Разработка техпроцесса изготовления станковых деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Разработка техпроцесса изготовления детали фланец

1.1 Выбор заготовки

Заготовкой согласно ГОСТ 3.1109-82 называется предмет труда из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и материала изготавливают деталь. Основными видами заготовки, применяемых при изготовлении деталей машин является отливки, заготовки из проката и заготовки полученные обработкой давлением. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости. Проектируемая деталь имеет простую цилиндрическую форму небольшой длины (l = 150 мм) и односторонний уступ с перепадом по высоте 30 мм и 50 мм. Из рекомендуемых стандартом технологических процессов литья в песчаные формы приведённые в [4.2], [4.3], выбираем литьё в формы из смеси со средними параметрами: влажностью 2,8 - 3,5% и плотностью 120 - 160 кПа. Этот процесс обеспечивает классы размерной точности от 7 до 12. Так же целесообразен выбор литья по выплавляемым моделям; выбираем более жёсткие условия (для повышения точности). Из рекомендуемых стандартом классов размерной точности 5 - 9.

В моём дипломном проекте обрабатывающим материалом является алюминиевые сплавы. фланец точение заготовка припуск

Большинство заготовок проходит предварительную подготовку перед передачей их в механический цех: зачистку, правку, обдирку, центрирование, а иногда и обработку технологических баз. Для выбора способа получения заготовки проведём анализ детали “фланец”.

Алюминий и его сплавы широко используется в машиностроении, благодаря внешнему виду, стойкости к атмосферным воздействиям, способности легко принимать требуемую форму, возможности нанесения покрытий и малой плотности при высокой прочности.

Подкласс - втулки, фланцы, шкивы и т.п., детали тел вращения с L?2D, с наружной поверхностью, цилиндрической конической,, криволинейной и комбинированной из этих поверхностей, без закрытых уступов. Группа детали - с наружной поверхностью цилиндрической с односторонними уступами, без наружной резьбы.

Подгруппа - с центральным сквозным цилиндрическим отверстием с односторонним уступом.

Служебное назначение фланца заключается в ограничении осевого перемещения вала, установленного на подшипниках в изделии (машине), путём создания необходимого натяга или гарантированного осевого зазора между торцом наружного кольца подшипника. Кроме того, фланцы выполняют роль крышек отверстий под валы, создавая необходимое уплотнение. Конструкции фланцев весьма разнообразны, однако все они крепятся к корпусу винтами, и как правило, с утопленными головками.

1.2 Выбор маршрута обработки детали “фланец”

Чертёж детали “фланец” с обозначением обрабатываемых поверхностей приведён на рисунке 1

Рисунок 1 - Деталь “фланец”



По техническим требованиям точность обработки выполняется по 12кв…9кв, параметр шероховатости R_z100...R_a1,25. Во избежании перекоса подшипника в процессе затяжки фланца винтами для обеспечения натяга (или требуемого зазора) допуск взаимного расположения поверхности торцов фланца устанавливают достаточно малым.

Базовый вариант техпроцесса механической обработки детали “фланец” занесём в таблицу 1.

Таблица 1 - Базовый вариант техпроцесса механической обработки детали “фланец”

№	Наименование операции	Краткое содержание операции	№ обрабатываемой поверхности
	Заготовительная	Отлить заготовку
005	Токарная с ЧПУ	Точить торец детали ш340/ш120 окончательно	6, 7
010	Токарная с ЧПУ	Точить ш340, ш260, торец ш260/ ш340 предварительно. Точить торец ш260 окончательно	5, 2, 1, 3
015	Токарная с ЧПУ	Точить торец ш340 окончательно	6
020	Токарная с ЧПУ	Точить ш260 окончательно	2
025	Разметочная	Разметить 4 отверстия 20
030	Радиально-сверлильная	Сверлить и зенковать 4 отверстия ш20/ш30, выдерживая ш340.	10
035	Расточная	Расточить ш60. Точить 2 фаски.	4, 8, 9
040	Слесарная	Зачистить заусенцы
045	Моечная	Промыть деталь
050	Контрольная	Контроль размеров окончательный
055	Маркировочная	Маркировать обозначение детали

1.3 Расчёт припусков на обработку наружной поверхности Ш 260h8

Припуск - слой материала удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхности детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчётно-аналитического метода определения припусков. ГОСТы и таблицы позволяют назначать припуск независимо от технологического процесса обработки детали и условий его существования и поэтому в общем случае является завышенными, содержат резервы снижение расхода материала и трудоёмкости изготовления детали.

