Проектирование координатно-расточного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Воткинский филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

Ижевский Государственный Технический университет имени М.Т. Калашникова

(ВФ ФГБОУ ВПО ИжГТУ имени М.Т. Калашникова)

Кафедра: «ТМ и П».

Курсовая работа

по курсу: «Финишные методы обработки»

Выполнил: студент группы Т - 912 Поварницына Е.А.

Проверил: Чумакова Е. В.

Воткинск 2012 г.

Содержание

Введение

1. Служебное назначение изделия и детали

2. Разработка маршрутного технологического процесса

3. Расчёт межоперационных припусков

4. Разработка операции шлифования

5. Определение периода стойкости шлифовального круга и правка инструмента

6. Смазывающие охлаждающие технологические средства

7. Повышение производительности процесса шлифования

8. Охрана труда и техника безопасности

Приложения

Литература

Введение

Качество продукции машиностроения в значительной степени обеспечивается на финишных операциях технологических процессов механической обработки. Наиболее распространенными финишными операциями являются разнообразные виды шлифования, как основной высокопроизводительный способ получения высокоточных деталей.

1. Служебное назначение изделия и детали

Гидроцилиндр рабочий тормозной предназначен для создания тормозного момента автомобиля. Во время торможения, при нажатии на тормозную педаль тормозная жидкость под давлением из главного тормозного цилиндра поступает через штуцер в рабочий тормозной цилиндр. Под давлением тормозной жидкости поршень перемещается и зажимает тормозные колодки. При прекращении нажатия тормозные колодки под действием пружины сходятся и тем самым возвращают поршень в первоначальное положение. При этом жидкость возвращается в главный тормозной цилиндр. финишное шлифование механическая обработка

Корпус рабочего гидроцилиндра служит для крепления рабочих деталей, перекачивающих тормозную жидкость из главного тормозного цилиндра к тормозным колодкам, и обратно.

2. Разработка маршрутного технологического процесса

На начальной стадии разработки технологического процесса составляют перечень технологических переходов, которые могут быть применены для достижения заданной чертежом точности и шероховатости. Учитывая, что каждому методу обработки соответствует определённое качество поверхности, метод окончательной обработки (последнего перехода) подсказывается рабочим чертежом.

Вид (конфигурация) и точность заготовки облегчает определение первого технологического перехода. Зная содержание первого и последнего переходов, устанавливают промежуточные, при этом исходят из того, что каждому методу окончательной обработки предшествуют несколько предварительных (менее точных).

Число вариантов маршрута обработки может быть довольно большим. Выбор вариантов производится приближённо, оценивая трудоёмкость по нормативным вариантам. Более точно маршрут обработки определяют при сравнении суммарной себестоимости обработки всего изделия (детали).

Цель составления технологического маршрута - дать общий план обработки детали, наметить содержание операций, выбрать тип оборудования.

В маршруте обработки указывают также операции контроля для своевременного предупреждения появления брака.

3. Расчёт межоперационных припусков

Заготовка представляет собой отливку 1 - го класса точности. Базой для заготовки служит плоскость основания и отверстие d18H7.

Расчёт припусков на обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия d39H7 корпуса начинаем с определения суммарного значения пространственных отклонений для заготовки.

Суммарное значение определяется по формуле:

, где

, где

- удельная кривизна заготовок (мкм) на 1мм длины (см. таб. 4.8 [1])

, где

и - допуски на размеры (Б) и (Г) по классу точности соответствующей данной отливке (см. таб. 2.4 [1])

Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения заготовки:

Остаточное пространственное отклонение чернового растачивания:

Остаточное пространственное отклонение под предварительное шлифование:

Остаточное пространственное отклонение при чистовом шлифовании:

Погрешность установки при черновом растачивании:

Погрешность базирования в данном случае возникает за счёт перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке её на штырь приспособления. Перекос при этом происходит из - за наличия зазора между наибольшим диаметром установочного отверстия и наименьшим диаметром штыря.

