическим свойствам приведены в таблицах (табл. 1 и 2).

Таблица 1. Химический состав стали 40ХН, % (ГОСТ 4543-71)

С	Si	Mn	Cr	P	S	Cu	Ni
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	0,45-0,75	0,035	0,035	0,30	1-1,4

Таблица 2. Механические свойства стали 40ХН (ГОСТ 4543-71)

					Твердость после отжига, МПа
МПа	%	кДж/м2
785	980	11	45	690	207

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

В соответствии с ГОСТ 14.205-83 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.

Оценка технологичности конструкции бывает двух видов: качественная и количественная.

Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и отдельных её элементов, при которой учтены возможности минимального расхода материала и использования наиболее производительных и экономичных для определенного типа производства методов изготовления.

В связи с этим следует проанализировать чертёж детали.

Деталь изготавливается за 6 установов. Обработка на высокопроизводительных станках с ЧПУ не вызывает особых сложностей. Практически Ко всем обрабатываемым поверхностям есть свободный доступ инструмента. Глухие отверстия отсутствуют. Деталь считается довольно жесткой, следовательно, при обработке возможно применить более производительные режимы резания.

Наиболее подходящий размер для базирования - внутренний 14. Введение искусственных баз не требуется.

На чертеже присутствуют требования по пространственным отклонениям геометрической формы и взаимному расположению поверхностей. Для этого необходимо произвести шлифование детали с обеих сторон, чтобы в дальнейшем можно было обеспечить эти показатели точностью установки на приспособлении и точностью станка.

Для простоты измерения размеров R206, R36, R30, R15, R13, R13.4, R17 и сокращения вспомогательного времени потребуется изготовление специальных радиусных шаблонов. На внутренний 20 и 14 потребуется калибр - пробка. На резьбовое отверстие М4-6Н - калибр-пробка резьбовой.

Для данного материала необходимо выполнить термообработку: закалку от температуры 820 єС в минеральном машинном масле; высокий отпуск при температуре 600 єС с охлаждением также в масле. Термообработка выполняется до начала механической обработки, то есть вероятность увода размеров вследствие влияния термических факторов отсутствуют.

Количественная оценка технологичности выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности.

В качестве количественных показателей рассматриваются:

- коэффициент точности обработки [1]:

, (1.1)

где - среднее значение параметра точности;

- квалитет точности обрабатываемых поверхностей;

- число размеров для каждого квалитета.

.

- коэффициент шероховатости поверхностей [1]:

, (1.2)

где - среднее значение параметра шероховатости;

- значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей;

- число размеров для каждого значения параметра шероховатости.

.

- коэффициент использования материала [1]:

, (1.3)

где - масса детали;

- масса заготовки.

Деталь является технологичной, если К_им >0,5.

- следовательно, деталь технологична.

Вывод: в основном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошую базовую поверхность для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.

1.3 Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о, который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.

Расчеты по определению типа производства целесообразно свести в таблицу.

В первую графу записываются все операции базового техпроцесса, во вторую нормы времени Т_шт также из базового техпроцесса.

В третью графу определяется и записывается расчётное количество станков m_p для каждой операции [10]:

, (1.4)

где N - годовой объем выпуска деталей, шт.;

Т_шт - штучное время, мин.;

F_Д - действительный годовой фонд рабочего времени (режим работы - 2 смены по 8 часов), ч.;

_з.н - нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Для определения действительного годового фонда рабочего времени принимаются следующие исходные данные:

- количество рабочих дней в году - 248 дней,

- количество рабочих смен в сутки - 2,

- количество часов в смену - 8,

- потери от номинального годового фонда рабочего времени - 3%.

Для расчётов в курсовом проекте нормативный коэффициент загрузки оборудования принимается _з.н=0,75.

; ;

; ;

; ;

Принятое число рабочих мест Р устанавливают округлением значений m_p до ближайшего большего целого числа.

Далее для каждой операции вычисляется значение фактического коэффициента загрузки [10]:

, (1.5)

; ; ;

; ;

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле [10]:

, (1.6)

; ; ;

; ; .

Коэффициент закрепления операций рассчитывается по формуле [10]:

, (1.7)

.

По ГОСТ 3.1121-84 производство среднесерийное, т.к. 10 К_з.о20.

При серийном выпуске продукции рассчитывается размер партии деталей, одновременно запускаемых в производство:

, (1.9)

где а - количество дней запаса деталей на складе;

Ф - количество рабочих дней в году.

.

Форма организации технологического процесса в соответствии с ГОСТ 14.312-74 поточная.

