Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование и оснащения технологического процесса обработки детали «Клинок ножа - Боец»

АННОТАЦИЯ

клинок нож инструмент станок

На базе существующей заводской технологии изготовления детали - клинка ножа - «Боец» разработан более прогрессивный технологический процесс с применением современных станков с ЧПУ; разработана конструкция технологической оснастки - зажимное пневматическое устройство двойного действия для нарезания серрейторного лезвия, которое позволяет значительно сэкономить технологическое время на закрепление заготовки, спроектирован режущий инструмент - накатной ролик для придания необходимой геометрической формы шлифовального круга при нарезании серрейтора.

ВВЕДЕНИЕ

клинок нож инструмент станок

Машиностроение является одной из самых старых отраслей, оно имеет огромное значение в хозяйстве. Машиностроение обеспечивает различным оборудованием и машинами все отрасли экономики, производит многие предметы потребления (часы, холодильники и другую бытовую технику). В наши дни машиностроение занимает среди всех отраслей мировой промышленности первое место как по числу занятых, так и по стоимости продукции. По уровню развития машиностроения судят об уровне развития любой страны.

Отраслевой состав машиностроения очень сложен. Оно состоит более чем из 70 отраслей. Главными его отраслями являются электроника, электротехника, вычислительная техника, робототехника, приборостроение, точное машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение и тракторостроение, транспортное, станкостроение, автомобилестроение, локомотивостроение, вагоностроение, самолетостроение, судостроение.

Производство многих видов современной машиностроительной продукции требует больших трудовых затрат, высокой квалификации рабочих. Особенно трудоемки приборостроение, производство ЭВМ и другие новейшие отрасли. Эти отрасли также требуют постоянного внедрения последних достижений науки, т. е. являются наукоемкими. Размещаются такие производства в крупных городах или рядом с ними, там, где имеется много квалифицированных рабочих и инженеров, располагаются центры научных исследований, имеется развитая инфраструктура. Зато ориентация машиностроения на источники металла в эпоху НТР значительно снизилась. Машиностроение все больше становится отраслью повсеместного размещения.

Значение отрасли машиностроения и ее конструктивную роль определяет, прежде всего, тот непреложный факт, что оно является базовой отраслью экономики, находящейся в тесной неразрывной взаимосвязи с приоритетными сферами производственной деятельности. Машиностроение - основа развития промышленно-технологического потенциала, поскольку напрямую способствует удовлетворению потребностей рынка.

Машиностроительный комплекс включает в себя более двадцати подотраслей (металлообрабатывающую промышленность; производящую средства производства; транспорта; оборонную продукцию, а также предметы потребления) и при определенных условиях должен стать ключевым фактором, влияющим на эффективность инновационного сценария. МСК Машиностроение призвано обеспечить производственным оборудованием ключевые сектора экономики и в первую очередь обрабатывающие отрасли промышленности и тем самым определяет состояние производственного потенциала Российской Федерации. От уровня развития машиностроения зависят материалоёмкость, энергоёмкость валового внутреннего продукта, производительность труда, промышленная безопасность и обороноспособность государства. Поэтому актуальность темы данного курсового проекта заключается в том, чтобы повысить конкурентоспособность на мировом рынке, так как за счет внедрения нового современного оборудования значительно сокращаются затраты на изготовление и производство деталей, повышается качество продукции.

Изготовление деталей типа «Клинок-ножа - «Боец» представляет собой сложную и трудоемкую отрасль производства в машиностроении.

Цель курсового проекта - это проектирование и оснащение технологического процесса обработки детали «Клинок ножа - «Боец». Технология изготовления при серийном производстве должна обеспечивать высокую долговечность передач и максимальное снижение трудоемкости, а наиболее совершенные технологические процессы с использованием автоматизации труда должны повысить производительность и качество изготовляемых деталей.

Для достижения поставленной цели в курсовом проекте необходимо выполнить следующие важные задачи:

1) Провести анализ технологичности детали;

2) Выполнить обоснование и анализ существующего технологического процесса;

3) Выполнить расчет режимов резания;

4) Провести нормирование технологических операций;

5) Спроектировать пневматическое зажимное устройство двойного действия для осуществления процесса нарезания серрейторного лезвия;

6) Разработать режущий инструмент - накатной ролик для придания необходимой геометрической формы шлифовального круга при нарезании серрейтора.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Анализ технологичности детали и существующего технологического процесса

1.1.1 Анализ конструкции технологичности детали

Анализ конструкции на технологичность представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции по установленным показателям и направлен на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества.

Данный клинок является основой ножа «Боец».

Рисунок 1 - Деталь «Клинок ножа - «Боец»

Нож создан для всех гражданских пользователей: охотников и рыболовов, туристов, любителей экстремальных видов спорта и отдыха на природе.

