Проектирование технологического процесса изготовления корпуса подшипника, режущего инструмента и оснастки

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Реферат

Бережкова Р.Н. Квалификационная работа бакалавра, тема: «Проектирование технологического процесса изготовления корпуса подшипника, режущего инструмента и оснастки», ХНТУ, Херсон 2012 - с. 74, табл.9, рис. 6 , библ. 16 .

В данном дипломном проекте по технологии машиностроения рассматриваются следующие вопросы:

1.Определение типа производства

2. Анализ технологичности конструкции детали

3. Выбор заготовки

4. Проектирование технологического процесса механической обработки детали.

5. Обоснование варианта выполнения операций технологического процесса.

6. Расчет припусков и режимов резания.

7. Техническое нормирование.

8. Проектирование и расчет приспособления на точность.

10. Изучение контрольного приспособления

Графическая часть представлена на листах:

1. Чертёж детали - А1 (лист 1).

2. Чертёж заготовки - А2 (лист 2).

3. Чертёж Приспособления - А1 (лист 1).

4. Чертёж трёхмерной детали - А1 (лист 5).

5. Схема инструментальной наладки на сверлильную операцию - А1 (лист3)

6. Сборочный чертёж контрольного станочного приспособления - А1 (лист 4).

7. Наладка Фрезы- А2 (лист 2).

8. Чертёж фрезы - А2 (лист 2).

Содержание

• Введение
• 1. Технологическая часть
• 1.1 Назначение детали и основные технологические задачи, развязываемые при ее изготовление
• 1.2 Определение типа производства
• 1.3 Анализ технологичности конструкции детали
• 1.4 Технико-экономическое обоснование способа получения заготовки
• 1.5 Обоснование выбора технологических баз
• 1.6 Разработка маршрутной технологии
• 1.6.1 Обоснование последовательности операций технологического процесса
• 1.6.2 Обоснование методов обработки и оборудования
• 1.6.3 Проектирование технологического процесса
• 1.6.4 Исследование вариантов при проектировании операций технологического процесса
• 1.7 Расчёт припусков на механическую обработку
• 1.8 Проектирование технологических операций
• 1.8.1 Расчёт режимов резания
• 1.8.2 Расчет норм времени
• 2. Конструкторская часть
• 2.1 Конструкция и расчёт приспособления
• 2.1.1 Описание конструкции приспособления
• 2.1.2 Выбор типа, количества и расположения установочных элементов приспособления
• 2.1.3 Расчет точности обработки приспособления
• 2.1.4 Расчет усилия закрепления
• 2.1.5 Расчет зажимного механизма
• 3. Режущий инструмент
• 3.1 Описание конструкции режущего инструмента и его назначение
• 3.2 Определение типа производства
• 3.3 Анализ технологичности конструкции инструмента
• 3.4 Технико-экономическое обоснование способа получения заготовки
• 3.5 Проектирование корпуса фрезы
• 3.6 Проектирование технологического процесса механической обработки инструмента
• 3.7 Выбор технологических баз
• 3.8 Расчет припусков на механическую обработку
• 3.9 Расчет режимов резания
• 4. Контрольное приспособление
• 4.1 Назначение приспособления
• 5. Охрана труда
• 5.1 Охрана труда - система законодательных актов
• 5.2 Анализ условий труда
• 5.3 Пожароопасность
• 5.4 Электроопасность
• 5.5 Шумобезопасность
• 5.6 Загрязнение воздуха
• 5.7 Освещение
• 5.8 Расчет защитного заземления
• Заключение
• Список используемой литературы
• Приложение 1
• Приложение 2
• Приложение 3
• Приложение 4



Введение

Выполнение квалификационной работы является творческой работой, которая требует знаний и навыков, сформированных на основании изучения курсов фундаментальных и специальных дисциплин. Выпускная квалификационная работа бакалавра является комплексной завершающей работой по основным дисциплинам по направлению 090202 - инженерная механика, с основным техническим заданием на её основе, что подтверждает квалификационный уровень бакалавра. Её выполнение представляет собой творческую работу, которая требует знаний и умений, которые сформированы на основе курсов фундаментальных дисциплин: математики, черчения, теоретической механики и сопротивления материалов, технических измерений и стандартизации, конструирования приспособлений, металлорежущих инструментов, станков и технологии машиностроения. К её выполнению допускаются студенты, которые выполнили все требования учебного плана.

Выпускная квалификационная работа имеет конструктивно-технологический характер и состоит из текстовой и графической частей, которые могут быть выполнены с применением современных программных продуктов и ЭВМ. Она является самостоятельной творческой работой, которая отображает уровень подготовки студента как специалиста и его способностей в профессиональной деятельности в указанном направлении. Поэтому предполагается проектирование основных механизмов станков, конструирование, критический анализ технологичности и улучшение главной детали этого механизма, усовершенствование базового технологического процесса её изготовления, оптимизация методов и режимов её обработки, усовершенствование используемого оборудования, приспособлений и режущего инструмента. Для наиболее полного раскрытия творческой личности студента и его направленность на новые достижения в отрасли машиностроения, в работе должно быть задание поисково-изобретательного, научно-исследовательского характера с выбором темы руководителем проекта, или задание по автоматизации производственных процессов, контроля производства и т.п.

При выполнении проекта оценивается уровень знаний, умений и навыков студента, умение коротко и ясно излагать свои мысли, демонстрируется общая грамотность студента.

1. Технологическая часть

1.1 Назначение детали и основные технологические задачи, развязываемые при ее изготовлении

Деталь - корпус подшипника есть одной из основной детали сборочного узла блока вальцов. Назначения корпуса характеризуется как основание для крепления и установки таких элементов узла как: стопорное кольцо, подшипники, вал.

