Разработка технологического процесса механической обработки крышки верхней редуктора тянуще-правильной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Машиностроение - важнейшая отрасль промышленности. Рост и совершенствование производства различной продукции непосредственно обеспечивается развитием машиностроения, так как его продукция - машины различного назначения - поставляются всем отраслям промышленности. Машиностроение, поставляющее новую технику всем отраслям народного хозяйства, определяет технический прогресс страны и оказывает решающее влияние на создание материальной базы нового общества. В связи с этим его развитию всегда придавалось большое значение.

Перед машиностроительной промышленностью стоят задачи совершенствования технологических процессов, изобретение и изучение новых методов производства, дальнейшее развитие и внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов на базе достижений науки и техники, обеспечивающих наиболее высокую производительность труда при надлежащем качестве и наименьшей себестоимости выпускаемой продукции. Для обработки резанием, которая до сих пор является ведущей среди процессов формообразования, важным становится увеличение скоростей обработки, применение новых видов инструментов и приспособлений, нового прогрессивного оборудования, а также повышение износостойкости, твердости инструмента и использование новых прогрессивных инструментальных материалов.

Повышение требований к качеству деталей машин вызывает необходимость поиска новых высокопроизводительных методов обработки поверхности, обеспечивающих изготовление детали в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Целью данного дипломного проекта является разработка технологического процесса механической обработки крышки верхней редуктора ТПМ тянуще-правильной машины МНЛЗ-1 и МНЛЗ-2 в условиях ЗАО «МРК».

1. Технологический раздел

1.1 Анализ типового технологического процесса

В специальной части проекта проведена разработка технологического процесса механической обработки крышки верхней редуктора ТПМ (тянуще-правильного механизма) МНЛЗ-1 условиях ЦРМО-2 ЗАО «МРК».

Деталь относится к телам вращения.

Основными базами детали являются: торец детали, наружные и внутренние цилиндрические поверхности. В качестве технологических баз принимаются те же поверхности: торец детали, наружные и внутренние цилиндрические поверхности.

1.1.1 Назначение, конструкция и условия работы детали

Крышка (черт.1) является деталью механизма привода редуктора ТПМ (тянуще-правильного механизма) МНЛЗ-1 (черт.2). Она служит для фиксации подшипника ведущего вала.

По конструкции деталь представляет собой тело вращения с центральным отверстием и пазами на торцовой поверхности, а также отверстиями для крепления к корпусу редуктора.

Деталь работает в статических условиях, невысоких динамических нагрузках.

1.1.2 Обоснование выбора материала для изготовления детали

Выбор стали для изготовления деталей машин и метод ее упрочнения определяется уровнем требуемой конструкционной прочности, технологичностью механической, термической обработки, объемом производства, дефицитностью, стоимостью материала и себестоимостью обработки [2].

Материал должен удовлетворять условиям работы детали, обеспечивать заданную конструкторскую прочность. Также материал должен удовлетворять требованиям минимальной трудоемкости изготовления детали, но не в ущерб качеству. Материал должен обладать хорошей обрабатываемостью резанием и давлением. Также материал должен быть по возможности более дешев, с учетом всех затрат, включающих не только стоимость материала, но и изготовление детали [1,2].

Крышка - деталь, слабонагруженная, работает в условиях действия переменных нагрузок по наружной поверхности и внутренней поверхности. Следовательно, материал детали должен обладать средней прочностью, твердостью. Отсюда возникают следующие требования к материалу детали:

средние механические свойства (прочность и т.д.);

высокая прокаливаемость и низкое обезуглероживание при закалке.

Для изготовления детали выбирается углеродистая конструкционная сталь 30 по ГОСТ 1050-80, отвечающая вышеперечисленным требованиям - обладающая нормальной прочностью; способностью работать в условиях циклических нагрузок. Хотя, механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей, в данном случае целесообразно и экономически выгоднее использовать сталь 30, так как условия работы детали нормальные, а не тяжёлые [3].

В таблице 1.1 приведены химический состав, и механические свойства стали 30 по ГОСТ 1050-74.

Таблица 1.1 - Химический состав и механические свойства стали 30

Сталь 30
Обозначение элементов	C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
Содержание, %	0,28-0,33	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08
уВ, МПа	500



1.1.3 Определение типа производства

Тип производства и соответствующие ему формы организации работы определяют характер технологического процесса [1]. От правильного выбора типа производства на проектируемом участке зависит качество разработки всего проекта. Поэтому необходимо, исходя из заданной программы выпуска и типа производимых деталей, установить тип производства.

Производство можно отнести к тому или иному типу условно по количеству обрабатываемых в год деталей или изделий одного наименования и типоразмера. По типам производства машиностроительное производство подразделяется на три большие группы (см. табл. 1.2).

Таблица 1.2 - Определение типа производства по количеству обрабатываемых деталей одного названия и типоразмера в год.

Тип производства	Количество обрабатываемых деталей одного наименования и типоразмера в год, шт.
	Крупные, тяжелые детали большой трудоемкости массой свыше 30 кг.	Детали средних размеров и трудоёмкости массой 830 кг.	Небольшие, легкие, малотрудоёмкие детали массой до 8 кг.
Единичное	менее 5	менее 10	менее 100
Мелкосерийное	5100	10200	100500
Среднесерийное	100300	200500	5005000
Крупносерийное	3001000	5005000	500050000
Массовое	более 1000	более 5000	более 50000

По таблице 1.2 определяется тип производства. Учитывая то, что количество изготавливаемых крышек равно 20 и масса одного изделия составляет 2,5 кг, принимается мелкосерийный тип производства. Он характеризуется использованием универсального оборудования, которое оснащается универсальной и специальной оснасткой в зависимости от производственных возможностей. В качестве формы организации производства выступает форма, называемая по видам оборудования.