Основа ножа -- это его клинок с S-образной линией режущей кромки, которая плавно изогнута по большому радиусу и поднимается к острию. Клинок ножа «Боец» достаточно крупный -- 160 мм.

В клинке скрыт основной секрет ножа, который позволяет относить изделие к конструктивно схожим с холодным оружием образцам, не требующим лицензирования -- угол схождения линии обуха и лезвия клинка составляет у «Бойца» 72°, что на 2 градуса больше минимально разрешенного угла схождения.

В соответствии с действующим ГОСТ считается, что угол схождения более 70° должен исключать возможность нанесения колющих ударов. Также на обухе клинка имеется достаточно длинная серейторная кромка.

1.1.2 Анализ свойств материала детали

Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная 95Х18.

Коррозионно-стойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в агрессивных средах.

Качество и вид поставки стали 95Х18 соответствует: Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 103-2006. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71 Коррозионно-стойкую сталь 95Х18 получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем.

Антикоррозионные свойства стали 95Х18 придают введением в них большого количества хрома или хрома и никеля.

В своем химическом составе сталь 95Х18 содержит химические элементы в %:

кремний (Si), не более - 0.8;

марганец (Mn), не более - 0.8;

медь (Cu), не более - 0.30;

никель (Ni), не более - 0.6;

сера (S), не более - 0.025;

титан (Ti), не более - 0.2;

углерод (С) - 0.9-1.0;

фосфор (P), не более - 0.03;

хром (Cr) - 17-19.

Физические, технологические и механические свойства стали 95Х18: Удельный вес: 7750 кг/м³

Термообработка: Отжиг 885 - 920^oC, 1 - 2ч.

Температура ковки, °С: начала 1180, конца 850.

Сечения до 700 мм подвергаются отжигу с перекристаллизацией, отпуску.

Твердость материала: HB 10-1 = 230 - 240 МПа.

Температура критических точек: A_c1 = 830 , A_c3(A_cm) = 1100 , A_r3(A_rcm) = 810.

Обрабатываемость резанием: в отожженном состоянии при HB 212-217 и у_в = 700 МПа, К х тв. спл = 0,86, Кх б.ст = 0,35.

Свариваемость материала: не применяется.

Флокеночувствительность: незначительная.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Коррозионно-стойкая сталь 95Х18 используется в электроэнергетике, пищевой промышленности (пищевая нержавейка), химической промышленности, сельскохозяйственной промышленности, транспорте, целлюлозно-бумажной промышленности, деревообрабатывающей промышленности, при транспортировке пищевых продуктов и химических средств.

Сталь 95Х18 используется при изготовлении медицинского оборудования, отвечающего самым высоким требованиям гигиены. Широко используется коррозионно-стойкая сталь 95Х18 в машиностроении, являясь важным материалом для станкостроения, транспортного машиностроения.

Применение стали 95Х18 в промышленности: втулки, оси, стержни, шариковые и роликовые подшипники в другие детали, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости и работающие при температуре до 500 °С или подвергающиеся действию умеренных агрессивных сред.

1.1.3 Анализ существующего технологического процесса

Трудоёмкость и себестоимость детали зависят не только от конструкции, но и от выбранного технологического процесса, его оснащённости и режимов обработки.

Деталь имеет небольшую массу, что также обеспечивает ее технологичность.

Для изготовления детали в основном используется стандартный режущий инструмент. Для контроля применяется универсальный измерительный инструмент и некоторые специальные шаблоны.

Обработка деталей «Клинок ножа - «Боец» ведется по единичному технологическому процессу. Заданная точность и шероховатость поверхностей обеспечивается обычными методами обработки.

Базовый техпроцесс позволяет с достаточной вероятностью получать качественные детали, отвечающие всем требованиям чертежа.

Однако применение ручных операций, таких как малопроизводительная токарная, револьверная, шлифовальная операции увеличивают трудоемкость обработки и затраты на изготовление детали. За счет применения станочных приспособлений с ручным зажимом соответственно увеличивается вспомогательное время.

Базовый технологический процесс в технологическом оснащении устарел и требует усовершенствования.

В проектном варианте в качестве изготовления детали, снижение трудоемкости необходимо достигнуть путем применения нового, усовершенствованного оборудования, проектирования оснастки, которая полностью или частично заменяет ручной труд. В совокупности это позволит улучшить технико-экономические показатели, снизить затраты на изготовление детали.



Рисунок 2 - Заготовки

Обработка детали «Клинок ножа - «Боец» выполняется в следующей последовательности:

1) Заготовительная операция; (металл в виде полосы ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 103-2006, толщиной 7 мм);

2) Резка заготовок;

3) Плоское шлифование;

4) Сверление рукоятки;

5) Срезка спусков клинка;

6) Контрольная операция;

7) Термическая обработка;

8) Нарезка серейторной зубчатой заточки;

9) Полировка детали.