В данном случае уделяется особое внимание посадочным поверхностям подшипников 1,2, (см. рис1), а также их взаимному расположению, и посадочного места самого корпуса 26. На посадочные места подшипников 1,2, выдвигаются требования к точности их обработки соответственно 7 квалитету точности, а также соответствующей шероховатостью, и отклонениями взаимного расположения соответствующим 7 квалитету точности. Данные требования выдвинуты в связи с требованиями взаимного расположения осей подшипников. Точность взаимного расположения посадочных мест 1 и 2 осуществляется за счет растачивания двух отверстий одновременно. Точности взаимного расположения осей отверстий 1,2 достигается за счет принципа постоянства баз и точности расточного оборудования. Посадочное место всего корпуса выполнено в виде плоскости, плотно прилегающей к месту крепления. В виду сложной конструкции корпуса обработка посадочного места весьма затруднена.

Заготовка изготовлена из Сталь 35, получается методом поковки на кривошипно-шатунных прессах, химические и механические свойства материала приведены в табл.1.



Рис. 1.1 Корпус подшипника

Таблица 1.1 Химические и физические свойства Сталь 35

Химический состав	Содержание примесей ГОСТ 977-85, %
Кремний (Si)	0.20-0.52
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.40-0.90
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.04
Хром (Cr), не более	0.30
Сера (S), не более	0.045
Механические свойства	Предельные значения напряжений, МПа
Предел текучести б0,2 ,	300
Предел прочности бв	550
Предел прочности на растяжение бр	125
Предел прочности на изгиб биз	150
Предел прочности на кручение бкр	87

1.2 Определение типа производства

Тип производства определяется по коэффициенту закрепления операций (К.з.о., ГОСТ 3.1108-74).

Однако при отсутствии данных по трудоёмкости, тип производства определяется после разработки технологического процесса. Поэтому в начальной стадии проектирования тип производства устанавливается ориентировочно в зависимости от годовой программы запуска деталей и их веса [5, с.16 табл.2.1].

Для 10400 деталей принимаю серийное производство.

Расчет годовой программы запуска деталей

Годовую производственную программу запуска деталей рассчитаем по следующей формуле, шт.:

(1)

где: N_вып. - годовая программа выпуска данного вида деталей, шт/год.

в - процент технологических потерь от брака, в=0,75%.

Определение типа производства проектируемого участка

Тип производства определяют по коэффициенту закрепления операций, который указывает на количество операций, выполняемых на одном станке в течение года, по формуле:

(2)

где: t_{шт ср} - среднее штучное время по операциям обработки, мин:

(3)

где: m - количество операций, которые проходит деталь в процессе обработки;

ф - такт запуска детали, мин/шт.

(4)

где: Ф_д.о. - действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч.:

(5)

где: Ф_ном - годовой номинальный фонд времени работы единици оборудования,ч.(2011);

q - число рабочих смен(=1)

б - планируемые потери времени работы оборудования в связи с ремонтом и переналадкой,принимаем б = 5%.

По рассчитанному коэффициенту закрепления операций принимаем крупносерийный тип производства.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Деталь в целом технологична, так как имеются удобные поверхности для установки в приспособление закрепления на станке, имеется свободный доступ к обрабатываемым поверхностям режущим и измерительным инструментом, частично обеспечивается выход инструмента при обработке элементарных поверхностей, допускается обработка нескольких поверхностей за один проход.

Однако имеются следующие отклонения от технологичности:

- невозможность обработать деталь с одной установки;

- невозможно использование инструмента одного типоразмера на каждой из операций технологического процесса, это наблюдается на таких пов. 1,2,5,6,9,10;

- невозможно уменьшить длину обрабатываемых поверхностей;

-некоторые размеры невозможно измерить без сложных приспособлений, например такие поверхности как 11,12,13,14;

- также имеется отклонение от технологичности - глухое отверстие с резьбой пов. 15,16,19,20;

- также такое отклонение от технологичности как поверхности под стопорные кольца пов. 11,12,13,14;

1.4 Технико-экономическое обоснование способа получения заготовки

На основании анализа возможных методов получения заготовки выбирают два из них с учётом конструкции детали и типа производства.

Выбранные методы получения заготовки оценивают:

- по стоимости заготовки;

Стоимость отливок определяют по формуле, при штамповке на

кривошипно шатуном прессе:

(6)

где: Ci = 1150 - базовая стоимость 1т. заготовок, грив;

- коэффициенты, зависящие от класса точности,

марки материала, сложности, массы заготовки и объёма

производства;

S отх. = 144 - цена 1 т отходов, грив;

при штамповке на ГКМ:

Коэффициент использования материала определяют отношением:

(7)

где q - масса готовой детали, кг;

Qi - масса заготовки по варианту, кг.

Если один из сопоставляемых методов получения заготовки обеспечивает меньшую стоимость, то ему отдают предпочтение и определяют:

- годовую экономию по стоимости заготовок:

Э.с.з.= (С_І - С_ІІ)•N; грв (8)

где С_І и С_ІІ - стоимость заготовок, получаемой первым и вторым методами.

Э.с.з.= (С_І - С_ІІ) • N = (1,87-1,78) • 10400 = 936; грв

Очевидно, экономия достигается при использовании штамповке на

кривошипно шатуном прессе.

1.5 Обоснование выбора технологических баз

Черновую технологическую базу выбирают согласно следующим требованиям [5, с.28]:

- в комплект черновых технологических баз включают поверхность 21,22, 24,25 (см. рис. 1);

- в комплект чистовых технологических баз включают поверхности 1,2,5,6 (см. рис. 1), с которых при последующей обработке должен быть снят равномерный припуск;

Выбирая чистовые технологические базы, руководствуются двумя следующими принципами [5, с.26]:

- принципом совмещения баз;

- принципом постоянства баз.

1.6 Разработка маршрутной технологии

1.6.1 Обоснование последовательности операций технологического процесса

Последовательность технологического процесса спроектирована в соответствии со следующими рекомендациями [5, с.25]:

1. На первой операции, проводим обработку поверхностей,

составляющих комплект чистовых баз пов. 1,2. Поскольку у заготовки ещё нет обработанных поверхностей, то на этой стадии проектирования выбираем комплект черновых технологических баз по пов. 21,22,23,24,25. (см. рис. 1)

2. Затем проектируем операции для черновой и последующей чистовой обработки пов. 9, 10. Базой, которой является пов. 1,2,24,25 (см. рис. 1)

3. На дальнейшем этапе работы ведется черновая с последующей чистовой обработки пов. 5, 6, базой является пов. 1, 2, 24, 25.