1.1.4 Определение величины партии детали

При среднесерийном типе производства обработка изделий происходит партиями [1]. Количество деталей партии рассчитывается по формуле:

, (1.1)

где: - количество деталей по годовой программе, ; ;

- число дней, на которое необходимо иметь запас деталей на складе; ;

- число рабочих дней в году; .

.

Количество деталей в партии 5 шт.

1.1.5 Выбор заготовки и способа ее получения

Выбор заготовки осуществляется исходя из того условия, что форма и размеры заготовки должны быть максимально приближенными к форме и размерам готового изделия. Экономический эффект возникает в связи со снижением себестоимости изготовления изделия, сокращением количества используемого оборудования, приспособлений, инструмента, затрат на оплату труда станочников, транспортные и др. расходы. При приближении размеров заготовки к размерам изделия производство заготовки усложняется, требует больших затрат. Очень важным является определение оптимальной формы и размеров заготовки, при которых происходит уменьшение отходов производства (таких, как стружка) и вместе с тем затраты на производство заготовки не требуют больших затрат [1].

При изготовлении заготовок типа крышка применяют различные методы: ковку, прокатку, горячую и холодную штамповку, литье и т.д. При выборе вида заготовки (отливка, штамповка, прокат и др.) учитывают следующие факторы:

форму детали;

размеры детали;

вес детали;

материал;

масштаб производства;

размеры припусков на обработку;

точность размеров.

При выборе способа получения заготовки следует руководствоваться следующими соображениями [ 1]:

Фасонные детали, подвергающиеся ударным нагрузкам и действиям растяжения и изгиба, целесообразно изготовлять ковкой или штамповкой.

Фасонные детали, испытывающие большие напряжения, целесообразно изготовлять из стальных отливок.

Для деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение и кручение при значительной разнице в поперечных сечениях, применяются заготовки в виде поковок и штамповок.

Заготовки из проката применяют для деталей, по конфигурации приближающихся к какому-либо виду проката.

Учитывая все вышеперечисленные факторы, выбираем вид заготовки - прокат нормальной точности (черт. 3). Достоинства данного вида заготовки в нашем случае - в близком приближении ее размеров и параметров к размерам готовой детали. Прокат позволяет получать достаточно высокое качество металла с повышенными характеристиками пластичности [1].

1.1.6 Определение межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки

Припуски на механическую обработку поверхностей заготовки могут быть определены опытно-статистическим методом или на основании расчётно-аналитического метода. Опытно-статистический метод назначает припуски независимо от технологического процесса обработки заготовки, поэтому они, как правило, являются завышенными. Аналитический метод [4] базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки, определении величин элементов, составляющих припуск, и их суммировании. Справочные и расчетные данные сводятся в таблицу (см. табл. 1.3; 1.4; 1.5).

Значение припуска находим методом дифференцированного расчёта по элементам, составляющим припуск. Данный метод предусматривает расчёт припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали их суммирования для определения общего припуска на обработку поверхности и расчёт промежуточных размеров и размеров исходной заготовки. Расчётной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточной для устранения на данном переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученного на предшествующем переходе, а также компенсации погрешностей возникающих на выполняемом переходе.

Определение межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки при обработке длины L=25IT14 (-0,52) мм

Расчет припусков производим на предварительное точение детали, т.к. в дальнейшем производится последующая обработка и шлифование.

В графе 1 заполняются наименования операций и переходов для каждой обрабатываемой поверхности, начиная с исходной заготовки и заканчивая последней операцией. Для этого рассчитывается количество технологических переходов.

Вычисляем коэффициент ужесточения точности размера:

, (1.2)

где - допуск заготовки, , [4 , с.147, табл. 23];

Тdз=1300мкм=1,3 мм - соответствует 16 квалитету;

- допуск детали, берется с чертежа;

Тdз=520 мкм=0,52 мм - соответствует 14 квалитету.

Таким образом:

К=1,3/0,52=2,5.

Количество необходимых переходов определяем по формуле:

(1.3)

n=lg2/0,46=0,86.

Принимаем количество переходов равным 1.

Находим разницу:

- следовательно, обработка производится за 1 проход.

Графа 2 Для заготовки - прокат [ , с.185 табл. 11] по заданному , определяем и . Для механической обработки определяем (в соответствии с чертежом).

Графа 8 Для заготовки допуск выбирается [4, с.147], для механической обработки [4, с.8, табл. 4].

Графа 4 Отклонение от перпендикулярности торца детали к оси:

Суммарное отклонение при обработке торцов поковки:

, (1.4)

где - радиус заготовки, : R=80 мм;

- отклонение оси детали от прямолинейности, [4], ; .

.

Отклонение расположения торцовых поверхностей:

, (1.5)

где: - отклонение от перпендикулярности [ 4 ], : ;

- диаметр торцовых поверхностей, : .

Суммарное отклонение:

, (1.6)

.

.

Графа 5 Погрешность установки заготовки в трехкулачковом патроне [с.42, табл.13]: .

Графа 6 При обработке внутренних и наружных поверхностей, двусторонний припуск:

(1.7)

где - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, ;

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, ;

- суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе, ;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, .

.

Графа 7 Расчетная минимальная длина определяется по формуле:

Графа 10 Округляем значения графы 7 в сторону увеличения, округленные в сторону увеличения до того знака, с которым дан допуск на размер для каждого перехода.