Наибольший зазор между отверстием и штырём:

, где

- допуск на отверстие,

- допуск на диаметр штыря,

- минимальный зазор между диаметрами штыря и отверстия.

Тогда, наибольший угол поворота заготовки на штыре может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовым отверстием и плоскостью основания:

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия l:

Погрешность закрепления заготовки принимаем равной 60мкм

(см. таб. 4.13 [1]). Тогда погрешность установки при черновом растачивании:

.

Остаточная погрешность установки при чистовом растачивании:

Остаточная погрешность установки при предварительном шлифовании:

Остаточная погрешность установки при чистовом шлифовании:

Так как черновое и чистовое растачивание производится в одной установке, то .

Для расчётов минимальных значений межоперационных припусков воспользуемся основной формулой:

, где

и (см. таб.4.3 [1] ) - для чернового растачивания

Минимальный припуск под черновое растачивание:

Минимальный припуск под чистовое растачивание:

Минимальный припуск под предварительное шлифование:

Минимальный припуск под чистовое шлифование:

Таким образом, имея расчётный (чертёжный) размер, после последнего перехода (в данном случае чистовое шлифование 39,025) для остальных переходов получаем:

под чистовое шлифование ,

под предварительное шлифование ,

для чернового растачивания ,

для заготовки

Значение допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Так, для чистового растачивания значение допуска составляет 25 мкм (чертёжный размер); для чернового растачивания ; допуск на отверстие в отливке 1 - го класса точности по ГОСТ 1855 - 55 составляет .

Таким образом, для чистового шлифования наибольший предельный размер - 39,025мм, наименьший - ; для предварительного шлифования наибольший предельный размер - 38,965мм, а наименьший - ; для чистового растачивания наибольший предельный размер - 38,873мм, наименьший - ; для чернового растачивания наибольший предельный размер - 38,643мм, наименьший - ; для заготовки наибольший предельный размер - 37,729мм, наименьший - .

Минимальные предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения - соответственно разности наименьших предельных размеров.

Тогда под чистовое шлифование:

под предварительное шлифование:

для чистового растачивания:

для чернового растачивания:

Все результаты произведённых расчётов сводим в таблицу 1.

Общие припуски и определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф:

Таблица 1. Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия корпуса d39H7.

Технологические переходы обработки поверхности d39H7	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск , мкм	Расчётный размер , мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
заготовка	20	140	287	-	-	37,729	400	37,329	37,729	-	-
Растачивание: черновое чистовое	20	140	14	78	2•457	38,643	160	38,483	38,643	914	1154
	50	50	-	4	2•115	38,873	18	38,811	38,873	210	328
Шлифование: предварит. чистовое	20	25	0,7	0,2	2•46	38,965	25	38,935	38,965	54	92
	10	20	0,04	0,01	2•30	39,025	20	39,00	39,025	60	65

4. Разработка операции шлифования.

Для операции шлифования выбираем шлифовальный круг:

1 32х40х10 24А F90 N V35м/с А 1кл

Разработана операционная карта (приложение 3).

Для чернового шлифования:

мм - глубина резания.

м/мин - продольная подача.

- черновое шлифование;

мм-ширина шлифовального круга.

м/с - скорость круга

мм-диаметр шлифовального круга;

об/мин - частота вращения шпинделя станка.

м/мин - скорость детали

мм - диаметр обрабатываемого отверстия;

об/мин - частота вращения детали.

- основное время

мм - длина шлифования;

- количество деталей шлифуемых непрерывно;

- число проходов;

- поправочный коэффициент.

Для чистового шлифования:

мм - глубина резания.

м/мин - продольная подача.

- чистовое шлифование;

мм-ширина шлифовального круга.

м/с - скорость круга

мм-диаметр шлифовального круга;

об/мин - частота вращения шпинделя станка.

м/мин - скорость детали

мм - диаметр обрабатываемого отверстия;

об/мин - частота вращения детали.

- основное время

мм - длина шлифования;

- количество деталей шлифуемых непрерывно;

- число проходов;

- поправочный коэффициент.