Расчётные денные по определению типа производства сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Расчёт коэффициента закрепления операций

Операция	Тшт, мин.	mp	P	з.ф	О
020. Шлифовальная	5	0,027	1	0,027	27,8
025. Шлифовальная	5	0,027	1	0,027	27,8
035. Фрезерная с ЧПУ	10	0,055	1	0,055	13,6
045. Фрезерная с ЧПУ	15	0,082	1	0,082	9,15
055. Фрезерная с ЧПУ	10	0,055	1	0,055	13,6
060. Фрезерная с ЧПУ	10	0,055	1	0,055	13,6
Сумма:			6		105,6

1.4 Обоснование метода получения заготовки

На основании анализа конструкции детали, изучения прогрессивных методов получения заготовок следует выбрать наиболее рациональный способ получения заготовки, который будет экономически оправдан и не потребует дополнительных капитальных вложений в производство. При выборе метода получения заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению формы и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали, что приводит к снижению трудоемкости операций механической обработки. В конкретном случае возможны методы получения заготовок, такие как штамповка на молотах и прессах и заготовка из сортового проката.

Окончательное решение о выборе конкретного способа получения заготовки принимаем после определения и сравнения себестоимости для каждого из возможных способов по [1, с. 66-70].

Анализ заготовок из проката

Заготовки из сортового проката получают отрезанием от горячекатаных и холоднокатаных листов и сразу подвергают механической обработке. При механической обработке рычагов на настроенных и автоматизированных станках приобретает большое значение точность заготовки.

Предварительно масса заготовки определяется по формуле [1]:

(1.9)

где G_Д - масса детали, кг;

К_ВТ - коэффициент весовой точности заготовки.

Себестоимость производства заготовки, без учёта затрат на предварительную механическую обработку [1]:

(1.10)

где С - базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб / т;

К_Т.О - коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку, руб. / т;

G_ЗАГ - масса заготовки, кг;

К_Т - коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовки;

К_С - коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовки;

G_Д - масса детали, кг;

S_ОТХ - стоимость 1 тонны отходов (стружки), руб.

Себестоимость производства заготовки - прокатом:

руб.

Анализ штампованных заготовок

На прессах можно штамповать детали весом до 200 кг типа плоских поковок (штампуемых в торец), шестерен, крестовин с круглой ступицей, круглых и квадратных фланцев со ступицами, ступенчатых валов, валов-шестерен, поворотных кулаков, рычагов, шатунов, коленчатых валов и т. д.

Штамповка на прессах в 2 - 3 раза производительнее, припуски и допуски на 20 - 30% ниже по сравнению со штамповкой на молотах, расход металла на поковки снижается на 10 - 15%.

Масса штамповки [9]:

кг.

Стоимость заготовок, получаемых штамповкой можно определить с достаточной точностью по формуле [9, с. 33]:

, (1.11)

где C - базовая стоимость 1 т заготовки, руб.;

- коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок;

- цена отходов, руб./т.

Материалоемкость:

, (1.12)

где сэкономленный материал с учетом нового варианта получения заготовки;

масса заготовки, получаемой из проката, кг;

масса заготовки, получаемой штамповкой, кг;

годовая программа выпуска, шт.

.

Эффективность по себестоимости:

, (1.13)

где себестоимость изготовления заготовки из проката, кг,

себестоимость изготовления заготовки штамповкой на ГКМ, кг,

руб./год;

Из расчетов видно, что получать заготовку штамповкой выгоднее. Но, чтобы получать заготовку таким способ необходимо спроектировать и изготовить штамп, что требует средств. При долгосрочном выпуске данной детали экономически целесообразно изготовить данный штамп, что позволить сократить затраты на изготовление одной единицы заготовки и сэкономить материал. В данном случае, мы не знаем сколько долго будет выпускаться данная деталь. Необходимо провести исследования с целью выяснения этого вопроса.

1.5 Проектирование маршрутного техпроцесса

На основе анализа базового технологического процесса составляется новый маршрутный технологический процесс изготовления детали.

Принятый маршрутный технологический процесс оформляется в виде таблицы (табл. 4).

Для обработки самой точной поверхности детали рассчитывается необходимое (достаточное) количество операций (переходов) по коэффициенту уточнения. В данном случае самой точной поверхностью является внутренний 14H9.

Необходимое общее уточнение определяется по следующей формуле

, (1.14)

где Т_заг - допуск на изготовление заготовки, мм.;

Т_дет - допуск на изготовление детали, мм.

Т_заг =(-0,74);

Т_дет=(+0,043;0) - принимается по чертежу детали.

.

Для обработки поверхности 14H9 принимаем следующий маршрут: сверление и развертывание.

Назначаем допуски на межоперационные размеры: Т₁=0,18 мм. (квалитет точности IT12); Т₂=0,043 мм. (квалитет точности IT9).

Промежуточное значение уточнений рассчитывается по следующей формуле:

, (1.15)

где Т_i - допуск на размер, полученный при обработке на i-ом переходе, мм.;

Т_i+1 - допуск на размер, полученный при обработке на (i+1) переходе, мм.