Графа 9 Определим по формуле:

, (1.8)

т.е. ;

Графа 11 Находим максимальный предельный припуск по формуле:

(1.9)

Графа 12 Находим минимальный предельный припуск по формуле:

(1.10)

=

Проверка:

(1.11)

1300-520=780=3600-2820,

Следовательно расчет проведен верно верно.

Результаты расчетов сведем в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Результаты расчетов припусков на обработку длины L=25IT14/2 (-0,52)мм

Маршрут обработки	Элементы припусков, мкм	Расч. припуск 2Zmin, мкм	Расч. Длина L, мм	Допуск , мкм	Принятые размеры по переходу, мм	Полученные предельные припуски, мм
Прокат 16 квалитет	200	202	--	--	27,284	1300	28,6	27,3	--	--
точение черновое 14 квалитет	50	40	15	1000	2804	24,48	520	25,00	24,48	3600	2820

Глубина резания:

(1.12)

.

Для чертежа заготовки номинальный размер выбираем из ряда предпочтительных чисел. .

Начертим схему расположения припусков, допусков и предельных размеров при обработке торцов детали длинной L=25IT14/2 (-0,52) мм.



Рисунок.1.1 Схема расположения припусков, допусков и предельных размеров при обработке торцов детали в размер L=25IT14/2 (-0,52)мм мм

Определение межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки при обработке длины Ш155 h14(-1,0)

Результаты расчетов сведем в таблицу 1.4.

В графе 1 заполняются наименования операций и переходов для каждой обрабатываемой поверхности, начиная с исходной заготовки и заканчивая последней операцией. Для этого рассчитывается количество технологических переходов.

Вычисляем коэффициент ужесточения точности размера:

,

Тdз=1300мкм=1,3 мм - соответствует 16 квалитету;

- допуск детали, берется с чертежа;

Тdз=520 мкм=0,26 мм - соответствует 14 квалитету.

где - допуск заготовки, , [ 4, с.147, табл. 23];

Тdз=2500мкм=2,5 мм - соответствует 16 квалитету;

- допуск детали, берется с чертежа;

Тdз=1000 мкм=1,0 мм - соответствует 14 квалитету.

Таблица 1.4 - Результаты расчетов припусков на обработку диаметра Ш155 h14(1,0)

Маршрут обработки	Элементы припусков, мкм	Расч. припуск 2Zmin, мкм	Расч. Диаметр D, мм	Допуск , мкм	Принятые размеры по переходу, мм	Полученные предельные припуски, мм
Прокат 16 квалитет	320+400	11	--	--	157,440	2500	159,9	157,4	--	--
точение черновое 14 квалитет	25	20	3	1000	3440	154,000	1000	155,0	154,0	4900	3400

Таким образом:

К=2,5/1,0=2,5.

Количество необходимых переходов определяем по формуле:

.

Находим разницу:

- следовательно, обработка производится за 1 проход.

Графа 2 Для заготовки - поковка [ 4 , с.185 табл. 11] по заданному , определяем и при массе поковки . Для механической обработки определяем Rz=50мкм (в соответствии с чертежом).

Графа 8 Для заготовки допуск выбирается [ 4, с.147], для механической обработки [с.8, табл. 4].

Графа 4 При консольном закреплении заготовки общее отклонение:

, (1.13)

где - отклонение от перпендикулярности, [ 4, с.186, табл.15]; ;

- длина заготовки, ; .

;

.

Графа 5 Погрешность установки заготовки в трехкулачковом патроне [4, с.42, табл.13]: .

Графа 6 При обработке внутренних и наружных поверхностей, двусторонний припуск:

, (1.14)

где - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, ;

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе, ;

- суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе, ;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, .

.

Графа 7 Расчетная минимальная длина определяется по формуле:

.

Графа 10 Округляем значения графы 7 в сторону увеличения, округленные в сторону увеличения до того знака, с которым дан допуск на размер для каждого перехода.

Графа 9 Определим по формуле:

, (1.15)

.

Графа 11 Находим максимальный предельный припуск по формуле:

, (1.16)

.

Графа 12 Находим минимальный предельный припуск по формуле:

(1.17)

.

Проверка:

(1.18)

2500-1000=1500=4900-3400 мкм

1500=1500 мкм

верно.

Для чертежа заготовки номинальный диаметр выбираем по ГОСТ 2590-88 .

Глубина резания:

, (1.19)

.

Сделаем схему расположения припусков, допусков и предельных размеров при обработке диаметра Ш155 h14(-1,0) .

Рисунок 1.2. Схема расположения припусков, допусков и предельных размеров при обработке диаметра Ш155 h14(-1,0) .

1.1.7 Выбор оборудования

При выборе станков основным критерием является габаритные размеры обрабатываемой детали, точность ее изготовления и значения параметров шероховатости, которые необходимо достигнуть в результате обработки. В соответствии с этим целесообразно будет использовать следующие станки, уже имеющиеся в цехе:

для получения тел вращения и обработки плоских поверхностей, перпендикулярных оси вращения - токарно-винторезный станок модели 16К20;

для сверления отверстий - радиально-сверлильный станок 2М55;

для фрезерования пазов - вертикально-фрезерный станок 6Р12;

Применение этого оборудования позволит снизить капитальные затраты на приобретение оборудования, т.к. это оборудование уже имеется в ЗАО «МРК».

Разработка технологического процесса

В соответствии с экономическими соображениями при изготовлении детали затраты на производство должны быть минимальными. По технологическим соображениям проектируемый технологический процесс должен обеспечивать соответствие получаемого изделия чертежу. Важно уделить внимание механизации производства, снижению уровня ручного труда и интенсификации производства.