4. Затем ведем чистовую обработку поверхностей 7, 24, 25. Базой, которой является пов. 1,2,21, 22 (см. рис. 1).

5. После фрезерной обработки снимаем получившиеся заусеницы на слесарной операции.

6. Затем фрезеруем пов. 8. Базой, которой является пов. 1,2,24,25,26 (см. рис. 1).

7. После фрезерной обработки также снимаем получившиеся заусеницы на слесарной операции.

8. Проектируем обработку поверхностей 11,12,13,14. Базой, которой является пов. 5,6,24,25 (см. рис. 1).

9. Проектируем обработку поверхностей 15,16,17,18,19,20. Базой, которой является пов. 1,2,24,25 (см. рис. 1).

10. Проектируем финишную обработку поверхностей 1,2. Базой, которой является пов. 5,6,24,25 (см. рис. 1).

Так как при обработке наша деталь термической обработки не подвергается, то последующие операции не выполняются. Разработка маршрутной технологии в указанной последовательности представлена в Таблице 2.

1.6.2 Обоснование методов обработки и оборудования

Выбор методов обработки и оборудования может быть обоснован:

- типом производства;

- сравнительным анализом существующих методов обработки элементарных поверхностей;

- стремлением повысить производительность труда путём использования метода концентрации операций, одновременной обработки нескольких деталей;

- конструктивными особенностями детали, которые определяют метод обработки и необходимость использования определённого оборудования.

Вывод:

Исходя из среднесерийного типа производства можно выбрать станки: Слесарный станок, токарный станок, вертикально-сверлильный, радиально-

сверлильный и фрезерные типы станков;

Исходя из вида детали выбираем модели станков:

- сверлильную группу станков (станки модели: 2Н135)

- фрезерную группу станков (станки модели: 6М82,6Н12П)

- алмазно-расточной станок модели ОС1813

? расточной станок модели 279.

1.6.3 Проектирование технологического процесса

Исходя из вышеперечисленных выбранных баз и оборудования, а также последовательности операций процесса составляем технологический процесс.

Таблица 1.2 Технологический процесс на изготовление корпуса подшипника

№ операции	Наименования операции или перехода	Модель станка	Приспособления
005	Вертикально-сверлильная 1.Сверлить пов.1 2.Сверлить пов.2	2Н135	Тиски
010	Вертикально -сверлильная 1.Сверлить, зенкеровать пов.9 2.Сверлить, зенкеровать пов.10	2Н135	Тиски, специальное приспособление
015	Вертикально -сверлильная 1.Сверлить пов.5,6. 2.Зенкеровать пов.5,6.	2Н135	Тиски, специальное приспособление
020	Горизонтально-фрезерная 1.Фрезеровать пов.24, 25	6М82	Оправка, плита, круглый и срезанный пальцы
025	Слесарная	Станок слесарный	Тиски, втулка.
030	Вертикально-фрезерная 1.Фрезеровать пов. 8	6М12П	Оправка, плита, круглый и срезанный пальцы
035	Слесарная	Станок слесарный	Тиски, втулка.
040	Вертикально-расточная 1. Расточить 2 кольцевые канавки на пов. 1. 2. Расточить 2 кольцевые канавки на пов. 2.	279	Борштанга, плита, круглый и срезанный пальцы
045	Вертикально-сверлильная 1. Сверлить пов.15, 16 одновременно. 2. Зенковать фаски 17, 18 одновременно. 3. Нарезать резьбу 19, 20 одновременно.	2Н135	Втулка, плита, круглый и срезанный пальцы
050	Алмазно-расточная 1.Расточить 2 отв.; пов. 1,2	ОС1813	Борштанга, плита, круглый и срезанный пальцы

1.6.4 Исследование вариантов при проектировании операций технологического процесса

Одним из критериев оценки механической обработки детали на каждой операции является технологическая себестоимость [5, с.32]:

С = М + З + Сu + Cn + Ca + Сэ. (9)

Зенкерование

Растачивание

где: М - стоимость материала или заготовки;

З - заработная плата с начислениями рабочего, выполняющего операцию;

Сu - затраты на эксплуатацию инструмента на выполняемой операции;

Cn - затраты по эксплуатации применяемого приспособления;

Са - амортизационные отчисления, отнесённые к операции;

Сэ - затраты на силовую энергию;

Определим основное и вспомогательное приближенным методом для двух вариантов обработки [12, с.172]:

При зенкеровании отверстия диаметром 52 мм, в стенке детали 37 мм

То=0,778мин

Тшк=Тоб=0,7781,72=1,34мин (10)

При однократном черновом растачивании того же отверстия

То=0,65мин

Тшк=Тоб=0,653,25=2,11мин (11)

Заработная плата производственного рабочего, выполняющего операцию, определяется по формуле [5, с.32]:

; коп. (12)

Зенкерование

; коп.

Растачивание

; коп.

где: Сз - часовая зарплата в зависимости от разряда рабочего по тарифной сетке, гр., согласно 2 разряду рабочего принимаем 3,78 [11, c.69];

t - время на операцию, для предлагаемого варианта (1) принимаем из рассчитанного технологического процесса (зенкерование t =1,34мин), а для растачивания (2) определяем t =2,11мин [12. c 172].

Затраты на эксплуатацию инструмента при выполнении операции определяется по формуле [5, с.32]:

; коп. (13)

Зенкерование

; коп.

Растачивание

коп

где: - затраты на эксплуатацию инструмента за период его стойкости, для расточных резцов Su=90, а для зенкеров Su=320 [11, с.70];

- основное технологическое время и приведено выше, мин;

- коэффициент, учитывающий изменения стойкости инструмента при много инструментальной обработки, так как обработка ведется одним инструментом, то коэффициент принимает значение 1;

Т - стойкость инструмента для резца 45мин, и для зенкера 80мин.