5.Определение периода стойкости шлифовального круга и правка инструмента

Главные показатели работы шлифовального круга -- необходимые точность и качество поверхности шлифования при высокой производительности, определяемой съемом металла. Между тем эти параметры не остаются постоянными в процессе шлифования, так как происходит изменение режущих свойств круга. Зерна шлифовального круга, участвующие в работе, испытывают периодическое силовое, тепловое и химическое воздействие в момент контакта с обрабатываемой деталью. В результате этих явлений режущие кромки зерен истираются или скалываются, происходит вырывание целых зерен из связки круга, «налипание» частичек металла на вершинах кромок и заполнение пор круга металлической стружкой, или его «засаливание».

Затупление и засаливание приводят к частичной или полной потере кругом шлифующих свойств. При шлифовании таким кругом возрастает давление на обрабатываемую поверхность, снижается производительность и резко повышается температура в контактной зоне, результатом чего являются перегревы и ожоги поверхности шлифования. Круг становится непригодным для дальнейшей работы -- он затупился.

Для восстановления шлифующих свойств круга необходимо провести правку, которая заключается в принудительном удалении затупленных зерен с рабочей поверхности круга, в результате чего происходит ее обновление. Таким образом, шлифовальный инструмент требует своего рода периодических заточек.

Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкость. Стойкость круга, т. е. способность его противостоять возникающим в процессе шлифования указанным явлениям, которые приводят к его износу и засаливанию, зависят от характеристик круга, химического состава обрабатываемой стали или другого материала, режима шлифования, жесткости станка и других факторов.

Влияние режимов резания и условий обработки на стойкость шлифовального круга для большинства случаев можно выразить в виде степенной зависимости.

коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала, размеров и характеристики круга и других факторов;

показатель степени, зависящий от условий шлифования;

коэффициент, равный отношению фактической скорости съема металла к теоретической, связанной с режимами обработки;

1,03 мм3/мин средняя скорость съема металла.

В процессе шлифования вследствие потери кругом правильной формы и необходимости поддерживать его режущую способность требуется правка круга. В зависимости от требований к точности обработки детали и шероховатости ее поверхности правка может производиться алмазным инструментом или его заменителями.

При внутреннем шлифовании алмазный инструмент для правки применяют в случаях, когда обрабатываемые отверстия выполняют по 6 или 7 квалитету точности при шероховатости поверхности Ra=1,25…0,63 мкм.

Правку кругов при внутреннем шлифовании осуществляют преимущественно отдельными алмазными зернами, зачеканенными в державку. В процессе правки кристаллы алмазов изнашиваются, поэтому алмазный инструмент устанавливают так, чтобы его ось была наклонена под углом 12-15є в сторону вращения круга. Это позволяет при периодическом поворачивании алмазного инструмента вокруг своей оси уменьшить площадь контакта алмаза с кругом, вводить в работу незатупленные грани алмаза, уменьшить скорость его изнашивания, предохранить алмаз от перегрузок.

Расход шлифовального круга зависит от износа в процессе шлифования и процесса правки. Если круг работает без правки до полного износа, то расход и износ круга совпадают, В этом случае для определения расхода шлифовального круга достаточно знать величину его удельного износа. Расход круга на обработку одной детали здесь пропорционален объемному припуску на шлифование. При работе с периодическими правками расход зависит от износа круга в процессе шлифования и толщины слоя, удаляемого при правке.

Шлифовальные круги правят тремя способами: обкатыванием абразивными, твердосплавными и металлическими дисками; обтачиванием алмазным инструментом: шлифованием кругами из карбида кремния зеленого. Способы правки показаны на рис.1

Рис. 1. Правка шлифовальных кругов: а -- обтачиванием; б -- обкатыванием; в -- шлифованием

Ни один из способов правки не может быть настолько универсальным, чтобы им можно было пользоваться для всех видов шлифовальных работ. Каждому способу присущи свои оптимальные области применения.