;

.

Общее уточнение для принятого маршрута определяется по следующей формуле:

, (1.16)

.

Полученное значение _пр показывает, что при принятом маршруте точность обработки поверхности 14H9 обеспечивается, так как _опр (17,2117,22).

Таблица 4. Маршрутный технологический процесс

Номер операции	Наименование	Краткое содержание операции	Модель станка	Технологи-ческие базы
005	Отрезная	Отрезать заготовку в размер 130х60 мм.
010	Контроль	Проверить марку материала.	Стилоскоп СЛ-13
015	Термическая обработка	1. Улучшение
020	Контроль	1. Проверить детали на отсутствие трещин, забоин, вмятин и заусенцев. 2. Проверить наличие отметки о ТО.	Дефектоскоп магнитопорошковый МД-12ПЭ
025	Шлифование	1. Шлифовать заготовку в р-р 33. 2. Перевернуть заготовку, шлифовать в р-р 32.5.	Станок плоскошлифовальный ЗД711АФ10-1	Поверхность, р-р 33.5
030	Слесарная	1. Зачистить заусенцы.
035	Фрезерная с ЧПУ	1. Центровать отверстия 14 - 2отв., 20 и 3.3 под резьбу М4-6Н выдерживая размеры согласно эскиза. 2. Сверлить отверстия 13.85 - 2отв. технол. (14 чертеж.), 19.8 технол. (20 чертеж.) и 3.3 под резьбу М4-6Н . 3. Развернуть отверстия 14 - 2отв. и 20.	Фрезерный станок Quaser MV154	Поверхность, р-р 32.5
040	Слесарная	1. Зачистить заусенцы.
045	Фрезерная с ЧПУ	1. Фрезеровать контур детали выдерживая размеры согласно эскиза. 2. Фрезеровать поверхность глубиной 5 выдерживая размеры согласно эскиза.	Фрезерный станок Quaser MV154	Отверстие 20
050	Слесарная	1. Зачистить заусенцы.
055	Фрезерная с ЧПУ	Фрезеровать поверхность глубиной 5 выдерживая размеры согласно эскиза.	Фрезерный станок Quaser MV154	Отверстие 20
060	Фрезерная с ЧПУ	1. Фрезеровать внутренний паз шириной 16, выдерживая р-ры <70є , <45є, 34 и 28 согласно эскиза.	Фрезерный станок Quaser MV154
065	Слесарная	1. Зачистить заусенцы. 2. Снять фаски 0,5х45є по торцам Г согласно пункта 4 Т.Т. 3. Нарезать резьбу М4-6Н в 2 отв.
070	Промывка	1. Промыть детали
075	Маркирование	Маркировать детали согласно пункту 6 Т.Т..
080	Контроль	Контролировать размеры.
085	Упаковывание	Упаковать детали.

1.6 Расчёт припусков на обработку

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Рассчитаем припуск на механическую обработку для внутреннего 14H9 с шероховатостью поверхности Ra3,2. Вся обработка этой поверхности выполняется в лекальных тисках.

При выполнении данного пункта все расчёты заносятся в таблицу 5.

Справочные значения различных параметров выбираются из 7.

В первую графу заносится маршрут обработки. Параметры, достигаемые после механической обработки, заносятся в графы 2 и 3.

Отклонение от оси отверстия после центровки:

, (1.17),

Отклонение от оси отверстия после сверления:

, (1.18),

где С_о - смещение оси отверстия, мкм.;

_y - значение увода оси сверла (центровки), мкм.

мкм;

мкм.

Суммарное отклонение после сверления отверстия рассчитывается по формуле:

(1.19)

мкм

Минимальный припуск при обработке внутренних поверхностей (двусторонний припуск) определяется по следующей формуле [1]:

, (1.20)

а) развертывание мкм.;

Расчёт наибольших размеров по технологическим переходам определяется по следующей формуле:

, (1.21)

где d_i - размер на i-ом переходе, мм.

а) сверление мм.

Допуски на промежуточные размеры назначаются в соответствии с маршрутом технологического процесса. Максимальные предельные размеры переносятся из графы с расчётными размерами. Минимальные предельные размеры рассчитываются по следующей формуле:

, (1.22)

а) развертывание мм.;

б) сверление мм.

Результаты расчетов заносим в табл. 5.

Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности.

Минимальные припуски: Максимальные припуски:

14.043 - 13,7= 0,343 мм; 14 - 13,52 = 0,48 мм;

Результаты расчетов заносим в табл. 7.1

Определяем общие припуски:

- общий максимальный припуск определяется по следующей формуле:

, (1.23)

мкм.

- общий минимальный припуск определяется по следующей формуле:

, (1.24)

мкм.