Расчётно-аналитический метод определения припусков на обработку, разработанный профессором В.М.Кованом, базируется на анализе факторов, влияющих на припуск предшествующего и выполняемого перехода технологического процесса обработки поверхности. Значение припуска определяется методом дифференцированного расчёта по элементам, составляющим припуск. Расчёт но-аналитический метод определения припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали (промежуточные припуски), их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчёт промежуточных размеров, определяющих положение поверхности и расчёт промежуточных размеров, определяющих положение поверхности и размеров заготовки. Расчётной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе. Минимальный припуск при обработке наружных и внутренних поверхностей рассчитывается по формуле:

2Zmin_i = 2 [(Rz + h)_i-1 + ?Д²_Уi-1 + е_i²], (1)

где Rz _i-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 - глубина дефектного слоя поверхности на предшествующем переходе;

Д_{У i-1} - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечение осей позиционное) и в некоторых случаях отклонение формы поверхностей (отклонение от плоскостности, прямолинейности на предшествующем переходе);

е_i - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе [1.1, т.1, с.175].

Рассмотрим обработку наружной поверхности Ш 260h8.

1. Токарная операция. Наружное точение Ш 260h8.

Переход 1. Точение черновое.

Минимальный припуск на черновую обработку:

2Z_{чер min} = 2(Rz_лит + h_лит + ?Д²_У + е²_чер) (2)

Принимаем Rz_лит + h_лит = 35 мкм, коробление Д_к = 1,5 , смещение стержня в горизонтальной или вертикальной плоскости Д_см = 0,6 [1.1, т.1,стр.183].

Д_У = ?Д²_кор + Д²_см = v1,5² + 0,6² = 1,6 мм (3)

Значение У_чер принимаем равным 2,3 мм. Таким образом, припуск на черновую обработку:

2Z_{чер min} = 2·(0,35 + v1,6² + 2,3²) = 6,3 мм

Допуск равен:

T_D = 0,72 мм = 720 мкм (4)

Формула для расчёта остаточного отклонения расположения Д_ост после механической обработки:

Д_ост = WC_ys^yHBⁿ[t^x -(t -Д_пр)^x], (5)



где W - податливость технологической системы, мм/Н;

C_у -коэффициент, характеризующий условия резания при точении;

s - подача при точении, мм/об;

t - глубина резания, мм; HB - твёрдость обрабатываемого материала по Бринеллю, МПа.

Учитывая, что наибольшая податливость заготовки фланца не превышает 0,004 мкм/Н, примем:

W_сист = W_ст + W_з = 0,1 мкм/Н (6)

При черновой обработке:

A = C_ys^yHBⁿ = 0,00027·2^0,75·70² = 2,3 (7)

где HB = 70 МПа.

Приняв припуск по диаметру на черновую обработку 6,3 мм, получим глубину резания t = 3,15 мм и, следовательно:

Д_ост = 0,1·2,3[3,15^0,9 - (3,15-1,6)^0,9] = 0,33 мкм

Коэффициент уточнения при черновой обработке:

K_y = 0,00033/1,6 = 0,0002

Переход 2. Точение тонкое.

Припуск на тонкую обработку:

2Z_{тонкая min} = 2(Rz_одн.+h_одн.+? Д²_У + е²_тонкая) =

= 2(15+20+v0,33²+230²) = 530 мкм = 0,53 мм.

Общий припуск на обработку:

2Z_{0 min} = 6,3 + 0,53 =6,83 мм

Пересчитаем расчётный минимальный припуск на номинальный:

2Z_{0 пот} = 2Z_{0 min} + ei_з + ei_д = 6,83 мм



1.4 Выбор инструмента

Для механической обработки наружной поверхности Ш 260h8 выбираем следующие инструменты:

На 1 переходе. Резец токарный сборный для контурного точения с механическим креплением многогранных пластин из твёрдого сплава ВК4 (ГОСТ 20872-80), с режущими пластинами параллелограммной формы по ГОСТ 19062-80; опорная пластина по ГОСТ 19079-80.

На 2 переходе. Резец токарный проходной прямой по ГОСТ 18878-73 с напайными пластинами из быстрорежущее стали Р6М5К5 по ГОСТ 25396-82, ГОСТ 25395-82.



2. Расчёт режимов резания

Исходные данные:

Деталь - фланец

Материал - алюминиевый литейный сплав АЛ4 (Д_в = 23 Кгс/мм², HB = 23)

Заготовка - литьё по выплавляемым моделям

Окончательная обработка - тонкая

Смена детали - ручная

1 Переход. Точение черновое.