Исходными данными для проектирования технологических процессов механической обработки является [1]:

рабочий чертеж;

материал заготовки;

конструктивные формы и размеры детали;

технические условия на изготовление детали;

требования, предъявляемые к точности изготовления детали и шероховатости ее поверхностей;

На основании этих данных происходит разработка техпроцесса.

Технологическое обоснование технологического процесса

Прежде чем приступить к проектированию технологического процесса, необходимо полностью изучить чертеж детали, обратить внимание на технические условия на изготовление детали, а так же учесть условия работы данного изделия.

Анализ чертежа детали, и сборочного узла выявил следующие требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей детали:

Цилиндрические наружная диаметром 80 мм внутренняя поверхность диаметром 52 мм имеют шероховатость Ra=3,2 мкм, они должны быть тщательно обработаны.

Важным условием работы детали является обеспечение радиального биения внутреннего диаметра Ш52 мм и торца детали относительно оси относительно оси детали не более 0,2 и 0,05 мм соответственно. Это может быть достигнуто путем обработки за один установ этих трех поверхностей.

Деталь не подвергаем термообработке.

Необходимо определиться с методами обработки. Учитывая то, что деталь имеет цилиндрические и плоские поверхности, выбираются следующие методы:

точение, сверление для получения тел вращения и обработки плоских поверхностей, перпендикулярных оси вращения;

Фрезерование пазов;

Для точения целесообразно применять стандартные резцы, для фрезерования - шпоночную фрезую, для сверления - стандартные спиральные сверла разного диаметра.

В качестве приспособлений нужно использовать, по возможности, универсальное оборудование с ручным и пневмоприводом, такие как: кондуктор скальчатый для сверления отверстий диаметром 45 мм, клинорычажный зажим с гидроприводом.

При разработке технологических операций необходимо особое внимание уделить выбору баз для обеспечения точности обработки детали и выполнения технических условий чертежа. Выбор баз тесно связан с построением маршрута обработки заготовки. При выборе технологических баз следует стремиться к более полному соблюдению основных принципов базирования - совмещения и постоянства баз, а также стремиться к концентрации, т.е. обработке в операции максимально возможного числа поверхностей с минимальным количеством переустановок. В случае совмещения баз погрешности базирования становятся равными нулю, и точность обработки повышается. Выдерживание принципа постоянства баз способствует повышению точности взаимного расположения поверхностей детали [1].

При выборе баз также необходимо учитывать дополнительные данные:

удобство установки, снятия заготовки и контроля качества;

надежность закрепления заготовки;

возможность удобного подвода инструмента.

Обоснование технологического процесса можно выполнить, решив следующие вопросы:

1. Формирование технических условий на изготовление детали. Для повышения работоспособности детали в узле и узла в целом, необходимо обеспечить следующие технические условия:

твердость НВ 160-180;

радиальное биение двух поверхностей относительно базовой поверхности не более 0,2 и 0,05 мм;

шероховатость поверхностей в пределах Ra = 3,2-12,5 мкм.

2. Построение системы размерных связей и свойств материала в процессе изготовления детали.

Заготовка детали изготавливается одним из методов ОМД (обработка металлов давлением): прокаткой из стали 30. Эта сталь обладает высоким пределом текучести, малой чувствительностью к концентраторам напряжений, высоким пределом выносливости и вязкости, хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости. В отожженном состоянии обрабатывается резанием [3]. Исходя из этого, необходимо правильно разработать последовательность выполнения технологических операций.

3. Обоснование и выбор баз:

В процессе механической обработки детали в качестве начальных или предварительных установочных баз применяются наружный и внутренний диаметры, и торцевые поверхности детали. Эти же поверхности служат и измерительными базами. На первых операциях базирование детали происходит по черновой базе, затем происходит обработка поверхностей, которые в дальнейшем станут чистовыми базами.

В данном случае измерительные и технологические базы совпадают. Выбранные базы позволяют реализовать принцип постоянства и совмещения баз, что повышает точность изготовления детали.

Маршрут обработки

При построении технологического процесса важно соблюсти следующую последовательность обработки:

Обработка поверхностей, принятых за технологические базы.

Обработка остальных поверхностей.

Формообразование отверстий и пазов.

В первую очередь обрабатываются те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке. В данном случае базовыми поверхностями являются торцовые поверхности.

Затем обрабатывают те поверхности, с которых снимается наибольший слой металла. Данными поверхностями являются наружная и внутренняя поверхности детали.

После этого обрабатываются поверхности, с которых снимается наименьший слой металла. Сюда относится нарезание зубьев, долбление шлица и шлифование поверхности отверстия.

Первой операцией будет токарно-винторезная, на которой будут обработаны все поверхности вращения и подрезаны торцы. Затем будет проведена окончательная обработка на токарно-винторезном станке. Далее будет произведено фрезерование шпоночного паза. И, на контрольной, будут проконтролированы точность размеров и взаимное расположение поверхностей.

Технологический процесс изготовления детали состоит из следующих операций:

005. Заготовительная;

010. Токарно-винторезная;

015. Вертикально-фрезерная;

020. Радиально-сверлильная;

025. Контрольная.

Технологический процесс механической обработки, с учетом всего вышесказанного, с подробным описанием всех инструментов, приспособлений, режимов резания и норм времени представлен в альбоме карт технологического процесса.

Определение режимов резания

Расчет режима резания при наружном точении поверхности Ш155 h14 мм

Обработка ведется на токарно-винторезном станке модели 1М63.

Материал заготовки - сталь 30.

Инструмент: резец токарный проходной упорный правый =90, ГОСТ 26611-85 .

Материал пластины - твердый сплав Т5К10.

Глубина резания при черновом точении составляет (см. расчет припусков).