Правильность расчётов проверяется по следующему уравнению:

мкм. (1.25)

мкм

Таблица 5. Расчёт припусков на 14H9 с Ra3,2

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размер dp, мм	Допуск на промежуточные размеры , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	h						dmin	dmax	2z	2z
Сверление	40	60	46.8	-	-	13.703	0.18	13.52	13.7
Развертывание	12.5	20	-	-	340.2	14.043	0.043	14	14.043	0.48	0.343

Рассчитаем припуск на механическую обработку для линейного размера 22.5^-0.16_-0.244 с Ra3,2. Вся обработка этой поверхности выполняется в специальном приспособлении. Устанавливается на опорную плиту и фиксируется с помощью установочных пальцев.

Погрешность установки при базировании на опорной плите:

а) Для заготовки

б) Для получистового фрезерования

в) Для чистового фрезерования

г) Для тонкого фрезерования

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск) определяется по следующей формуле [1]:

(1.26)

а) Фрезерование получистовое

б) Фрезерование чистовое

в) Фрезерование тонкое

Расчёт наибольших размеров по технологическим переходам определяется по следующей формуле:

, (1.27)

где b_i - размер на i-ом переходе, мм.

а) Фрезерование чистовое

б) Фрезерование получистовое

в) Заготовка

Допуски на промежуточные размеры назначаются в соответствии с маршрутом технологического процесса. Максимальные предельные размеры переносятся из графы с расчётными размерами. Минимальные предельные размеры рассчитываются по следующей формуле:

, (1.28)

а) Фрезерование тонкое

б) Фрезерование чистовое

в) Фрезерование получистовое

г) Заготовка

Результаты расчетов заносим в табл. 6.

Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности.

Минимальные припуски: Максимальные припуски:

Результаты расчетов заносим в табл. 6.

Определяем общие припуски:

- общий максимальный припуск определяется по следующей формуле:

, (1.29)

- общий минимальный припуск определяется по следующей формуле:

, (1.30)

Правильность расчётов проверяется по следующему уравнению:

 (1.31)

Таблица 6. Расчёт припусков на 22.5^-0.16_-0.244 с Ra3,2

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размерb, мм	Допуск на промежуточные размеры , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	h						dmin	dmax	2z	2z
Заготовка (IT14)	20	20		620		22.695	520	22.7	23.22
Фрезерование получистовое (IT12)	125	120		37.2	77.2	22.618	210	22.62	22.83	390	80
Фрезерование чистовое (IT11)	40	40		24.8	269.8	22.348	130	22.35	22.48	350	270
Фрезерование тонкое (IT7)	5	5		12.4	92.4	22.256	84	22.256	22.34	140	94

1.7 Расчёт режимов резания

Проведём расчёт режимов резания для операции 045 - Фрезерная с ЧПУ. Справочные значения различных параметров выбираются из 7.

Центровка 5 под отверстие 14.

При сверлении глубина резания определяется по следующей формуле:

, (1.32)

где D - диаметр инструмента, мм.

мм.

Подача при сверлении отверстий выбирается максимально допустимой из 7:

S=0,11 мм/об.

Скорость резания при сверлении рассчитывается по эмпирической формуле:

, (1.33)

где C_v, y, m - справочные коэффициенты;

Т - период стойкости инструмента, мин.;

K_v - поправочный коэффициент.

, (1.34)

где К_мv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

, (1.35)

где К_r - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

n_v - справочный показатель;

_в - предел прочности, МПа.

,

,

м/мин.

Осевая сила определяется по следующей формуле:

, (1.36)

где С_p, q, y, s - справочные коэффициенты;

К_р - поправочный коэффициент.

, (1.37)

где - справочный коэффициент.

, (1.38)

,

,

Н.

Крутящий момент, Нм, при сверлении рассчитывается по формуле:

(1.39)

где С_m, q, y, s - справочные коэффициенты; К_р - поправочный коэффициент

Нм.

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

(1.40)

Частота вращения шпинделя определяется по следующей формуле:

, (1.41)

где D - диаметр сверла, мм.

об/мин.

кВт

Проверим соблюдение условия:

NN_п, (1.42)

где N_п - паспортной мощности станка (22 кВт.),

- коэффициент полезного действия (0,8).

0.17617.6.

Полученное значение мощности меньше паспортной мощности станка (22 кВт.), следовательно, выбранное оборудование подходит для данной обработки.

Сверление черновое отверстия 13.8.

При сверлении глубина резания определяется по следующей формуле:

,

где D - диаметр инструмента, мм.

мм.

Подача при сверлении отверстий выбирается максимально допустимой из 7:

S=0,23 мм/об.

Скорость резания при сверлении рассчитывается по эмпирической формуле:

,

где C_v, y, m - справочные коэффициенты;

Т - период стойкости инструмента, мин.;

K_v - поправочный коэффициент.

,

где К_мv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

,

где К_r - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

n_v - справочный показатель;

_в - предел прочности, МПа.

,

,

м/мин.