Затраты на эксплуатацию приспособления определяются по формуле [11, с.21]:

Cn = Snp ? t ? K₁ ? K₂; коп. (14)

Зенкерование

; коп.

Растачивание

; коп.

где: Snp - затраты на эксплуатацию приспособления в течении одной минуты, для приспособления средней сложности в обоих случаях принимаем по таблице [11, с.75], а также ниже приведенные коэффициенты Snp=10 коп;

K₁ - коэффициент, учитывающий срок службы приспособления [11, с.75],

K₁=1,46, в обоих случаях коэффициенты K₁ и K₂ одинаковы, потому как применяется одно и тоже приспособление;

K₂ - коэффициент, учитывающий степень использования приспособления [11, с.75], K₂ = 1,4.

Степень использования приспособления можно определить по формуле [11, с.20]:

(15)

Зенкерование

Растачивание

где: Fд - действительный годовой фонд времени работы приспособления принимаем по таблице [11, с.63] Fд=3950.

Амортизационные отчисления определяются по формуле [11, с.21]:

; коп (16)

Зенкерование

;

Растачивание

;



где: а - величина ежегодных отчислений, коп;

- коэффициент загрузки оборудования.

Величина ежегодных амортизационных отчислений определяется по формуле [11, с.22]:

а = 12,7 ? Co; коп. (17)

Зенкерование

; грв.

Растачивание

; грв.

где: Со - стоимость оборудования, грв.

Вертикально сверлильный 2Н55 - 7100 грв. [11, с.77]:

Горизонтально-расточной 2636 - 48200 грв.

Затраты на силовую электроэнергию при выполнении операции определяют по формуле [5, с.34]:

; коп. (18)

Зенкерование

; коп

Растачивание

; коп

где: Nуст. - суммарная установочная мощность всех электродвигателей станка, кВт;

- коэффициенты использования установочной мощности соответственно по времени и величине, и принимаются 0,7;

- цена 1 кВт энергии, Sз=15 коп.

Удельные капитальные затраты определяются по формуле [5, с.36]:

; грв. (19)

Зенкерование

; грв.

Растачивание

; грв.

где: U - коэффициент, учитывающий расходы на транспорт, монтаж и запасные части для ремонта оборудования;

Приведённые затраты определяются по формуле [5, с.36]:

; грв. (20)

Зенкерование

; грв.

Растачивание

; грв.

где: Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат.

Годовая экономия от внедрения принятого варианта определяется по формуле [5, с.37]:

; грв. (21)



; грв.

Годовая экономия от внедрения принятого варианта составляет 108555 грв.

1.7 Расчёт припусков на механическую обработку

Минимальный припуск для наружных цилиндрических поверхностей растачивают по формуле [6, с.175]:

; мкм (22)

где: Rz i-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм [6, с181];

Тi-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предыдущем переходе, мкм [6, с.181];

с_і-1 - суммарные отклонения расположения поверхности и в некоторых случаях отклонения формы поверхности на предыдущем переходе;

е_і - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Суммарное отклонение расположения при обработки оливки рассчитывается по формуле [6, с.187]:

; мкм (23)

; мкм

где: с_см - смещение заготовки.

С_кр - коробление заготовки.

Для отверстия:



; (24)

; мкм

Погрешность установки заготовки определяемся по формуле [6, с.26]:

; мкм (25)

где: е_з - погрешность закрепления, мкм;

е_б -погрешность базирования, мкм.

Погрешность установки при черновой расточки:

; мкм

Погрешность установки при чистовой расточки:

; мкм

Погрешность установки при тонкой расточки:

; мкм

Минимальный припуск для внутренних цилиндрических поверхностей (для пов. 16,18) рассчитывают по формуле [6, с.175]:

Для чернового:

Для чистового:

Для тонкого:

Результаты расчетов вносим в таблицу 1.3

Таблица 1.3 Расчет припусков

Маршрут обработки поверхности

Элементы припуска

Тдоп.

2Zmin расч., мкм

d max расч., мкм

Предел. разм.,мм

Пред. прип.,мм

Rz, мкм

Т, мкм

с, мкм

е, мкм

d min

d max

2z min

2z max

Заготовка Черновое растачивание Чистовое растачивание Тонкое растачивание

150 50 20 10

200 50 25 --

502 25 1,25 ___

-- 113 6 0,3

400 210 85 30

-- 2865 2126 256

49,897 51,626 51,92 80,03

47,05 49,41 51,79 52

49,9 51,63 51,9 52,03

-- 1729 294 110

-- 2361 461 213

Припуски на механическую обработку рассчитаны табличным методом из справочника [9. ст. 48]

Таблица 1.4 Припуски на механическую обработку

№поверхности	Вид обработки	Припуск на мех. обработку 2z, мкм
1,2	Черновое растачивание	2053
1,2	Чистовое растачивание	300
1,2	Тонкое растачивание	300
5,6	Черновое зенкерование	2040
5,6	Черновое развертывание	185
7	Черновое фрезерование	521
7	Чистовое фрезерование	640
8	Однократное фрезерование	461

Схема припуска на механическую обработку поверхности



Рис.1.3 Схема припусков на мех обработку

Вывод:

Исходя из того, что компьютерный вариант имеет технические недостатки предлагаемых вариантов обработки поверхностей, полученные данные имеют неточности в расчете припусков на механическую обработку.

1.8 Проектирование технологических операций

Режимы резания при растачивании аналитическим методом определяются в следующей последовательности [7, с.265]:

1.8.1 Расчёт режимов резания

Рис. 1.4 Схема обработки при расстачивании

Глубина резания t = 0,05мм назначается в зависимости от снимаемого припуска.