Рекомендуемая подача [ 5 , с.266, таб.11]. Согласно паспорту станка принимаем .

Определяем скорость резания по формуле:

, (1.20)

где - скорость резания, ;

- глубина резания, ;

- подача, ;

- стойкость резания, ; ;

- коэффициент, учитывающий влияние режимов резания на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние глубины резания на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние подачи на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние стойкости инструмента на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов резания на скорость резания:

, (1.21)

- коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

(1.22)

где - коэффициент, характеризующий вид обрабатываемого материала;

- временный предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

- показатель степени, характеризующий вид обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности обрабатываемого материала на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане режущей части инструмента на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние радиуса закругления режущей части инструмента на скорость резания;

, , , [1, с.269, табл.17];

стали 30;

[ 5, с.262, табл.2];

[ 5, с.262, табл.2].

Кп=0,9 при обработке по корке [1, с.263, табл.5];

Ки = 0,65 при обработке твердым сплавом Т5К10 [ , с. 263, табл.6];

при =90 [ 5, с.271, табл.18];

при r=2мм [ 5, с.271, табл.18].

Кv=1,5?0,9?0,65?0,7?1=0,61

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле:

(1.23)

где - частота вращения шпинделя, ;

- скорость резания, ;

- диаметр обработки, ; (см. табл.);

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту 1К62: .

Тогда:

.

Рассчитываем тангенциальную составляющую силы резания по формуле:

, (1.24)

где - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

- коэффициент, учитывающий влияние режимов резания на тангенциальную составляющую силы резания;

- глубина резания, мм;

- подача, мм/об

- скорость резания, м/мин;

- показатель степени, характеризующий влияние глубины резания на тангенциальную составляющую силы резания;

- показатель степени, характеризующий влияние подачи на тангенциальную составляющую силы резания;

- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов резания на тангенциальную составляющую силы резания;

(1.25)

где - коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на тангенциальную составляющую силы резания;

, (1.26)

где - временный предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

- показатель степени, характеризующий вид обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане режущей части инструмента на тангенциальную составляющую силы резания;

- коэффициент, учитывающий влияние переднего угла режущей части инструмента на тангенциальную составляющую силы резания;

- коэффициент, учитывающий влияние угла при вершине режущей части инструмента на тангенциальную составляющую силы резания;

- коэффициент, учитывающий влияние радиуса закругления режущей части инструмента на тангенциальную составляющую силы резания;

, ; [ 5, с.273, табл.22];

для стали 30;

[ , с264, табл.35].

.

Где при =90 [ 5, с.275, табл.23];

при =+10 [ 5, с.275, табл.23];

при =0 [ 5, с.275, табл.23];

при r=2 мм [ 5, с.275, табл.23].

Кр= 0,74?0,89?1?1?1=0,66

Рz=10?300?2,951?10,75?75,8-0,15?0,66=3037 Н.

Рассчитываем мощность резания, необходимую для осуществления процесса резания по формуле:

, (1.27)

где - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

- тангенциальная составляющая силы резания, Н;

- скорость резания, м/мин;

.

Проверяем возможность осуществления обработки на станке модели 1М63 по формуле:

, (1.28)

где - мощность на шпинделе, кВт;

- мощность электродвигателя, кВт;

- КПД;

(по паспорту станка 1М63);

(по паспорту станка 1М63);

.

, значит обработка возможна.

Расчёт режима резания на сверление отверстия 11 мм

Сверлом из быстрорежущей стали Р6М5, выполненным по ГОСТ 10902-77 (двойная заточка, подточка перемычки) сверлим отверстия диаметром 11 мм на радиально-сверлильном станке 2М55.

Определяем глубину резания по формуле:

, (1.29)

где - глубина резания, мм;

- диаметр сверления, мм;

t =11/2=5,5 мм

Определяем подачу: S=0,3 мм/об [ 5, с.277, табл.25].

Определяем скорость резания по формуле:

(1.30)

где - скорость резания, м/мин;

- диаметр сверла, мм;

- подача, мм/об;

- стойкость резания, мин;

- коэффициент, учитывающий влияние режимов резания на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние диаметра сверла на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние подачи на скорость резания;

- показатель степени, характеризующий влияние стойкости инструмента на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов резания на скорость резания:

(1.31)

- коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

(1.32)

- коэффициент, характеризующий вид обрабатываемого материала;

- временный предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

- показатель степени, характеризующий вид обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности обрабатываемого материала на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий влияние длины сверления на скорость резания;

Т=70 мин [ 5, с.279, табл.30];

Сv=9,8, q=0,40, yv=0,5, m=0,2 [1, с.278, табл.28];

в=850 МПа для стали 45;

Кг=1,0 [ 5, с.262, табл.2];

nv=0,9 [ 5, с.262, табл.2];

Km=1?(750/500)0,9=1,44

Кuv=1,0 при обработке быстрорежущим сплавом Р6М5 [ 5, с.263, табл.6];

Кl=1,0 при длине обрабатываемого отверстия 29 мм [ 5, с.276, табл.25];

Kv=1,441,01,0=1,44.

V =9,8?110,4?1,44/(700,2?0,30,5)=29,0 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую данной скорости резания, по формуле:

(1.33)

где n-частота вращения шпинделя, об/мин;

V-скорость резания, м/мин;

D - диаметр сверла, мм;

n=1000?29/(3,14?11)=839 об/мин.

Корректируем полученную частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 2А125. Ближайшая частота вращения шпинделя, имеющиеся на станке 800 об/мин.