10) Контрольная операция.

На участок раскроя поступает металл в виде полосы ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 103-2006, толщиной 7 мм.

При необходимости полоса разрубается на отрезки необходимой длинны. На рисунке 3 изображена врезка к серии заготовок, а на рисунке 4 полученная заготовка при отрезке контурной формы клинка.



Рисунок 3 - Врезка к серии заготовок

Рисунок 4 - Заготовка клинка «Боец»

В заводской технологии изготовления клинка применяются несколько методов резки заготовок.

Одним из высокоэффективных и высокотехнологичных методов является метод гидроабразивной резки.

Гидроабразивная резка основана на обработке материала сильной струей воды с абразивными частицами, скорость которой может составлять до 900 м/мин благодаря микроотверстиям размером всего 0,2 мм. В этом и состоит секрет превращения энергии, при котором кинетика струи переходит в механическую силу резки материала. В данном проекте данный метод резки применим на основании преимуществ этого способа:

1) метод гидроабразивной резки подходит ко всем материалам;

2) характеризуется высокой степенью безопасности; в процессе резки удаляются лишь пылеобразные частицы;

3) метод не подразумевает термообработки;

4) в процессе гидроабразивной резки образуется разрез шириной 1 мм с минимумом отходов;

5) метод не требует частой заточки инструмента;

6) гидроабразивная резка не требует специально оборудованных рабочих мест и жесткого закрепления деталей в силу минимальных касательных усилий;

7) скорость данного способа резки можно регулировать, благодаря чему область его применения чрезвычайно широка;

8) особенности метода позволяют использование его при резке сложных контуров, эффективно расходуя обрабатываемый материал.

Учитывая вышеперечисленные преимущества гидроабразивной резки, можно сделать вывод о целесообразности применения данного метода в новом технологическом процессе.

При этом заготовка клинка получается с максимально-точными, заданными параметрами, рисунок 5, что в свою очередь позволяет максимально сократить время на последующие операции и обработку спусков клинка.

Рисунок 5 - Размеры полученной заготовки при гидроабразивной резки

1.2 Разработка предлагаемого варианта технологического процесса

Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления «Клинка» будут являться: чертеж детали и расчеты, проведенные в процессе выполнения курсовой работы.

Альбом карт технологического процесса заполняется в соответствии с требованиями ЕСТПП на специальных бланках: титульный лист - форма 2 по ГОСТ 3.1105-84; маршрутная карта - форма 1, 1б по ГОСТ 3.1118-82; операционная карта - форма 3 по ГОСТ 3.1404-86; карта эскизов - форма 7,8 по ГОСТ 3.1105-84; карта технического контроля - форма 2, 2а по ГОСТ 3.1502-85. Все расчетные данные, и текстовая информация заносится в соответствующие графы.

1.2.1 Аналитический расчет количества переходов

Для одной из поверхностей определим количество переходов.

1. Плоская поверхность - торец детали, обработать, выдержав размер ., Ra 0,05, заготовка - прокат

Анализ исходных данных показал, что в процессе механической обработки рассматриваемой поверхности допуск размера диаметра исходной заготовки Т_з=1300 мкм уменьшается до допуска детали Т_д=1150 мкм. Известно, что общий коэффициент уточнения точности размера вычисляется по формуле:

Количество необходимых технологических переходов определяется по следующей формуле:

Принимаем т_т.п. = 1.

Допуск размера диаметра заготовки Т_з=1300 мкм соответствует 14 квалитету точности, а допуск размера детали также 14 квалитету. Т.к. каждая последующая обработка не повышает квалитет точности. Следовательно, назначаем 2 перехода:

- шлифование плоское - 14 квалитет, Ra = 6,3 мкм;

- чистовое шлифование плоское - 14 квалитет, Ra = 0,05 мкм;

Следовательно, допуск размера диаметра исходной заготовки Т_з=1300 мкм уменьшается после первого перехода до Т₁=1250 мкм, второй переход - Т₂=1150 мкм

Т.о, первый переход обеспечивает уточнение:

соответствует требуемому уточнению;

Общий коэффициент уточнения:

Намеченный технологический процесс обработки рассматриваемой поверхности гарантированно обеспечивает требуемую точность и шероховатость поверхности.

На основе анализа чертежа и требований к рассматриваемой элементарной поверхности детали выявляем теоретические схемы базирования, применяемые для обработки данной элементарной поверхности детали.

1.2.2 Табличный расчет количества переходов

Для остальных поверхностей определяем количество переходов табличным методом в соответствии с таблицей 1.2.1.