Осевая сила определяется по следующей формуле:

,

где С_p, q, y, s - справочные коэффициенты; К_р - поправочный коэффициент.

,

где - справочный коэффициент.

,

,

,

Н.

Крутящий момент, Нм, при сверлении рассчитывается по формуле:

где С_m, q, y, s - справочные коэффициенты; К_р - поправочный коэффициент

Нм.

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

Частота вращения шпинделя определяется по следующей формуле:

,

где D - диаметр сверла, мм.

об/мин.

кВт

Проверим соблюдение условия:

NN_п,

где N_п - паспортной мощности станка (22 кВт.);

- коэффициент полезного действия (0,8).

117.6.

Полученное значение мощности меньше паспортной мощности станка (22 кВт.), следовательно, выбранное оборудование подходит для данной обработки.

Развертывание чистовое отверстия 14.

При сверлении глубина резания определяется по следующей формуле:

, (1.43)

где D - диаметр инструмента, мм; d- чернового отверстия

мм.

Подача при развертывании отверстия выбирается максимально допустимой из 7:

S=0,9 мм/об.

Скорость резания при развертывании рассчитывается по эмпирической формуле:

, (1.44)

где C_v, x, y, m - справочные коэффициенты;

Т - период стойкости инструмента, мин.;

K_v - поправочный коэффициент.

,

где К_мv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

,

где К_r - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

n_v - справочный показатель;

_в - предел прочности, МПа.

,

,

м/мин.

Осевая сила определяется по следующей формуле:

, (1.45)

где С_p, q, y, x, s - справочные коэффициенты;

К_р - поправочный коэффициент.

,

где - справочный коэффициент.

,

,

,

Н.

Крутящий момент, Нм, при сверлении рассчитывается по формуле:

где С_m, q, x, y, s - справочные коэффициенты;

К_р - поправочный коэффициент

Нм.

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

Частота вращения шпинделя определяется по следующей формуле:

,

где D - диаметр инструмента, мм.

об/мин.

кВт.

Проверим соблюдение условия:

NN_п,

где N_п - паспортной мощности станка (22 кВт.);

- коэффициент полезного действия (0,8).

0.01617.6.

Полученное значение мощности меньше паспортной мощности станка (22 кВт.), следовательно, выбранное оборудование подходит для данной обработки.

Режимы резания для оставшихся переходов операции 045 - токарная с ЧПУ определяются по нормативам с использованием справочников (табл. 7).

Таблица 7. Режимы резания для операции 045 - фрезерная с ЧПУ

	t, мм.	S, мм/об.	V, м/мин.	N, кВт.	n, об/мин.
Цетровка	2,5	0,11	15	0,176	955
Сверление черновое	6,9	0,23	17,53	1	404,6
Развертывание	0,1	0,9	3,7	0,016	84,2

1.7 Расчет норм времени

Расчет норм времени выполняется для тех операций, на которые рассчитаны режимы резания. Следовательно, нормы времени рассчитываем для операции фрезерной с ЧПУ - 045.

Операция 045.

Расчет норм времени проводим центровку отв. 5 на длину 10

(1.46)

где S_m - минутная подача инструмента, мм/мин;

i - число проходов;

L_p - расчетная длина рабочего хода, мм;

L_p=L₀ + l_вр + l_сх (1.47)

где l_вр и l_сх - величина врезания и величина схода

L_p =10 мм

Расчет норм времени проводим на черновое сверление отв. 13.8 на длину 32,5.

L_p =32.5+5+1=38.5 мм

Расчет норм времени проводим на развертывание отв. 14 на длину 32,5.

L_p =32.5+5+1=38.5 мм

Расчет норм времени проводим на черновое сверление отв. 19.7 на длину 32,5.

L_p =32.5+5+1=38.5 мм

Расчет норм времени проводим на развертывание отв. 20 на длину 32,5.

L_p =32.5+5+1=38.5 мм

Основное время для всей операции:

T_{о (маш)}= УT_oi=0,27+0,41+0,51+0.24+0.37=1,62 мин.