Определяем действительную скорость резания по формуле:

(1.34)

где V-действительная скорость резания, м/мин;

D-диаметр сверла, мм;

n-частота вращения шпинделя, об/мин;

V=3,14?11?800/1000=27,6 м/мин.

Определяем крутящий момент, возникающий при обработке, по формуле:

, (1.35)

где - крутящий момент, возникающий при обработке, Нм;

Cм - коэффициент, учитывающий влияние режимов резания на крутящий момент, возникающий при обработке;

D - диаметр сверла, мм;

q - показатель степени, характеризующий влияние диаметра сверла на крутящий момент, возникающий при обработке;

S - подача, мм/об;

y- показатель степени, характеризующий влияние подачи на крутящий момент, возникающий при обработке;

Kp- коэффициент, учитывающий влияние различных факторов резания на крутящий момент, возникающий при обработке;

, (1.36)

- коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на крутящий момент;

Кг - коэффициент, характеризующий вид обрабатываемого материала;

в - временный предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

nv - показатель степени, характеризующий вид обрабатываемого материала;

Cм=0,0345, q=2,0, у=0,8 [ 5, с.281, табл.32];

в=500 МПа для стали 30;

n=0,75 [ 5, с.264, табл.9];

Кг=1,0 [ 5, с.262, табл.2].

К=1?(500/750)0,75=0,74.

Мкр=10?0,0345?112?0,30,8?0,74=11,7 Н?м.



Определяем осевую силу, возникающую при обработке, по формуле:

(1.37)

где Poc - осевая сила, возникающая при обработке, Н,

Cp - коэффициент, учитывающий влияние режимов резания на осевую силу, возникающую при обработке;

D - диаметр сверла, мм;

q- показатель степени, характеризующий влияние диаметра сверла на осевую силу, возникающую при обработке;

S - подача, мм/об;

у - показатель степени, характеризующий влияние подачи на осевую силу, возникающую при обработке;

Kp - коэффициент, учитывающий влияние различных факторов резания на осевую силу, возникающую при обработке;

,

Km - коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на осевую силу, возникающую при обработке;

Кг - коэффициент, характеризующий вид обрабатываемого материала;

в - временный предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

n - показатель степени, характеризующий вид обрабатываемого материала;

Cр=68; q=1,0; у=0,7 [ 5, с.281, табл.32];

в=500 МПа для стали 30;

nр=0,75 [ 5, с.264, табл.9)].

К=1?(500/750)0,75=0,74.

Рос=10?68?111?0,30,7?0,74=2383 Н.

Определяем мощность, необходимую для обработки, по формуле:

, (1.38)

где N - мощность, необходимую для обработки, кВт;

Mkp - крутящий момент, возникающий при обработке, Нм;

n - частота вращения шпинделя, об/мин;

N=11,7?800/9750=0,96 кВт.

Проверяем возможность осуществления обработки на станке модели 2М55 по формуле:

, (1.39)

где Nшп - мощность на шпинделе, кВт;

Nэд - мощность электродвигателя, кВт;

- КПД;

Nэд=8,0 кВт (по паспорту станка 2М55);

=0,80 (по паспорту станка 2М55);

Nшп=8*0,80=6,4 кВт.

Nшп> Nрез, значит обработка возможна.

Расчет режимов резания для фрезерования паза шириной 10 мм

Определим оптимальные режимы обработки и возможность выполнения перехода: фрезерование на вертикально-фрезерном станке 6Р12 [1].

Мощность привода станка 5,8 кВт, КПД=0,8. Обрабатываемый материал сталь 30, обрабатываем концевой фрезой из быстрорежущей стали Р6М5 (ГОСТ 19265-73). Диаметр фрезы равен ширине шпоночного паза В; т.е. D = B = 10 мм. Принимаем стандартную фрезу с диаметром D=10 мм (ГОСТ 9140-68). [ ].

Назначаем подачу на зуб фрезы [ 5, с. 286, таблица 35]. Для концевой фрезы из быстрорежущей стали диаметром 10 мм подача на один зуб = 0,02 мм.

При фрезеровании концевой фрезой глубиной резания является ширина паза, в данном случае t = b = 10 мм. Глубина паза при фрезеровании его за один проход принимается за ширину фрезерования B = h = 10 мм. Период стойкости фрезы Т = 60 мин [5. с. 290, таблица 40].

Определим скорость резания по формуле:

, (1.40)

где = 47,6 [ , с. 408, таблица 81];

q = 0,45 [ 5, с. 408, таблица 81];

m = 0,33 [ 5, с. 408, таблица 81];

x = 0,5 [ 5, с. 408, таблица 81];

y = 0,5 [ 5, с. 408, таблица 81];

u = 0,1 [ 5, с. 408, таблица 81];

p = 0,1 [ 5 , с. 408, таблица 81];

, (1.41)

где KИV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала режущей части инструмента на скорость резания; KИV = 1 , для быстрорежущей стали Р6М5;

[ 5 с. 268, таблица.6].

KПV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания; КПV=1 для обработанной поверхности [ с. 299, таблица.5].

KMV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания:

, (1.42)

где = 1,0 [ 5 .с. 287, таблица 39];

= 0,9 [5 с. 176, таблица 3].

Км=1?(750/500)0,9=1,44.

Кv=1,44?1?1=1,44.

V=47,6?100,45?1,44/(600,33?100,5?0,020,5?100,1?400,1)=61,9 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости резания по формуле:

, (1.43)

n=1000?61,9/3,14?10=1970 об/мин.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительное значение частоты вращения nст=1600 об/мин [ 5].

,

V=3,14?10?1600/1000=50,2 м/мин.

Минутную подачу определяем по формуле:

(1.44)

.Sмин=0,02?1600?4=128 мм/мин.