Таблица 1.2.1 - Количество переходов

Размер	Переходы
	1. Резка заготовки Ra 6,3; 2. Обрезка детали IT14 Ra3,2; 3. Шлифование плоское IT14 Ra 0,8; 4. Шлифование чистовое IT14 Ra 0,05;
	1. Шлифование наружной поверхности IT14 Ra6,3; 2. Шлифование чистовое IT14 Ra0,05;
	1. Шлифование обеспечивая угол в размер IT14 Ra 0,05; 2. Шлифование обеспечивая размер 1,6, Ra 0,05;
	1. Шлифовать в размер, обеспечивая угол 73 IT14, выдерживая размер 34 мм, Ra 6,3, IT14; 2. Шлифовать в размер, обеспечивая угол 73 IT14, выдерживая размер 34 мм, Ra 3,2, IT14; 3. Шлифовать в размер, обеспечивая угол 73 IT14, выдерживая размер 34 мм, Ra 0,05, IT14;
	1. Шлифование чистовое в размер 66, IT14, выдерживая размер 34 мм и 29,5 мм, Ra 0,05, IT14; 2. Нарезать серейторную зубчатую заточку, Ra 0,05, IT14; с шагом 6 мм, высотой 4 мм,R1,6 и R0,8 мм;
	1. Шлифование плоское в размер 12, IT14, выдерживая размер 14 мм, Ra 0,05, IT14; 2. Шлифование чистовое в размер 25,5 мм, IT14, выдерживая размер 29,5 мм, Ra 0,05, IT14;
	1. Срезка спусков, выдерживая размеры 22 мм, Ra 6,3, IT14; 2. Срезка спусков, выдерживая размеры 14,45±0,215 мм, Ra 3,2, IT14; 3. Шлифование чистовое, Ra 0,05, IT14;
	1. Шлифование закруглений R10, IT14, R0,05 мкм;
	1. Шлифование закруглений R12, IT14, R0,05 мкм;

1.2.3 Формирование операций с выбором оборудования

1. Операция 005 - заготовительная:

1) Гильотинные ножницы механические НГ-13;

2) Гидроабразивный станок;

2. Операция 010 - шлифование плоское (2 установа):

1) Плоско-шлифовальный станок 3Л722В;

3. Операция 015 - сверление в хвостовике:

1) Настольно-сверлильный станок 2М112;

4. Операция 020 - разметочная;

5. Операция 025 - срезка спусков клинка/Заточная:

1) Шлифовально-полировочный станок;

2) Заточное оборудование станок с ЧПУ HG2-CNC-5317/706, (Германия);

6. Операция 030 - Термическая обработка/Закалка;

1) Электропечь камерного типа ПКТ-1,2-36;

7. Операция 035 - Контрольная операция/Проверка визуальная; Контроль твердости/Метод Роквелла;

8. Операция 040 - Отпуск:

1) Шкаф сушильный ШСП -0,3-30;

9. Операция 045 - Визуальный контроль; Проверка;

10. Операция 050 - Нарезка серрейторного лезвия:

1) Специальный станок КС-220А (Шлифовальный станок для нарезки серрейтора на металлических заготовках, применение ролика накатного специального профиля);

11. Операция 055 - Полировочная:

1) Шлифовально-полировочный станок;

12. Операция 060 - Контрольная.

1.2.4 Составление маршрута обработки

Для технологической обработки детали «Клинок-ножа» необходимо составить маршрут обработки. Данные приведены в таблице 1.2.2.

Таблица 1.2.2 - Маршрут обработки детали «Клинок-ножа»

№ п/п	Номер операции	Название операции	Эскиз	Допуски и технические требования
1	005	Заготовительная		Н14,Ra 6,3
2	010	Шлифование плоское		Н14,Ra 3,2
3	015	Сверление в хвостовике		Н14,Ra 6,3
4	020	Разметочная		-
5	025	Заточная/Срезка спусков клинка		Н14, Ra 0.08
6	030	Термическая обработка	Закалка	-
7	035	Контрольная операция	-	Проверка твердости по методу Роквелла
8	040	Отпуск	-	-
9	045	Контрольная операция	-	-
10	050	Нарезка серрейторного лезвия		R 0.05, IT14 Применение нового технологического устройства - зажимного пневматического
11	055	Полировочная		R 0.05, IT14
12	060	Контрольная		Проверка всех размеров, сборка инструмента

1.3 Расчет режимов резания

Для каждой операции технологического процесса необходимо рассчитать режимы резания, основное время и мощность двигателя необходимую на резание.

Аналогично рассчитываются режимы резания для остальных операций.

Рисунок 6 - Вид сверху детали «Клинок ножа - «Боец»

Данные приведены в таблице 1.3.1.

Основные данные для расчета:

Заготовка: Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная 95Х18, закаленная HRС 58.