Т_шт=(Т_маш+Т_всп*К_п)*(1+(Т_от+Т_ол))=(1,62+2,04)*(1+0,16)=4,27

Т_оп= Т_маш+Т_всп*К_п=1,62+2,64=4,26

Т_шт.к=Т_шт+Т_п.з/n=4,27+6,29=10,56

Т_п.з=Т_орг+Т_нал+Т_пр+Т_обмер+Т_{повт.нал}

Т_всп=Т_у+Т_в+Т_и

К_п=1,05

Таблица 8. Расчет норм времени

Параметр	Описание работы	Источник	Время, мин
Машинное время Тмаш	Автоматическая работа станка	расчет	1,62
Вспомогательное время Твсп	Установить и снять деталь Ту	Таб.1, поз.1	0,83
	Закрепить и открепить деталь Ту	Таб.3, поз.1	0,36
	Время, связанное с выполнением операции Тв	Таб. 5, поз1-3	0,28
	Измерить размеры Ти	3% от Тмаш	0,03
Итого вспомогательного времени Твсп	2,51
Всего вспомогательного времени с учетом поправочного коэффициента на партию Твсп*Кп	2,64
Всего оперативного времени Топ= Тмаш+Твсп*Кп	4,26
Время на отдых и ест.над. Тот и ол		16% от Топ	0,58
Тшт=(Тмаш+Твсп*Кп)*(1+(Тот+Тол))	4,27
Подготовительно-заключительное время Тпз	Организационно-подготовительные работы, наладка станка, приспособления. Торг	Таб. 6, поз 1-8	65,60
	Настройка и выверка режущего инструмента Тнал	Таб. 6, поз 9-13	19,7
	Пробный проход по программе Тпр	Таб.6, поз 14	0,2
	Обмер контрольной детали Тобм	Таб. 6 поз 15	4,85
	Повторная подналадка инструментов Тповт.нал	Таб. 6, поз 16	4
Всего Тп.з. на партию	94,35
Тп.з на одну деталь	6,29
Штучно-калькуляционное время Тшт.к.	10,56

1.9 Экономическое обоснование разработанного варианта технологического процесса

Расчёт технологической себестоимости выполнения операции 045 производится по формуле:

, (1.48)

Элементы, входящие в структуру С_оп определяем методом прямого калькулирования, который является более трудоёмким, но и более точным по сравнению с нормативным методом расчёта себестоимости.

Заработная плата станочника с учётом всех видов доплат и начислений:

(1.49)

где - норматив часовой заработной платы станочника соответствующего разряда, руб/ч. = 50 руб/ч;

- масштабно-ценовой коэффициент, =8;

- коэффициент, учитывающий оплату основного рабочего при многостаночном обслуживании, =1;

- норма штучного времени, =4,37 мин.

руб.

Заработная плата наладчика с учётом всех видов доплат и начислений:

, (1.50)

где - норматив годовой заработной платы наладчика соответствующего разряда, руб./год;

= 69700 руб./год;

m - число смен работы станка;

- число станков, обслуживаемых наладчиком в смену;

- действительный годовой фонд времени работы оборудования, = 3849ч

руб.

Амортизационные отчисления от стоимости оборудования:

(1.51)

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

для станков с ЧПУ;

Ф - стоимость оборудования, руб.

С учётом затрат на трансформирование и монтаж станка стоимость оборудования:

Ф=1,122Ц (1.52)

где Ц - оптовая цена на оборудование Ц=2000000 руб.

Ф=1,122•2000000=2244000 руб.

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

(1.53)

где - стоимость технологического оснащения, руб., =4000 руб.;

- годовая программа выпуска деталей.

Затраты на ремонт и обслуживание оборудования:

, (1.54)

где - нормативы годовых затрат на ремонт соответственно механической и электрической частей оборудования, руб./год;

=523 руб./год, =123,2 руб./год;

- категория сложности ремонта соответственно механической и электрической частей оборудования, =14, =26;

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

Затраты на инструмент, отнесённые к одной детали:

, (1.55)

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

- цена единицы инструмента, руб.;

- коэффициент машинного времени;

- срок службы инструмента до полного износа, мин. =1000 мин

Затраты на силовую электроэнергию:

, (1.56)

где - цена электроэнергии (принимаем равной 2,1 руб. за 1кВт•ч);

- установленная мощность электродвигателя станка, =22 кВт;

- общий коэффициент загрузки электродвигателей, =0,39.

Затраты на содержание и амортизацию производственных площадей:

, (1.57)

где - 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

=5,4

- коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станков с ЧПУ (принимаем равным 1,5-2,0).

Затраты на подготовку и эксплуатацию управляющих программ:

, (1.58)

где - стоимость программы, руб., =530 руб.;

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

- срок выпуска данной детали, год.

Подставив полученные значения в формулу, получим:

2. Конструкторская часть

2.1 Проектирование и расчет специального станочного приспособления для фрезерования. Назначение, устройство и принцип работы приспособления

Спроектированное приспособление предназначено для закрепления при фрезеровании контура детали, выполнения углублений с обеих сторон детали, а также для фрезерования внутреннего паза. Приспособление предназначено для операций: 045, 055 и 060 устанавливается на Фрезерный станок Quaser MV154.

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

Приспособление состоит из постоянной опоры (опорная плита) и установочных элементов (палец ромбический и винт установочный).

Установка заготовки в приспособление осуществляется на внутренние цилиндрические поверхности 20 и 14. 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 установочным винтом, приложение силы идёт перпендикулярно к её базовой плоскости.

Полная ориентация заготовки происходит за счёт базирования по внутренней поверхности 20, и прижатым сверху винтом. При этом заготовка лишается шести степеней свободы.