Согласно паспортным данным станка SM=120 мм/мин.

Рассчитываем тангенциальную составляющую силы резания по формуле:

,

где - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала,

n - показатель степени n= 0,3 [ с. 301, таблица. 9].

Кмр=(500/750)0,3=0,89.

показатели степени и безразмерный коэффициент выбирается по таблицам:

= 68,2 [5 .с. 291, таблица. 83];

= 0,86 [5 , с. 291, таблица. 83];

= 0,72 [5 , с. 291, таблица. 83];

u = 1 [5 , с. 291, таблица. 83];

q = 0,86 [5 , с. 291, таблица. 83];

w = 0 [5 , с. 291, таблица. 83];

Pz=10?68,2?100,86?0,020,72?101?4/(100,86?16000)=1632 Н.

Определяем крутящий момент, образующийся при фрезеровании, по формуле:

, (1.45)

Мкр=1632?10/(2?1000) = 0,27 Н?м.

Определяем мощность, необходимую для осуществления процесса фрезерования, по формуле:

, (1.46)

Nрез=1632?50,2/(1020?60)=1,4 кВт.

Определяем мощность на шпинделе станка по формуле:

(1.47)

= 5,8 кВт (по паспорту станка 6Р12);

= 0,8 .

Так как мощность на шпинделе больше мощности резания (Nшп >Nрез), то обработка поверхности с рассчитанными режимами резания возможна.

Расчет технической нормы времени

Техническая норма времени на обработку заготовки является основным параметром для расчета себестоимости изготавливаемой детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства. Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования и правильной организации рабочего места. Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного варианта обработки [1].

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

(1.48)

где Тшт. - штучное время, мин;

Тп.з. - подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в партии, шт.

Штучное время определяется по формуле:

(1.49)

где Тосн. - основное время, мин;

Твсп. - вспомогательное время, мин;

Тдоп. - дополнительное время, мин.

Основное время при точении и сверлении:

(1.50)

где L - расчетная длина рабочего хода инструмента, т.е. путь, который проходит режущий инструмент в направлении подачи с учетом величины врезания и перебега, мм;

i - число рабочих ходов режущего инструмента;

n.-частота вращения шпинделя станка, принятая по паспортным данным станка, обмин;

S. - подача по паспортным данным станка, ммоб;

Расчетная длина рабочего хода инструмента определяется по формуле:

(1.51)

где - длина обрабатываемой поверхности, мм;

- величина врезания режущего инструмента, мм;

- величина перебега режущего инструмента, мм.

Основное время при долблении паза:

(1.52)

где В - высота канавки шпоночного паза;

В1 - врезание резца,

В2 - сход резца,

Основное время при наружном и внутреннем шлифовании:

, (1.53)

где nд - частота вращения изделия, об/мин;

Sрад - радиальная подача инструмента на оборот детали, мм/об;

К - коэффициент выхаживания;

L - длина хода стола;

h - припуск на сторону.

, (1.54)

Вспомогательное время Твсп. выбирается по нормативам [6]. Оно определяется выбранной технологией производства детали, методами обработки и станочным оборудованием, степенью механизации, массой заготовки и другими элементами технологического процесса. Оно состоит из времени на установку заготовки и снятие детали, времени на изменение режима работы станка и на смену инструмента, времени на подвод и отвод инструмента, на контроль размеров обрабатываемой поверхности.

Дополнительное время Тдоп. включает в себя время на организационное обслуживание рабочего места и на личные надобности рабочего. Дополнительное время составляет 8% от оперативного времени, определяемого по формуле:

(1.55)

Подготовительное время Тпз., также как и вспомогательное, определяется по нормативам [6]. Оно зависит от количества деталей в партии и сложности выполняемой работы.

Подготовительное время Тпз., также как и вспомогательное, определяется по нормативам [6]. Оно зависит от количества деталей в партии и сложности выполняемой работы.

Произведем расчет штучно-калькуляционного времени на изготовление крышки верхней. Для этого необходимо рассчитать штучно-калькуляционное время на каждую операцию.

1. 010 Токарная операция. Основное время составит 8,7 мин. Вспомогательное время выполнения операции, не перекрываемое основным временем - 24,5 мин. Процент потерь времени от основного времени, учитывающий все остальные составляющие штучного времени - 8%. Отсюда следует, что штучно-калькуляционное время токарной операции будет равно 35,86 мин.

2. 015 Радиально-сверлильная операция. Основное время составит 0,37 мин. Вспомогательное время выполнения операции, не перекрываемое основным временем - 1,5 мин. Процент потерь времени от основного времени, учитывающий все остальные составляющие штучного времени - 8%. Отсюда следует, что штучно-калькуляционное время токарной операции будет равно 2,02 мин.

3. 020 Вертикально-фрезерная операция. Основное время составит 2,3 мин. Вспомогательное время выполнения операции, не перекрываемое основным временем - 9 мин. Процент потерь времени от основного времени, учитывающий все остальные составляющие штучного времени - 8%. Отсюда следует, что штучно-калькуляционное время токарной операции будет равно 12,2 мин

Штучно-калькуляционное время на изготовление крышки верхней составит 50,08 мин. (см. альбом карт технологического процесса механической обработки).

Определение необходимого количества оборудования и его загрузка

Для определения необходимого количества оборудования необходимы следующие данные: годовая программа выпуска изделий (штуках), пронормированный технологический процесс; эффективный годовой фонд времени работы единицы оборудования.

Технологический процесс изготовления детали осуществляется на 3 станках: токарно-винторезном модели 16К20, радиально-сверлильном модели 2М55, вертикально-фрезерном модели 6Р12.