Вид обработки: предварительная обработка, Ra = 6,3.

Параметры детали: , h=6 мм

Модель станка: Плоско-шлифовальный 3Л722В;

Шлифовку производим с двух сторон (2 установа), до чистовой обработки и требуемого размера 6,03 - 6,05 мм.

Рисунок 7 - Схема наружного шлифования (предварительная обработка)

Рисунок 8 - Общий вид станка плоскошлифовального модели ЗЛ722В

1. Исходя из условий обработки выбираем шлифовальный круг - 25А 40К 6V 602/2150;

2. По паспортным данным станка выбираем размеры шлифовального круга:

3. Определяем частоту вращения шлифовального круга:

4. По паспортным данным станка корректируем значение в меньшую сторону .

5. По справочным данным находим скорость вращения шлифовального круга:.

6. Рассчитываем частоту вращения шлифовального круга:

7. По справочным таблицам определяем глубину шлифования

8. По справочным таблицам определяем продольную подачу:

9. Определяем скорость продольного хода стола:



10. Определяем мощность резания:

11. Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции:

Таблица 1.3.1 - Режимы резания

Номер операции	Наименование операции и содержание перехода	Режимы резания
		t, мм.	S, мм/об.	n, об/мин.	V, м/мин.	Ne, кВт.
1	2	3	4	5	6	7
010	Шлифование плоское	0,95	15,9	1314	34,4	9,87
015	Сверлильная	6,0	13,6	790	56,4	4,36
025	Заточная	0,5	29,6	1652	49,7	5,13
050	Нарезка серрейторного лезвия	0,3	27,8	1450	36,9	6,89
055	Полировочная	0,01	25,0	1900	42,3	6,97

1.4 Нормирование технологических операций

Определим для каждой операции основное время обработки по формуле:

, мин (1.4.1)

где Тоi - основное (машинное) время обработки на каждом из переходов, определяемое по формуле [5]

, (1.4.2)

где L - длина обработки, мм;

S м- минутная подача, мм/мин;

i - число переходов.

Произведем расчет для операции 010- шлифование плоское

Штучное время обработки определяется по формуле:

, (1.4.3)

где Твсп - вспомогательное время, определяется по формуле [7]:

, (1.4.4)

где Туст - время на установку и снятие детали, Туст=16,8 мин;

Тп.о.- время на подвод и отвод инструмента к детали, Тп.о.=7 мин;

Тк.о.- время на контрольный обмер детали, Тк.о.=42 мин;

Ттех - время на техническое обслуживание, Ттех=9,8 мин;

Торг - организационное время, Торг=7 мин;

Тот.л.- время на отдых и личные нужды, Тот.л.=7 мин.

Штучное калькуляционное время определяется по формуле [7]

, (1.4.5)

где Тпз - подготовительно-заключительное время, мин;

n - число деталей в партии находится по формуле

, (1.4.6)

где - коэффициент допустимых потерь на переналадку, =0,05.

Аналогично рассчитываются нормы времени для остальных операций. Данные приведены в таблице 1.4.1.

Таблица 1.4.1 - Нормы времени на изготовление 140 клинков ножей

Номер операции	Наименование операции	То, мин.	Твсп, мин.	Тп.з., мин.	Тшт., мин.	Тшт.к., мин.
005	Заготовительная	462	92,4	2850,5	554,4	574,8
010	Шлифование плоское	411	16,8	3504,2	500,6	525,63
015	Сверлильная	16,81	1,5	26,5	18,31	18,5
020	Разметочная	16,5	6,0	3150	22,5	45,0
025	Срезка	1260,0	12,6	1764	1272,6	1285,2
030	Закалка	56,0	6,0	986,0	62,0	69,0
040	Отпуск	56,0	6,0	986,0	62,0	69,0
050	Нарезка серрейторного лезвия	140	700	210	840,0	841,5
055	Полировочная	122,5	15,0	3150	137,5	160,0
Всего	3588,63

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Проектирование зажимного пневматического устройства двойного действия

2.1.1 Обоснование проектируемого устройства

Характерной особенностью конструкции проектируемой детали клинок ножа - «Боец» является наличие серрейторного лезвия на верхней поверхности детали.

Серрейторное лезвие, серрейтор (от англ. serrated -- «зазубренный») -- тип заточки ножа, либо другого режущего инструмента, с волнистой или пилообразной формой режущей кромки, см. рис. 9,10.

Рисунок 9 - Серрейторное лезвие на детали клинок ножа «Боец»

Рисунок 10 - Профиль с серрейторного лезвия клинка

В отличие от пилы, зубья серейтора находятся в одной плоскости (нет разводки), и при использовании такого лезвия не образуются опилки. Сходство с пилой у серрейторного лезвия чисто внешнее. Как правило, серейторная заточка односторонняя, несимметричная относительно плоскости лезвия.