Безалмазная правка кругов по методу обкатывания

Правка обкатыванием происходит в результате одновременного движения заточного круга и правящего инструмента. Правящий инструмент (абразивные, твердосплавные или металлические диски) вращается от круга вследствие сил трения, возникающих в контакте. В процессе обкатки происходит не срезание затупившихся зерен, а вырывание их из связки.

Правка кругами из карбида кремния.

Для правки применяют круги на керамической связке из черного карбида кремния диаметром 60--150 мм, зернистостью № 125--50, твердостью Т1--ЧТ2. Правящие круги обычно выбирают зернистостью на три - пять степеней крупнее, чем у выправляемых абразивных кругов, и твердостью на шесть ступеней выше. Правящий круг устанавливают обычно под углом 5 - 8° и ниже оси шпинделя шлифовального круга. Если круг выправлен по рекомендуемым режимам, при шлифовании достигается шероховатость поверхности 7 - 9-го классов. Правят круг за три - пять проходов с продольной подачей 0,5-0,9 м/мин и поперечной подачей 0,01--0,03 мм, на последних проходах продольную подачу уменьшают.

Правка кругов твердосплавными дисками и другими инструментами.

Твердосплавные монолитные диски или диски из дробленого твердого сплава обеспечивают 7 - 9-й классы шероховатости поверхности изделия. Твердосплавные диски изготовляют диаметром 18 - 75 мм.

При правке твердосплавными дисками типа А требуется строгое соблюдение правил ведения процесса правки.

1. Необходимо, чтобы плоскость правящего диска была параллельна вектору окружной скорости круга в зоне контакта. При этом условии диск обкатывает поверхность круга с наименьшим скольжением и в наименьшей степени шлифуется абразивными зернами.

2. Крепление диска должно быть по возможности более жестким, что улучшает качество правки и надежность работы диска.

3. Должны быть обеспечены заданные скорости поперечной и продольной подач круга в соответствии с режимами.

4. Обязательно охлаждение жидкостью.

5. Толщина удаляемого при правке слоя круга должна быть минимально необходимой.

Правка кругов металлическими дисками.

Правка этим инструментом дает чистоту поверхности при шлифовании не выше 7-го класса. Металлические диски и звездочки изготовляют диаметром 35 - 75мм, толщиной 1,5 - 6мм. Правка производится с продольной подачей 0,4 - 0,6 м/мин, поперечной подачей 0,03 - 0,05мм.

Безалмазная правка кругов по методу шлифования.

При правке кругов шлифованием правящий инструмент, контактируя с выправляемым кругом, получает принудительное, не зависящее от рабочего круга, вращение от отдельного привода.

При правке шлифованием происходит срезание абразивных зерен и связки выправляемого круга. Правка выполняется в основном абразивными кругами из карбида кремния зеленого твердостью СМ2-С2 и зернистостью 50 - 40.

Диаметр правящего круга при правке заточных кругов диаметром до 400мм можно принимать 60 - 100мм, окружную скорость при шлифовании 25 м/с, вращение - обратное вращению выправляемому кругу.

Правящий круг устанавливают в приспособлении, конструктивное решение которого зависит от типа станка и т. д. При правке периферией круга оси вращения шлифовального круга и правящего инструмента должны быть параллельными или находиться под углом 10 - 15°.

Правка шлифованием по сравнению с правкой обкаткой обеспечивает более высокую степень чистоты обрабатываемой поверхности. Большим недостатком, исключающим применение этого способа в ряде случаев, является сложность и громоздкость приспособлений, трудоемкость их установки и т. д. Иногда в условиях практики правку шлифованием осуществляют брусками или оселком круга из карбида кремния.

Алмазная правка кругов

При правке абразивных кругов алмаз разрушает затупленные вершины абразивных зерен, создавая на каждом зерне ряд новых режущих кромок, но не вырывает зерна целиком из связки. Расход круга при алмазной правке минимальный, точность правки -- максимальная.