Рис. 1. Принципиальная схема специального приспособления

Принцип работы приспособления следующий. Ориентация детали обеспечивается ее установкой на установочные элементы - палец (2) и винт (1). Закрепление детали происходит при помощи установочного винта (1). При установке заготовка кладется на опорную плиту (4) и насаживается на установочный палец (2) и закрепляется винтом (1). За точную ориентацию на столе станка отвечают шпонки (5), их крепление к плите приспособления осуществляется винтами.

Расчет силы закрепления заготовки в приспособлении.

Рис. 2. Схема действия сил при фрезеровании

При данном закреплении детали составляющая сила резания R₁ направлена к опорам, а составляющая R₂ стремится сдвинуть деталь в боковом направлении.

Для того, чтобы определить силу P_з необходимо для начала рассчитать режимы резания - это даст возможность нам определить составляющие силы R₁ и R_2.

При торцовом черновом фрезеровании глубина резания s=0.3мм/зуб при t=3 мм

Сила резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила, Н:

,

где С_p, x, y, u, q, w, К_мр - справочные коэффициенты;

,

.

Значения составляющих силы резания при фрезеровании [7, с. 413, табл. 84.]:

P_h/P_z=0,35;

P_v/P_z=0,9;

P_y/P_z=0,35;

P_x/P_z=0,5;

;

;

;

.

Рис. 3. Схема действия сил при фрезеровании

В роли силы R₂, пытающей сдвинуть деталь, выступает сила P_h, а в роли R₁ - P_x.

Расчетная формула для вычисления сил закрепления P_з [8, с. 376, табл. 1.]:

где - коэффициенты трения в местах контакта заготовки с опорами и с ЗМ соответственно;

J_1, J₂ - жесткости ЗМ и опор соответственно;

К - коэффициент запаса.

,

где К_о - гарантированный коэффициент запаса, К_о = 1,5;

К₁ - учитывает случайные неровности на обрабатываемой поверхности заготовки: при черновой обработке К₁= 1,2; при чистовой -- К₁ = 1,0;

К₂ - учитывает увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, зависит от вида обработки и материала заготовки (К₂ = 1,2...1,8);

К₃ - учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании (К₃ = 1,2), если обработка не является прерывистой, то К₃ = 1,0;

К₄ - характеризует постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом. Для ЗМ с ручным приводом, а также с пневмо- и гидроцилиндрами одностороннего действия К₄ ⁼ 1,3;

К₅ - характеризует эргономику немеханизированного ЗМ. При неудобном расположении рукоятки и угле ее поворота более 90° К₅ ⁼ 1,2; при удобном расположении К₅ = 1,0;

К₆ - учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную на плоские опорные пластины, К₆ = 1,5.

Момент закручивания ЗМ, необходимый для надежного закрепления детали в приспособлении [8, с. 387, табл. 5.]:

где d₂ - диаметр средней резьбы.

.

Сила R₂ заставляет работать установочные винты на срез. Проверочный расчет на срез осуществляется по зависимости [10, с. 42]:



где P - срезающая сила, Н; d - диаметр стержня винта, м;

i - число стыков в соединении;

- допускаемое напряжение среза, МПа.

Из расчета видно, что установочные винты имеют большой запас при работе на срез.

2.2 Проектирование специального режущего инструмента

Расчет ступенчатого сверла.

Исходные данные для проектирования:

диаметр первой ступени сверла мм.;

диаметр второй ступени сверла мм.;

длина сверления первой ступенью мм.;

длина сверления второй ступенью мм.

Ленточка сверла. Ширина ленточки:

мм,

мм

Высота ленточки:

мм

мм

Рис. 4. Основные геометрические параметры торцевой части сверла

Геометрические параметры режущей части сверла.

Главный угол в плане для сверл выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Значение углов выбираем по [13, стр. 19, табл.4.]:

Значение заднего угла:

Угол наклона стружечной канавки:

Принимаем угол наклона стружечной канавки .

Шаг стружечной канавки:

мм,

мм.

Ширина пера:

мм

мм

Диаметр сердцевины:

мм;

мм.

Длина первой ступени сверла:

,

где - длина заборного конуса;

мм. - длина перебега сверла;

- запас на переточку первой ступени сверла;

мм. - глубина фаски;

мм.;

мм.;

мм.;

мм.

Длина второй ступени сверла

,

где - длина стружечной канавки неполной глубины, необходимая для выхода фрезы;

- запас на переточку второй ступени сверла;

мм.;

мм.;

мм.

Общая длина сверла:

мм,

где - длина переходной шейки;

- длина хвостовика.

Рис. 5. К определению длины первой ступени сверла

Площадь поперечного сечения.