Не следует путать серрейтор и обычную пилу, которая может быть размещена на обухе ножа или штыка. Также не являются серрейтором так называемые «шоковые зубья» (крупнопрофильная зубчатая заточка на обухе некоторых коммерческих моделей ножей, имеющая скорее психологическую или декоративную, чем практическую функцию). Серрейторная заточка может занимать длину режущей кромки полностью или частично (полусеррейтор).

Преимущества серрейторной заточки :

- Рез происходит одновременно под разными углами, поэтому такая заточка наиболее эффективна при разрезании слоистых и волокнистых материалов: сетей, канатов, ремней, тросов и т.п.

- Частично затупившееся лезвие с серрейторной заточкой дольше сохраняет режущие свойства по сравнению с обычным лезвием;

- Небольшие острые выступы лезвия позволяют более быстро "зацепиться" (внедриться в поверхность разрезаемого материала) и начать рез.

- Пилообразная форма позволяет срывать различные элементы, защищающие поверхность от разреза, например, чешую на рыбе.

Для данной технологической операции в прогрессивном процессе изготовления данного проекта используется специальный станок шлифовальный модели - КС-220А, рис.11.



Рисунок 11 - Станок - «Шлифовальный станок для нарезки серейтора на металлических заготовках KC-220A»

Целью разработки конструкции нового технологического оборудования является обеспечение автоматического закрепления подкладки и заготовки клинка на рабочую плиту пневматическими зажимными устройствами. Данное приспособление обеспечит не только надежное закрепление заготовок, но и даст возможность точно осуществлять нарезание серрейторного лезвия с экономией времени на закрепление заготовок.

Базовая часть приспособления - это зажимное устройство шлифовального станка, см. рис. 12. К данному устройству будут спроектированы 2 поворотных зажима с пневматическим закреплением двойного действия конкретных размеров, позволяющие эффективно применять для нарезания серрейтора.

Рисунок 12 - Базовое зажимное приспособление для установки и фиксации в горизонтальном положении заготовки

2.1.2 Расчет технологического времени

Для получения детального анализа необходимо сравнить технологическое время, затрачиваемое на нарезание 1 серрейторного лезвия заготовки с применением пневматических поворотных зажимных устройств и использование обычных винтовых зажимов ручного действия.

1) Применение зажимов ручного действия:

Где основное время; мин;

вспомогательное время; мин;

время на техническое обслуживание рабочего места; мин;

время на организационное обслуживание рабочего места; мин;

время на личные надобности рабочего;мин.

(паспорт станка)

где время на установку и снятие детали, 1,5 мин;

- время на выполнение одного перехода = 0,06 мин

время на контрольные измерения; =0,25 мин

2) При использовании поворотных пневматических зажимных устройств двойного действия:

3) При использовании новой конструкции зажимных устройств пневматического действия затрачиваемое время для нарезания серрейторного лезвия на 1 заготовку уменьшится в 4,4 раза, что является высокоэффективным и обеспечит высокую производительность.

2.1.3 Описание конструкции приспособления

В предыдущих подразделах было выявлено, что конструкция технологической оснастки для нарезания серрейторного лезвия на клинке ножа способна обеспечить снижение затрат времени на установку заготовки и ее обработки.

На рисунке 13 представлена выбранная конструкция поворотного зажимного пневматического устройства на базе уже имеющегося рабочего основания шлифовального станка.



Рисунок 13 - Конструкция поворотного пневматического зажимного устройства

Рисунок 14 - Эскиз зажимного устройства

На рисунке 14 представлена схема и габаритные размеры выбранного приспособления.

Вся конструкция состоит из следующих сборочных узлов: зажимное устройство станка (поз. 1), пневматическое устройство (поз. 2), пневматический цилиндр (поз. 3), механизм перемещения (поз. 4).

Данное приспособление представляет собой плиту поз.5, (см. рис. 15, 16) устанавливаемая на стол станка и крепящийся с помощью крепежных петель (поз. 8). Плита имеет множество крепежных отверстий для закрепления подкладки и зажимов на рабочей поверхности плиты. При осуществлении технологической операции нарезания серрейторного лезвия к плите устанавливается подкладка, закрепленная крепежными винтами, на подкладку размещают вырезанную заготовку таким образом, чтобы обрабатываемая поверхность была размещена к верху. После разметочных операций и привязки заготовки по размерам, заданных в чертежах и технологическом маршруте обработки в крепежных отверстия устанавливаются пневматические зажимные устройства (поз.2), которые также закрепляются крепежными болтами (поз. 18) сверху. Кроме того, положение заготовки фиксируется подкладкой для надежности закрепления и фиксации поверхностей.