Алмазный инструмент применяют только при чистовых операциях, когда необходимо получить высокие классы чистоты. При этом методе правки удается получить 10--11-й классы шероховатости на обычных станках обыкновенными керамическими кругами зернистостью 40--25. Для получения 10--11-го классов шероховатости обработки круг правят при очень малых продольных подачах алмаза (0,01--0,02 мм на один оборот шлифовального круга вместо 0,3--0,5 мм). При тонком шлифовании повышение чистоты обрабатываемой поверхности от 8 до 9-го класса не вызывает никаких затруднений и не требует дополнительных затрат.

В качестве инструмента для правки кругов наиболее широко применяют алмазно-металлические карандаши и технические алмазы, закрепленные в оправах. Номенклатура алмазно-металлических карандашей и характеристика используемого для них алмазного сырья определены ГОСТ 607 - 63. Алмазно-металлические карандаши изготовляют в виде вставок, запрессованных в стальные оправы (рис. 2).

	Рис. 2. Алмазно-металлические карандаши: а -- тип Ц; б -- тип С первого исполнения; в -- тип С второго исполнения; г -- тип Н; 1 -- алмазоносная вставка; 2 -- место маркировки; 3 -- стальная оправка

Согласно ГОСТу алмазно-металлические карандаши подразделяются на три группы -- Ц, С, Н, отличающиеся расположением алмазов во вставках. В карандаше типа Ц алмазы расположены цепочкой вдоль оси карандаша, типа С -- слоями, а в карандаше типа Н алмазные зерна не ориентированы. В пределах каждого типа карандаши разделяются на марки в зависимости от веса отдельных алмазов или номера зернистости.

Алмазы в оправках представляют собой алмазный кристалл, прочно закрепленный в металлической оправе. Для правки шлифовальных кругов применяют алмазы весом от 0,25 до 2 каратов.

Алмазные инструменты в основном предназначены для правки шлифовальных кругов фасонного профиля.

Установка алмазного инструмента на шлифовальных станках

Для рационального использования алмазов и повышения качества правки рекомендуется алмазы устанавливать в оправках, алмазно-металлические карандаши Ц, С с наклоном в сторону вращения шлифовального круга на 10--15°. Рабочая кромка алмаза должна находиться на уровне центров или на 1--2 мм ниже линии центров рис. 3.

Рис. 3. Правильная установка инструмента для правки шлифовальных кругов

Алмазы в оправах и алмазно-металлические карандаши типов С и Ц необходимо периодически повертывать вокруг оси для обеспечения равномерного их износа. Для этого рекомендуется применять специальные индексирующие головки.

Правка кругов происходит при обильном охлаждении (15 - 20 л/мин охлаждающей жидкости).

Глубина снимаемого слоя при первых 2 - 3 проходах составляет 0,02 - 0,03мм, а в последующих 1 - 2 проходах еще меньше. Продольная подача 0,3 - 0,4 м/мин.

Для экономии заточных кругов и алмазного инструмента рекомендуется, чтобы общая толщина слоя, снимаемого с абразива за одну правку, не превышала 0,13мм (на сторону) на кругах зернистостью 40 и 0,10мм - на кругах зернистостью 25 и ниже.

6. Смазывающие охлаждающие технические средства

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) оказывают непосредственное влияние на производительность и качество абразивно - алмазной обработки. СОЖ классифицируют по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы.

Каждая СОЖ должна обладать не только достаточно высокими смазочными охлаждающими и моющими свойствами, но и удовлетворять комплексу эксплуатационных требований, важнейшими из которых являются не токсичность, антикоррозийность, бактерицидность и гигиеничность. СОЖ не должна разъедать окраску оборудования и трубопроводы, вспениваться и разбрызгиваться, эмульгировать смазочные и гидравлические масла, вызывать разъедание трущихся частей станка, разрушать изоляцию электрооборудования, сильно испаряться. СОЖ должна быть пожаро - и взрывобезопасна.

Свойства всех СОЖ в процессе их эксплуатации изменяются, и необходим постоянный контроль качества жидкостей и периодическое восстановление их свойств путем добавления тех или иных компонентов или замена.

В данной курсовой работе для внутреннего шлифования применяется эмульсол 5% СДМУ-2 МР ТУ 38-1-258-67.