Оптимальная площадь:



Максимально допустимая площадь:

Критическая сжимающая сила:

кН

Проверку сверла на устойчивость производим по условию:

,

где - коэффициент формы перемычки;

Расчёт на прочность.

Расчёт на прочность проектируемого сверла, ведётся для обработки размера 13.8 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 = 14 мм - диаметр проверяемого сечения.

где -допускаемое напряжение для стали Р6М5, принимаем

.

Крутящий момент, возникающий при обработке, был определён в п.п. 1.8 и равен:

= 0,161 МПа

Проверим, выполняется ли условие :

0,161 < 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;

= 0,27 м - длина сверла;

= 2•10⁵ мПа - модуль упругости для сталей;

- полярный момент инерции в сечении вала, определяется как:

м⁴,

где = 0,014 м - диаметр рассматриваемого сечения.

Проверим, выполняется ли условие :

26` < 30`

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

Определение номера конуса хвостовика сверла.

Момент трения между хвостовиком и втулкой находится по формуле

Приравниваем момент трения максимальному моменту сил сопротивления резанию при работе затупившимся сверлом; этот момент в 3 раза больше, чем момент, полученный в формуле (1.33) для нормальной работы сверла:

Находим средний диаметр конуса хвостовика:

,

или

где М_с.р.=24.7 Нм;

Р_о=4092 Н;

µ=0,096 - коэффициент трения стали по стали;

и=1є26'16'' - половина угла конуса;

? и=5` - отклонение угла конуса.

По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус: конус Морзе №1 с лапкой, имеющий следующие основные конструктивные размеры: d₁=12.2 мм; d₂=9 мм; l₃=62 мм. Остальные размеры хвостовика указываются на чертеже.

Заключение

В курсовом проекте проведен анализ исходных данных для создания технологического процесса. В технологической части приведен анализ технологичности детали, ее конструктивные особенности и методы обработки этих поверхностей. Выбор заготовки производится с учетом типа производства и наименьшей стоимости изготовления. Разработан технологический процесс изготовления корпуса турбонасосного агрегата. Произведен расчет межоперационных припусков на механическую обработку основных поверхностей и расчет режимов резания, позволяющих достигнуть максимальной производительности труда при выполнении технологических требований, заложенных в рабочем чертеже.

В конструкторской части производится расчет специального режущего инструмента и расчет приспособления для закрепления заготовки.

В экономической части выполнен технико-экономический расчет себестоимости технологической операции.

Данный курсовой проект позволил закрепить теоретические положения курса, излагаемые в лекциях, углубил навыки пользования справочным материалом, стандартами ЕСКД, таблицами, нормами и расценками. В процессе выполнения курсового проекта были получены важнейшие комплексные знания по технологии, оснастке, организации и экономики производства. Изучение курса «Технологии машиностроения» позволило мне ознакомиться с общей методикой разработки технологического процесса, расчета технологического приспособления и режущего инструмента для обработки поверхностей.

Список использованных источников

1. Аверченков В.И., Горленко О.А., Ильицкий В.Б. Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений по ТМС: Учеб. пособие / Под общ. ред. О.А. Горленко. - М.: Машиностроение, 2005. - 192 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.. 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2002. 1-3 т.

3. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Ч. 1 Нормативы времени - М.: Экономика, 1990. - 207 с.

4. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение,2004. - 736 с.: ил.

5. Терликова Т.Ф. Основы конструирования приспособлений. Учеб.пособие для машиностроительных вузов. Т.Ф. Терликова, А.С. Мельников, В.И. Баталов.- М.: Машиностроение, 1980,-119с.

6. Режущий инструмент: Учебник для вузов / Под ред. С.В. Кирсанова. - М.: Машиностроение, 2004.

7. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / А. М. Дальскогий, А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, А. Г. Суслов. Под ред. А. М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А. Г. Суслова.-5-е изд., исправл.-М.: Машиностроение-1, 2003. - 912с., ил.

8. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. Т.1, Т. 2 / Б. Н. Вардашкин. Под ред. Б. Н. Вардашкина. - М.: Машиностроение, 1984.

9. А.Ф. Горбацевич «Курсовое проектирование по технологии машиностроения». Минск, «Вышэйш. Школа», 2007.

10. Технология машиностроения: метдические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 151001/Н.А. Амельченко, В.Д. Утенков, Л.С. Добрынина; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т.-Красноярск, 2007.-92 с.

11. Альбом по проектированию приспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / Б.М. Базров, А.И. Сорокин, В.А. Губарь и др. - М.: Машиностроение, 1991.

12. Тарасов Г.Ф. Технологическая оснастка: учеб. пособие/Г.Ф. Тарасов; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2006. - 260 с.

13. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу "Проектирование и производство металлорежущих инструментов"/ Сост.: И.А. Малышко, С.Л. Толстов. - Донецк: ДПИ, 1991. - 39 с.

Размещено на Allbest.ru