Зажим заготовки осуществляется посредством действия пневмоцилиндра (поз. 3) и зажимного рычага (поз. 10) в автоматическом режиме. Сжатый воздух подается в места подключения «Сжать» и «Разжать» (см. рис. 14). После чего регулируется и производится подача заготовки к шлифовальному кругу для запуска станка и обработки.



Рисунок 15 - Конструкция зажимного приспособления с пневматическим зажимом (вид спереди и вид сверху)

Рисунок 16 - - Конструкция зажимного приспособления с пневматическим зажимом (вид сбоку)

2.1.4 Расчет зажимного устройства

Составим схему для расчета сил закрепления заготовки от смещения в подкладке, см. рис. 17.

Рисунок 17 - Схема действия сил на заготовку (подкладку)

Общее усилие зажима:

Для данной схемы зажима силу Q можно определить как:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - жесткость установочных и зажимных элементов;

- коэффициент трения заготовки с установочными и зажимными элементами;

радиальная составляющая от сил резания Рz;

тангенциальная составляющая (=0,3-0,4);

коэффициент зажима k>1 .

Согласно методики определяем жесткости системы установочных и зажимных элементов приспособления.

Коэффициент трения принимаем f.

Коэффициент зажима выбираем дифференцированно, как произведение первых коэффициентов

Коэффициент учитывает наличие случайных неровностей на заготовке =1,0, =1,7- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от затупления инструмента;

коэффициент устанавливающий увеличение сил резания от затупления инструмента,

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

коэффициент, характеризующий зажимное устройство =1,3;

коэффициент характеризует удобство расположения рукоятки в ручном зажимном устройстве, =1,2;

Тогда общий коэффициент:

Определяем силу резания:

Обработка заготовки будет производится шлифовальным кругом (круглый фасонный резец). Максимальная глубина резания t=4 мм, (см. рис.10) Согласно рекомендации назначаем режимы резания.

Подача на зуб

Частота вращения шпинделя:

где D - диаметр шлифовального круга, принимаем 66 мм;

Силу резания P_z определяем по эмпирической формуле:

Где С_р=148;р=1,5; y=1,1.

Определяем вторую составляющую от силы резания:

Определяем необходимую силу закрепления детали, способную удержать деталь от смещения:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учитывая то, что в данном приспособлении 2 зажима, каждый должен вырабатывать усилие:

Заданное усилие обеспечивается, по техническому паспорту максимальное зажимное усилие

Условие выполняется. Разработанное приспособление соответствует условиям закрепления.

Диаметр пневмоцилиндра определяется по формуле:

где D - рабочий диаметр мембраны, мм;

d - диаметр штока, мм;

р - давление рабочее в пневмосистеме, МПа.

Тогда получаем:

По конструктивным соображениям принимаем диаметр мембраны 80 мм, тем самым обеспечиваем дополнительный запас по усилию прижатия заготовки.

Расчет на прочность детали в виде клинка, нагруженного осевой силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляется по формуле:

где -- фактическое напряжение растяжения (сжатия), МПа; Р -- расчетная сила, Н; -- площадь опасного сечения, мм; -- допускаемое напряжение растяжения (сжатия), МПа.

Наиболее нагруженной деталью является прижим.

Максимальное напряжение меньше допускаемого, следовательно, величина сечения нагруженной детали выбрана правильно.

2.2 Проектирование накатного ролика для нарезания серрейторного лезвия

2.2.1 Содержание операции заточки шлифовального круга

В данном разделе курсового проекта необходимо спроектировать режущий инструмент - накатной ролик для придания геометрической формы шлифовального круга при осуществлении технологической операции - нарезания серрейторного лезвия.

После подготовки оборудования, получения заготовок и проверки сопроводительной документации, производят заточку шлифовального круга профилем накатного ролика, рисунок 18.

Рисунок 18 - Заточка круга профилем ролика

Подводку ролика производит вручную, путем вращения рукояти винтовой передачи, связанной с осью накатного ролика, подводя его к вращающемуся шлифовальному кругу. В результате чего, на режущем инструменте появляется необходимый профиль серрейтора, рисунок 19.

Рисунок 19 - Шлифовальный круг с заданным профилем серрейтора

Следующим действием является установка заготовки в зажимное приспособление и устройство.

Настройка подводки приспособления к кругу в трех плоскостях при помощи трех рукоятей настройки.

После завершения необходимых настроек. Шлифовальный круг переключается на максимальную скорость вращения, на протяжении всей работы, скорость не меняется.

Далее производится подача заготовки к шлифовальному кругу, на заданную глубину врезания, вручную или автоматически.

Переточка шлифовального круга производится на каждой 3-ей заготовке.