Подача S = 1,9 мм/об принимается в соответствии с рекомендациями [7, с.266]. Скорость резания при продольном и поперечном растачивании рассчитывают по эмпирической формуле [7, с.271]:

м/мин (26)

где: =292 - коэффициент [7, с.270 табл. 17];

m, x, y - показатели степени [7, с.270 табл. 17];

m = 0,2

x = 0,2

y = 0,15

- период стойкости инструмента [7, с.268];

Kv - коэффициент, определяющий по формуле [7, с.268]:

Kv = Kмv ? Kпv ? Kиv=0,830,80,83=0,551 (27)

где: Kмv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки

Knv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности

Kиv - коэффициент, учитывающий материал инструмента

Частота вращения шпинделя определяется по формуле [1, с.14], находим по наибольшему растачиваемому диаметру:

(28)

где: d - диаметр обрабатываемой детали d = 52 мм;

Рассчитанная частота вращения шпинделя уточняется по паспорту станка и по принятой частоте вращения шпинделя уточняется скорость резания [1, с.14]:

(29)

Силу резания Р раскладывают на составляющие силы резания: Рх, Ру и Рz, направленное по осям координат станка, эти составляющие определяются по формуле [7, с.271], в виду низкой жесткости оправки снизим подачу до S=0,1:



; Н (30)

где Ср = 200- постоянная сил резания [7, с.22];

x, y, n - показатели степени [7, с.273 табл.22];

x = 1

y = 0,75

n = 0

Кр - поправочный коэффициент, определяемый по формуле [7, с.271]

(31)

где: = 1 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки [7, с.264 табл.9];

= 0,89 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане [7, с.275 табл.23];

= 1,1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние переднего угла [7, с.275 табл.23];

= 1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия [7, с.275 табл.23];

= 1,1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине r [7, с.275 табл.23].

; Н (32)

где Ср = 125- постоянная сил резания [7, с.22];

x = 0,9

y = 0,75

n = 0



; Н (33)

где Ср = 67- постоянная сил резания [7, с.22];

x = 1,2

y = 0,65

n = 0

Мощность резания рассчитывается по формуле [7, с.271]:

; кВт (34)

Принимаем по справочнику стандартную мощность двигателя равной 4 кВт

Что соответствует мощности двигателя, установленном на горизонтально-расточном станке, модели 2Н55 мощностью N = 4 кВт

1.8.2 Расчет норм времени

Расчет величины оптимальной партии деталей (n) ведется по ведущей операции и определяется по формуле:

(35)

где: - подготовительно-заключительное время на партию изделий, мин;

- штучное время изготовления единицы изделия, мин;

- коэффициент наладки, принимаем равным 0,07.

Норму штучно-калькуляционного времени по каждой операции технологического процесса обработки детали определяют по формуле:

(36)

;

Полученные результаты расчета сведем в таблицу 2.1

Таблица 1.5 Нормы штучно-калькуляционного времени по определениям технологического процесса



2. Конструкторская часть

2.1 Конструкция и расчёт приспособления

2.1.1 Описание конструкции приспособления

Приспособление предназначено для закрепления заготовки на горизонтально-расточной операции, при обработке корпусов редуктора. Оно лишает деталь 6 степеней свободы, что достаточно для обработки детали типа корпус. Зажим осуществляется с помощью винтового механизма. Приспособление в среднесерийном производстве используется без пневматического привода.

2.1.2 Выбор типа, количества и расположения установочных элементов приспособления

1. Тиски, на которой крепится деталь, лишает трех степеней свободы.

2. Два пальца, срезанный и круглый расположенные по диагонали лишают три степени свободы. Срезанный - одной степени свободы; Круглый - двух степеней свободы

Исхода из того что обрабатываемый материал заготовки серый чугун, установочные элементы приспособления можно изготовить из;

а) Круглый палец; б) Срезанный палец

Схема базирования

Рис. 2.2 Схема базирования корпуса подшипника

2.1.3 Расчет точности обработки приспособления.

Суммарная погрешность определяется по формуле [8. c56]:

Е?=К (58)

Где: К- коэффициент, зависящий от числа слагаемых (1..1,2)

Есп - погрешность станка не в нагруженном состоянии (для расточного - 5 мкм) [8. c56].

Еии - погрешность режущего инструмента

Еи=h3lg a=0,52,079=1.039мкм (59)

Еу - погрешность установки.

Определим погрешность установки по формуле [8. c57]:

Еу= (60)

Ез - погрешность закрепления. Погрешность закрепления - это разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате приложения к детали силы закрепления.

На погрешность закрепления наибольшее влияние оказывают следующие факторы: непостоянство силы закрепления, неоднородность шероховатости и волнистости базы детали, износ опор.

Ез=(У_max - У_min)*Соs a (61)

Поскольку, а=90, а Соs a=0, то Ез=0

Погрешность положения () детали возникает в результате погрешностей изготовления приспособления, погрешностей установки и фиксации приспособления на станке и износа опор приспособления.

Епр =t+Еус=3+20=28мкм (62)

t=3

Погрешность изготовления приспособления (E_ус) зависит в основном от точности изготовления деталей приспособления. В данном случае E_ус составляет 20 мкм [7, стр. 74].

Составляющая возникает в результате перемещения и переносов корпуса приспособления на столе. В серийном производстве, когда имеет место многократная периодическая смена приспособления на станках, превращается в некомпенсируемою случайную величину, изменяющуюся в определённых пределах. В данном случае = 5 мкм [7, стр. 534].

Составляющая Еи характеризует изменение положения базирующих поверхностей опор в результате их износа в процессе эксплуатации приспособления. Интенсивность износа опор зависит от их конструкции и размеров, материала и массы детали, состояния её баз, условий установки в приспособление и снятие после обработки. Еи= 4мкм [8. c58]

Подставив значения, найдем погрешность установки

Еб=0 так как используется принцип совмещения технологических и измерительных баз.