7. Повышение производительности процесса шлифования

Для управления циклом шлифования сквозных цилиндрических отверстий на внутришлифовальном станке применяют устройство с индуктивным датчиком (см. чертеж ).

Через шпиндель соосно с отверстиями заготовки 13 проходит шток 2, на котором закреплен индуктивный датчик 1. При шлифовании круг 12 входит в отверстие, а регулируемый упор 10 на шлифовальном суппорте 11 нажимает на стержень 9 и отводит его влево вместе с траверсой 4 и индуктивным датчиком 1. При каждом обратном ходе суппорта пружина 8 возвращает вправо датчик 1, и он стремится войти в шлифуемое отверстие. Когда он входит в отверстие, индуктивный датчик распознает и соответственно реагирует на изменение размеров, подвижный контакт 5 замыкает электрический контакт 6 и информация преобразуется в электрический сигнал, который обрабатывается блоком управления, выдается команда на последующую работу или правку круга, так как датчик имеет возможность улавливать отклонение профиля шлифуемой поверхности, по окончании которой начинается чистовой шлифование. Потребуется еще несколько двойных ходов круга, прежде чем отверстие будет выполнено в размер; после этого блок управления даст команду на окончание обработки. Датчик отводится в исходное положение гидроцилиндром 3.

Преимущества: нет механического износа, отсутствуют отказы, связанные с состоянием контактов, отсутствует дребезг контактов и ложные срабатывания ,высокая частота переключений до 3000 Hz, устойчив к механическим воздействиям

Недостатки: сравнительно малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты питающего напряжения, значительное обратное воздействие датчика на измеряемую величину (за счет притяжения якоря к сердечнику).

8. Охрана труда и техника безопасности

При работе на станках с абразивным инструментом должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

1. защита глаз рабочего от мелких осколков и металлической пыли, образующихся при шлифовании, а так же в случаи разрыва круга;

2. удаление абразивно - металлической пыли из зоны обработки;

3. защита рабочего от аэрозолей, образующихся при работе с СОЖ и электролитами;

4. обеспечение надежного ограждения шлифовального круга;

5. снижение уровня вредных вибраций и шума;

На предприятиях для защиты глаз применяют защитные очки, а для защиты рук от воздействия СОЖ применяют гидрофобные пасты и мази.

К защитным устройствам станков при абразивной обработке относятся блокирующие устройства, защитные кожухи, оградительные устройства, щитки, барьеры и т.п., которые должны надежно защищать рабочего от брызг охлаждающей жидкости, пыли и абразивных частиц.

Для очистки воздуха применяют центробежные, мокрые, тканевые и волокнистые пылеуловители, электрические фильтры.

Оборудования необходимо периодически проверять на уровень шума и вибрации в соответствии с требованиями стандартов и норм станкостроения. Шум и вибрации можно устранить при уравновешивании вращающихся масс, изменение жесткостей и масс элементов конструкций, применение виброизолирующих устройств.

Освещение рабочих мест должно быть комбинированным (общее в цехе с местным). Лампы должны иметь отражатели с защитным углом не менее 300 (при расположении светильника на уровне глаз рабочего - не менее

100). Предел освещенности рабочего места до 10000 лк.

К работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы был проведен функциональный анализ сборки и детали. Произведен функциональный анализ поверхностей детали, а так же назначен материал на деталь. Разработан маршрутный технологический процесс изготовления детали, разработана операционная карта процесса шлифования. Рассчитаны межоперационные припуски на механическую обработку отверстия детали. Определили период стойкости шлифовального круга и методы его правки.

Список литературы

Горбацевич Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - М.: Машиностроение,

А.Н. Резников, Л.А. Резников. Тепловые процессы в технологических системах. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

П.И. Ящерицын. Теория резания. - Мн.: Высшая школа, 1990. - 512 с.

Абразивная и алмазная обработка материалов./ Справочник. Под редакцией А.Н. Резникова. - М.: Машиностроение, 1997. - 391 с.

Размещено на Allbest.ru

...