Изучив операцию заводской технологии, было выявлено, что необходимо запроектировать и разработать режущий накатной ролик по заданному серрейторному лезвию на чертеже, см. рис. 11.

2.2.2 Разработка конструкции накатного ролика

Накатной ролик предназначается для придания необходимого профиля резьбы шлифовального круга. На рисунке 20 представлен профиль серрейторного лезвия, который необходимо нанести на имеющуюся заготовку клинок ножа «Боец», придерживаясь заданных размеров указанных на рисунке 1.

Рисунок 20 - Профиль серрейторного лезвия



Рисунок 21 - Координаты узловых точек

Рисунок 22 - Предварительный эскиз накатного ролика

1. Определяем координаты точек профиля детали.

2. Производим нумерацию узловых точек.

3. Определяем верхнее отклонение для каждого диаметра.

4. Координаты узловых точек (начала и конца поверхности) определяем по формуле

Таблица 2.1.1 - Результаты расчета координат узловых точек

№ п/п	Координата х	Координат z
1	109,9875	0
2	109,9875	7
3	109,487	7
4	108,9865	7,375
5	109,487	7,75
6	108,9865	9,25
7	109,487	10,75
8	108,987	11,75
9	109,487	12,75
10	108,9865	13,5
11	109,487	15
12	108,9865	16,5
13	109,487	18
14	108,987	18,75
15	109,487	19,5
16	109,487	21
17	108,9865	21,5
18	109,487	22,75
19	108,987	24
20	109,487	24,5
21	109,487	25,75
22	108,9865	26,25
23	109,487	26,75
24	108,987	28,25
25	109,487	29,75
26	109,487	30,25
27	108,9865	31,75
28	109,487	33,25
29	108,987	33,75
30	109,487	35
31	109,487	35,75
32	108,9865	37,25
33	109,487	38,75
34	108,987	40,25
35	109,487	41
36	109,487	42,5
37	108,9865	43
38	109,487	43,75
39	108,987	45,25
40	109,487	46,75
41	108,9865	48,25
42	109,487	48,75
43	108,987	50,25
44	109,487	51,75
45	109,487	52,25
46	108,9865	52,75
47	109,487	54,25
48	108,987	55,75
49	109,487	56,25
50	109,487	56,75
51	108,9865	57,25
52	109,487	58,75
53	108,987	60,25
54	109,487	60,75
55	109,487	61,25
56	108,9865	62,75
57	109,487	63,25
58	108,987	63,75
59	109,487	64,25
60	109,487	65,75
61	108,9865	66,0
62	109,9875	0
63	108,987	73
64	109,487	80



Рисунок 23 - Накатной ролик из стали 9ХС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте основная задача была спроектировать прогрессивный технологический процесс изготовления детали типа клинок ножа «Боец» на основе уже имеющегося заводского технологического процесса.

В результате исследования технологического маршрута заводской технологии были выявлены некоторые особенности, которые были взяты за основу проектирования нового маршрута обработки и изготовления заданной детали.

В новом технологическом процессе при нарезании серрейторного лезвия ножа, разработали новую конструкцию зажимного устройства, на основе пневматического действия, которое позволит значительно уменьшить основное время изготовления детали и повысить производительность труда. Кроме того, в данной работе особенностью разработок явилось проектирование специального накатного ролика для шлифовального станка КС-220А для придания необходимой геометрической формы шлифовального круга при нарезании серрейторного лезвия на заготовке клинка.

В заключении, важно отметить, данный технологический процесс является не только трудоемким, но и требует особого внимания к конструкции изготовляемой детали и применяемого оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Косилова, А.Г. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т. - 4-е изд., перераб. и доп. /А.Г.Косилова - Москва: Машиностроение, 1985. - Т.1, 2. - 656 с, 496 с.

2. Ординарцев, И. А. Справочник инструментальщика/ И. А. Ординарцев, Г. В. Филиппов, А. Н. Шевченко. - Л.: Машиностроение, 1987. - 846с.

3. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х ч. - 7-е изд., перераб. и доп. / В.И. Анурьев- Москва: Машиностроение, 1992. - Т2. - 783с.

4. Барановский, Ю.В. Режимы резания металлов: справочник. - 3-е изд., перераб. и доп./ Ю.В.Барановский. - М.: Машиностроение, 1972. - 247с.

5. Мягков, В.Д. Допуски и посадки: справочник: в 2-х ч. - 7-е изд., перераб. и доп. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - Л.: Машиностроение, 1982. - Т1. - 576с.

6. Уткин, Н. Ф. Приспособление для механической обработки. - 2-е изд., перераб. и доп. / - Л.: Лениздат, 1983. - 175с.

7. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения/ А.Ф. Горбацевич. - Минск: Высшая школа, 1975. - 185с.

Размещено на Allbest.ru