Зная все компоненты, определим погрешность приспособления

Е?=1,2=28.46мкм

Основное условие точности выполнено

Е?<IT;

IT=31мкм

Определим запас точности

ДТ=IT-Е?=50-28=22мкм (63)

Межремонтный период такого приспособления

А= ДТ/И=29/8=3,5 лет (64)

И= iN=0,0021300=2,6 (65)

2.1.4 Расчет усилия закрепления

Для компенсации возможных случайных отклонений силы резания от ее номинального значения введем коэффициент запаса [8. c57]:

, (66)

При условиях резания без ударов коэффициенты К₁, К₃, К₄, К₅, К₆ можно применять равными единице. Коэффициент, учитывающий затупление, режущего инструмента при растачивании - К₂=1,2; гарантированный коэффициент запаса - К₀=1,5. Таким образом, с учетом значений составляющих, величина коэффициента запаса

1.Для определения усилия закрепления при растачивании отверстия необходимо определить усилия резания, принимаем ранее расчетную мощность. N=1,4кВт

Отсюда:

М_кр =3,14==43,96н/м (67)

Осевое усилие определим табличным методом

Рх =50кг

Условие равновесия моментов [8. с60]:

М = М_кр - Q0,072 (68)

М_кр =Q0,072

Q= = 610Н

Усилие закрепления, прилагаемое на заготовку, составило Q = 610Н

2.1.5 Расчет зажимного механизма

Момент на рукоятке зажимного механизма определяем оп формуле [8. c59]:

М= Н/м (69)

Подставив числовые значения величин в исходную формулу, получим величину необходимого момента затягивания [8. c60]:

М==0,422H

Определим длину рукоятки необходимую для создания такого момента при приложении усилия на нее 10Н:

L=M/R (70)

Где: R - усилие, приложенное на рукоятку

Подставим значение

L==0,0422 м

Необходимая длинна рукоятки 4,22 см принимаем рукоятку длинной 15 см.



3. Режущий инструмент

3.1 Описание конструкции режущего инструмента и его назначение

Деталью инструмента, для которого необходимо назначить технологию изготовления, является корпус торцевой фрезы со вставными неперетачиваемыми пластинами. Этот инструмент может использоваться для обработки плоскостей деталей машин, а также отверстий и уступов на станках с ЧПУ. Конструкция является средней сложности с некоторыми особенностями: деталь типа вал, содержащая на одном из торцов канавки для установки ножей, на другом - отверстие для подвода СОЖ. Наружная поверхность вращения является комбинированной и состоит из сочетания цилиндров, выточек, конусов.

В качестве материала для фрезы служит Сталь 40Х, а также ряд материалов заменителей: Сталь 45, Сталь 40ХН, следует заметить, что материалы не являются особо дорогостоящими и могут применятся для изготовления данного изделия без ограничений. Преимущества материала Сталь 40Х доказано результатами исследования, т.к. он является оптимальным для изготовления корпусов различных инструментов, работающих в тяжелых условиях, сочетая в себе отличные жесткость и прочность.

Основные физико-механические свойства Стали 40Х, позволяют добиться необходимого результата при изготовлении корпуса фрезы. Сведем известные данные в табл.1.

Таблица 3.1 Физико-механические свойства стали 40Х

Плотность , г/см3	После закалки	Температура t0C	Теплостойкость, 0С
	и, МПа	закалки	отпуска
7,89	230-240	850	550	420



3.2 Определение типа производства

Основным параметром для определения типа производства является коэффициент закрепления операций, который описан в ГОСТ 3.1108-74.

Так как в нашем случае задан только годовой объем выпуска продукции, то для определения типа производства воспользуемся значениями табл.3

Согласно табл.3 при выполнения объема выпуска готового изделия режущего инструмента в количестве 2000 тип производства определяется как серийный при массе готового инструмента 1,75 кг.

Таблица 3.2

Масса детали, кг	Тип производства
	Е	МС	СС	КС	М
<1 1-2.5 2.5-5 5-10 >10	<10	10-2000 10-1000 10-500 10-300 10-200	150-1000 1000-5000 500-35000 300-25000 200-10000	75-200т 50-100т 35-75т 25-50т 10-25т	>200т >100т >75т >50т >25т

3.3 Анализ технологичности конструкции инструмента

Корпус инструмента для в целом технологичен. Это обусловлено тем, что почти все технологические поверхности обрабатываются по типовому маршруту обработки детали типа «вал» с некоторыми особенностями. Для этой детали важна поверхность шейки, которую зажимает патрон и посадочные места под вставные зубья. Поэтому предъявляется к этим поверхностям высокие требования по качеству. Это достигается обработкой на станках с ЧПУ с применением передовых инструментов. Проблемы возникают при получении фасонной поверхности для посадки ножей, т.к. она определяет точность посадки режущих лезвий по обрабатываемому диаметру.

В итоге, можно сказать, что при обработке имеются удобные поверхности для установки в приспособлении, соблюдается правило единство и постоянство баз, инструменты есть как специальные, так и стандартные, обеспечивается свободный выход инструмента, невозможно обработать большинство поверхностей за один установ.

3.4 Технико-экономическое обоснование способа получения заготовки

В качестве заготовки для получения инструмента примем поковку, полученную на молотах на ковочных машинах. Такая позиция в способе получения заготовки для корпуса фрезы обусловлена тем, что ковкой мы можем достигнуть требуемой карбидной неоднородности. Поэтому заготовки для корпусов фрез подвергают ковке по системе трехкратной вытяжки и трехкратной осадке, что дает возможность снизить карбидную неоднородность на один - полтора балла. При этом стойкость к износу изделия увеличится приблизительно на 10%.

Так как заготовка имеет несложную форму, то производство этим методом является оправданным. Поковку из стали получим путем использования ковочных молотов.

Производим экономическое обоснование выбранного метода получения заготовки, по коэффициенту использования материала и по точности заготовки с учётом метода изготовления программы выпуска, веса и материала, за вычетом реализуемых отходов.

Коэффициент использования материала определяется отношением:

где: m_д - вес готовой детали, кг;

m_з - вес заготовки, кг;

Стоимость заготовок, полученных из прутка определяем по формуле:

где: С_і - стоимость 1 т поковки стали 40Х, (4200 грн);

S_oтx - стоимость 1 т отходов, (950 грн);

К_т=1,1 - коэффициент класса точности заготовки;

К_м =1,3 - коэффициент материала заготовки;

K_с=0,6 - коэффициент сложности поковки;

Кв=1,65 - коэффициент веса заготовки;

К_п =1,5- коэффициент программы выпуска.