Годовая программа выпуска данного изделия составляет 20 шт.год.

Таблица 1.5 - Выпускаемая продукция

Наименование деталей	Годовой объем выпуска детали, шт.	Модель оборудования
		16К20	2М55	6Р12
		Штучно-калькуляционное время, мин.
1. Крышка верхняя	20	35,86	2,02	12,2
2. Колесо червячное Тип 2	60	48	25,3	83
3. Колесо червячное Тип 3	50	25	15,6	53
4. Колесо червячное Тип 4	40	55	230	83
5. Колесо коническое	80	60	30	80
6. Колесо коническое Тип2	130	61	80	42
7. Колесо коническое Тип3	250	47	26	36
8. Колесо цилиндрическое	200	70	48	26
9. Колесо цилиндрическое Тип 2	240	90	90	55
10. Колесо цилиндрическое Тип 3	170	85	98	86
11. Колесо цилиндрическое Тип 4	242	85	62	92

Исходя из годового объема выпуска деталей и нормы времени на их изготовление, рассчитаем годовую трудоемкость их изготовления, из которой затем определим коэффициент загрузки оборудования [1]:

(1.56)

где Тшт.-к. - штучно-калькуляционное время, мин;

Дгод. - годовой объем выпуска деталей, шт.;

Для полной загрузки оборудования необходимо дозагрузить его изготовлением аналогичных видов продукции.

Исходя из годовой трудоемкости изготовления деталей, определяется коэффициент загрузки оборудования по формуле:

(1.57)

где 1721,2 - количество рабочих часов в 2011 году при односменном пятидневном восьмичасовом графике работы, час, с учетом планового предупредительных и капитальных ремонтов

Рассчитаем годовую трудоемкость изготовления всех деталей и коэффициент загрузки станков путем заполнения таблицы.



Таблица 1.6 - Годовая трудоемкость изготовления деталей и коэффициент загрузки станков.

Наименование показателя.	Модель оборудования.
	16К20	2М55	6Р12	У Показателей
Деталь №1 - Крышка верхняя
- Тш.-к., мин;	35,86	2,02	12,2	50,08
- Годовая трудоемкость Т, час;	11,95	0,67	4,07	16,69
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,0060	0,000	0,0020	0,01
Деталь №2 - Колесо червячное Тип 2
- Тш.-к., мин;	48	25,3	83	156,30
- Годовая трудоемкость Т, час;	48	25,3	83	156,30
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,028	0,015	0,048	0,09
Деталь №3 - Колесо червячное Тип 3
- Тш.-к., мин;	25	15,6	53	93,60
- Годовая трудоемкость Т, час;	20,83	13,00	44,17	78,00
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,012	0,008	0,026	0,05
Деталь №4 - Колесо червячное Тип 4
- Тш.-к., мин;	55	230	83	368,00
- Годовая трудоемкость Т, час;	36,67	153,33	55,33	245,33
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,021	0,089	0,032	0,14
Деталь №5 - Колесо коническое
- Тш.-к., мин;	60	30	80	170,00
- Годовая трудоемкость Т, час;	80,00	40,00	106,67	226,67
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,046	0,023	0,062	0,13
Деталь №6 - Колесо коническое Тип2
- Тш.-к., мин;	61	80	42	183
- Годовая трудоемкость Т, час;	132,17	173,33	91,00	396,50
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,077	0,101	0,053	0,23
Деталь №7 - Колесо коническое Тип3
- Тш.-к., мин;	47	26	36	143
- Годовая трудоемкость Т, час;	195,83	108,33	150,00	454,17
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,114	0,063	0,087	0,26
Деталь №8 - Колесо цилиндрическое
- Тш.-к., мин;	70	48	26	144
- Годовая трудоемкость Т, час;	233,33	160,00	86,67	480,00
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,136	0,093	0,050	0,28
Деталь №9 - Колесо цилиндрическое Тип 2
- Тш.-к., мин;	90	90	55	235
- Годовая трудоемкость Т, час;	360	360	220	940
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,209	0,209	0,128	0,546
Деталь №10 - Колесо цилиндрическое Тип 3
- Тш.-к., мин;	85	98	86	269
- Годовая трудоемкость Т, час;	240,83	277,67	243,67	762,17
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,140	0,161	0,142	0,443
Деталь №11 - Колесо цилиндрическое Тип 4
- Тш.-к., мин;	85	62	92	239
- Годовая трудоемкость Т, час;	342,83	250,07	371,07	963,97
- Коэффициент загрузки станков Кз.	0,199	0,145	0,216	0,560
? Годовая трудоемкость, Тч.	1702,45	1561,71	1455,63	0,914
?Коэффициент загрузки станков, Кз	0,989	0,907	0,846
Годовая трудоемкость участка Т, ч.	4719,79

По результатам расчетов строится график загрузки оборудования рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 График загрузки оборудования



2. Конструкторский раздел

2.1 Расчет и конструирование режущего инструмента

2.1.1 Расчет и конструирование резца токарного проходного упорного для наружного точения поверхности диаметром 155 мм

Для обработки цилиндрической поверхности 155 мм необходим токарный резец (проходной упорный) с главным углом в плане =90

В этом случае используются сменные механические пластины (СМП), которые имеют требуемую, заранее приданную при изготовлении, форму, геометрические параметры и состояние режущей кромки. Пластину крепят к державке резца с помощью специальных приспособлений, позволяющих поворачивать ее на державке вокруг вертикальной оси, вводя в рабочее положение новую режущую кромку вместо затупленной.

Преимущества инструмента со сменными многогранными пластинами:

простота замены затупившихся режущих кромок, взаимозаменяемость высокоточ...