3.5 Проектирование корпуса фрезы

Корпус фрезы был разработан исходя из технических соображений, основываясь на конструкциях имеющихся современных инструментов, относящихся к данному классу. Инструмент применим для многоцелевых станков с ЧПУ типа FSP-50V, токарно-фрезерных, обрабатывающих центров. Проектирование выполнялось в среде САПР SolidWorks 2009, что позволило учесть конструктивные особенности и точно представлять себе геометрию детали, что затруднено при двухмерном проектировании. Выполнены пазы для автоматической замены инструмента в инструментальном магазине.



Рис 3.1 Корпус фрезы

Рис. 3.2 Порядок настройки фрезы на размер



3.6 Проектирование технологического процесса механической обработки инструмента

Таблица 3.3

№ оп.	Наименование операции	Условное обозначение баз	Оборудование	Приспособление
005	Отрезная	--	Абразивно-отрезной станок МФ-332	--
010	Ковка	--	--	--
015	Термообработка - отжиг	--	--	--
020	Токарно-фрезерная 1. Подрезать торец 3 2.Точить поверхности 1,2,4 окончательно 3. Центровать отверстие9 4. Сверлить отверстие 20 5. Переустановить деталь	6, 7	Токарно-фрезерный с ЧПУ FSP-50V	самоцентрирующийся трехкулачковый патрон
025	Токарно-фрезерная 1. Подрезать торец 7 2. Точить поверхность 8 3. Точить поверхности 6 4. Фрезеровать поверхность 5 5. Фрезеровать поверхность 12 6. Циковать поверхность 15 7. Сверлить отверстие 16 8. Фрезеровать поверхность 13,14 9. фрезеровать поверхность 14 10. Сверлить отверстия 10 11. Сверлить отверстия 11 12. Нарезать резьбу 10 13. Нарезать резьбу 11	2, 1	Токарно-фрезерный с ЧПУ FSV-50	самоцентрирующийся трехкулачковый патрон
030	Цианирование	-	-	-
035	Промывка	-	-	-
040	Контрольная	-	Контрольный стол	-



3.7 Выбор технологических баз

деталь фреза резание обработка

Для получения требуемых точности и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей необходимо произвести базирование согласно требуемому технологическому процессу. Также чтобы не было проблем в назначении технологических баз, по возможности используем принцип совмещения баз на основных операциях.

В качестве черновых баз назначим наружные поверхности. Они будут использоваться для обработки чистовых баз. Это будет осуществляться посредством закрепления заготовки корпуса инструмента в самоцентрирующемся трехкулачковом патроне. В качестве чистовой базы назначим поверхность, которой корпус закрепляется на станке и один из торцов. Для этого будет использован цанговый патрон.

3.8 Расчет припусков на механическую обработку

Для расчета припусков на механическую обработку, воспользуемся формулой, в которой необходимыми параметрами являются: величина шероховатости на предшествующей операции R_z.i-1, глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующей операции h_i-1, величина суммарных пространственных отклонений на предшествующей операции _i-1 и величина погрешности установки на текущей операции. Для расчета выберем самую точную поверхность. Это будет поверхность закрепления корпуса на станке, которая обрабатывается до седьмого квалитета точности. Поэтому формула для расчета припусков для данной поверхности будет выглядеть так:

,



где R_z.i-1 - величина шероховатости на предшествующей операции, мкм;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующей операции, мкм;

_i-1 - величина суммарных пространственных отклонений на предшествующей операции, мкм;

_I - величина погрешности установки на текущей операции, мкм;

Для нахождения величин шероховатости и глубины дефектного слоя воспользуемся справочником, сопоставляя для каждой операции достигаемый квалитет точности.

Для определения суммарных пространственных отклонений воспользуемся рекомендациями из учебных изданий. Для деталей всех типов, при обработке поверхности вращения в неподвижной детали:

где С₀ - смещение поверхности вращения, мкм;

_y - увод режущего инструмента, в следствии его нежесткости, мкм.

Следовательно, после точения пространственные отклонения будут равны:

Остаточные пространственные отклонения, являются следствием копирования погрешностей при обработке. Такое негативное явление происходит из-за установленных режимов резания, а также параметра жесткости технологической системы.

Следовательно, после операции чистового точения остаточные пространственные отклонения будут меньше:

после операции тонкого точения:

Погрешность установки на выполняемой операции при определении припуска характеризуется величинами погрешностей базирования и закрепления, а также погрешность положения заготовки.

где _б - погрешность базирования;

_з - погрешность закрепления;

_пр - погрешность положения заготовки.

Погрешность положения заготовки затруднительно найти как самостоятельное значение, поэтому его учитывают входящим в погрешность закрепления.

Однако, закреплять и базировать мы будем в патроне, что исключает погрешности базирования и закрепления.



Таблица 3.4

Обработка шейки 40+0,025мм	Элементы припуска	Расчетный припуск 2zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск T, мкм
	Rz	h		з
Черновое точение Чистовое точение Тонкое точение	240 120 6,4	25 5 4	36 22 6	0 0 0	2996 2693 2270	42,55 40,88 40,025	240 120 25

Для определения допусков на каждый размер необходимо в справочнике сопоставить полученный на данной операции квалитет точности и величину размера согласно ГОСТ 25347-82.

Таким образом, значение допуска на операции тонкого точения составляет T = 25 мкм (чертежный размер); для чистового точения Т = 100 мкм; для чернового точения Т = 620 мкм.

Для определения предельных размеров наибольшее значение получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующей операции. Наименьшее предельное значение определяется из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих операций. Результаты вычислений запишем в табл. 5.

На остальные обрабатываемые поверхности припуски и допуски выбираем согласно ГОСТ 7829-70

Для определения количества необходимых и главное достаточных переходов для обработки шейки применим в расчетах параметр общего уточнения. Для определения его величины воспользуемся формулой:

где Т_заг - допуск заготовки на размер, мкм

Т_дет - допуск соответствующего размера после обработки (готовая деталь), мкм

Так как у нас поверхность вращения при получении заготовки получается, то в качестве первой операции примем ковку. Эта операция не будет участвовать в расчетах. Следовательно:

Количество операций вычислим по формуле:

Эта величина показывает, что необходимо применить 2 перехода для достижения требуемого качества детали после операции чернового точения.

Определим уточнения для каждой операции:

Чистовое точение:

Тонкое точение:

Следовательно, при применения такого маршрута обработки шейки мы добьемся требуемого результата.

3.9 Расчет режимов резания

При расчете режимов резания на одну операцию аналитическим методом воспользуемся рекомендациями и последовательностью справочной литературы.

Для этого типа расчетов возьмем операцию чернового снятия припуска на наружных поверхностях инструмента. Эта операция делается на токарно-фрезерном станке с ЧПУ FSP-50V.

Запишем эмпирическую формулу для расчета скорости резания:

В качестве известных режимов резания можно отметить глубину резания, которая составляет t = 1 мм;

Подачу выберем согласно справочной литературы S = 0,63 мм/об;

В качестве инструмента назначим резец проходной с пластинами из твердого сплава, принимаем период стойкости инструмента T_m = 50 мин.

Коэффициент k_v определим по формуле:

где: k_mv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки

k_nv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности

k_uv - коэффициент, учитывающий материал инструмента

Далее находим частоту оборотов станка по формуле:

где V - скорость резания, м/мин;

D - диаметр заготовки, мм.

По паспорту станка выбираем минимальное ближнее значение. Оно равно n = 800 мин^-1.

Пересчитаем фактическую скорость резания согласно измененному значению частоты вращения шпинделя станка:

Основное время, необходимое для обработки на станке рассчитывается согласно формуле:

где L = l + l_врез + l_переб = 40 + 5 =45 мм - величина хода станка;

n - частота вращения шпинделя, мин^-1;

S - подача на оборот, мм/об;

i - количество проходов.

Сила резания раскладывается на три составляющих: тангенциальную силу P_z, радиальную P_y и осевую P_x.

Для расчета основной силы резания воспользуемся эмпирической формулой:

где C_p = 300

x = 1,0;

y = 0.75;

n = -0,15;

K_p = 1,0

Эффективную мощность, требуемую для осуществления операции на станке, найдем по формуле:

Для определения действительного значения мощности, которая должна обеспечиваться станком, необходимо учесть также потери на станке:

где = 0,85 - к.п.д. станка

По паспорту вертикально-фрезерного станка его мощность равна 22 кВт, поэтому он справится с поставленной на него задачей.

4. Контрольное приспособление

4.1 Назначение приспособления

Приспособление предназначено для контроля внутренних канавок

Заданная точность будет обеспечена, если соблюдается условие [7, с.33]:

е_У<д

где е_У - суммарная погрешность обработки заготовки в приспособлении;

д - допуск на размер или на отклонение расположения обрабатываемой поверхности.

Суммарную погрешность обработки определяют следующим образом [7, с. 34]:

е_У=К(42)

где К - коэффициент, учитывающий закон распределения составляющих погрешностей

е_б - погрешность базирования заготовки в приспособлении;

е₃ - погрешность, вызываемая закреплением заготовки в приспособлении;

е_пр - погрешность положения приспособления, вызываемая неточностью приспособления;

е_и.и - погрешность, порождаемая неточностью изготовления инструмента;

е_н - погрешность настройки, связанная с погрешностью положения инструмента относит направляющих элементов станка;

е_Д - погрешность, вызываемая деформацией системы СПИД под действием сил резания;

е_С - погрешность станка в ненагруженном состоянии;

е_изн - погрешность размерного износа инструмента.

При установке детали на палец погрешность базирования равна нулю.

Погрешность закрепления равна нулю, так как сила закрепления перпендикулярна силе резания.

Погрешность положения приспособления равна 0,032 .

Погрешность, порождаемая неточностью изготовления инструмента равна нулю [7, с. 35].

Погрешность настройки, связанная с погрешностью положения инструмента относительно направляющих элементов станка равна нулю [7, с. 35].

Погрешность, вызываемая деформацией системы СПИД под действием сил резания и погрешность станка в ненагруженном состоянии равны нулю [9, с. 36].

Погрешность размерного износа инструмента равна нулю [9, с. 37]. Таким образом, получаем:

е_У = К

Суммарная погрешность обработки, равная 0,016 мм, меньше допуска, равного 0,02 мм.

Запас точности определяется по формуле [7, с. 33]:

Д_Т = д - е_У

Д_Т =20-16=4мкм

Запас точности определяется по формуле [9, с.33]:

, мкм



5. Охрана труда

5.1 Охрана труда - система законодательных актов

Охрана труда - это система законодательных актов и норм, направленных на обеспечение безопасности труда, и соответствующих им социально-экономических, организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий.

Производственная опасность - это угроза воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, а производственная вредность - воздействие па работающих вредных производственных факторов.

Техника безопасности - система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов (т. е. факторов, которые приводят к авариям, травмам, пожарам и взрывам).

Производственная санитария - система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов (т. е. факторов, приводящих к профессиональным заболеваниям и отравлениям).

Пожарная безопасность - состояние предприятия, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие опасных факторов пожара на людей и обеспечивается защита материальных ценностей.

Полностью безопасных и безвредных производств не существует. Задача охраны труда - свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.



5.2 Анализ условий труда

Деталь «корпус подшипника» изготавливается по следующему тех. процессу.

На станочника действуют еще такие виды опасности как шум и вибрация.

На каждом из этих станков есть опасность поражение током, так как они подключены к сети 380 вольт. Так же на станочника оказывает влияние производимая от станков: вибрация, шум. Пары СОЖ загрязняют воздух возле станка тем самым, имея негативное влияния на человека находящего рядом с этим станком.

Для повышения безопасности персонала при возникновении перечисл...