Глубина резания t : при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования , жесткости системы СПИД принимается равной припуску на обработку, т.е. в нашем случае t = 6,3 мм;

Подача s : при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении 0,8-1,1 мм/об, [11,т.2,с.266,таб.11];

Скорость резания v, м/мин : при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:

v = C_v / T^mt^xs^y *K_v, (8)

где v - скорость резания;

где C_v - поправочный коэффициент; C_v = 328 [1.1, т.2, c.270];

m, x, y - коэффициенты и показатели степени; m = 0,28, y = 0,5, x = 0,12;

T - значение стойкости;

t - глубина резания;

s - характеристика подачи;

K_v - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [1.1, т2,c.261];

K_v = K_mv·K_пv·K_иv, (9)

где K_mv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1.1, т2, c.263];

K_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки [1.1, т2,c.263];

K_иv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента [1.1, т2, c.263];

K_v = 1·0,9·1 = 0,9

V_р = 328/90^0,28·3,15^0,12·1^0,5 ·0,9 = 73,98 м/мин.

Частота вращения :

n = 1000V/рD = 1000·73,98 /3,14·260 = 90,6 об/мин (10)

Сила резания H:

P_{z =} 10C_pt^xs^yvⁿK_p, (а11)

где P_z - сила, направленные по осям координат станка;

C_p - постоянная;

x, y, n - показатели степени;

s - характеристика подачи;

v - скорость резания.

Поправочный коэффициент K_p представляет собой произведение ряда коэффициентов (K_p = K_mpK_цpK_гpK_лpK_rp), учитывая фактические условия резания [3,т2,cтр.275]: К_мр = 1,0; K_цp = 1,08; K_гp = 1,0; K_лp = 1,0.

K_p = 1,0·1,08·1,0·1,0 = 1,08 (12)

P_z = 10·40·3,15¹·1,9^0,75·73,98⁰·1,08 = 2177 Н

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле:

N = P_zv/1020*60, (13)

где N - мощность резания,

P_z - сила, направленная по оси координаты станка,

v - скорость резания;

N = 2177·73,98/1020·60 = 2,6 кВт

Расчёт основного времени на 1 переходе:

T₀ = L/n·S₀ ·i, (14)

L = l + l₁ + l₂, (15)

где l = 95 мм, длина обрабатываемой поверхности;

l₁ = 12 мм,

l₂ = 2 мм;

i - количество переходов [1.2, с.610].

t₁ = 95+12+2/ 90,6·1,9 ·1 = 0,6 мин.

Расчёт времени связанного с 1 переходом:

t_on1=t_o1+t_всп.1, (16)

где t_o1=0,67 мин - основное машинное время;

t_всп.0=t_уст+t_упр+t_изм

вспомогательное время на 1 переходе, где

t_уст - 0,8 мин - время на установку и снятие детали;

t_упр - 0,2 мин - время связанное с переходом;

t_изм - 0,3 мин - время на измерение обработанной поверхности;

t_всп.=0,8+0,2+0,3=1,3 мин

t_on1= 0,6+1,3 = 1,9 мин

2 Переход. Точение тонкое.

Скорость резания:

V_р = 485/60^0,28·0,4^0,12·0,1^0,25 ·1·0,9·2,7 = 840,8 м/мин

Частота вращения :

n = 1000V/рD = 1000·840,8 /3,14·260 = 1030 об/мин

Сила резания H:

P_{z =} 10C_pt^xs^yvⁿK_p,

K_p = 1,0·1,08·1,0·1,0 = 1,08;

P_z = 10·40·0,4¹·0,1^0,75·840,8⁰·1,08 = 29,3 Н.

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле:

N = P_zv/1020*60,

N = 29,3·840,8/1020·60 = 0,4 кВт

Расчёт основного времени на 2 переходе:

t₀ = L/n·S ·i ,

L = l + l₁ + l_2,

где l = 95 мм, длина обрабатываемой поверхности;

l₁ = 3 мм;

l₂ = 1 мм;

i - количество переходов.

t₀ = 95+3+1/ 1030·0,1 ·1 = 0,96 мин.

Время связанное с 2 переходом:

t₀₂+ t_оп2 + t_всп =0,96 + 0,5 =1,46 мин

Расчёт штучного времени на операцию:

T_ШТ=Уt_ОП+t_Т.обсл +t_{орг.обсл} +t_отд., (17)

где Уt_ОП - суммарное операционное время всех переходов;

t_Т.обсл - время технического обслуживания;

t_{орг.обсл} - время организационного обслуживания;

t_отд. - время на отдых.

Уt_ОП = 1,97 + 3,2 = 5,17 мин

t_Т.обсл + t_{орг.обсл} + t_отд.=15%t_оп=0,15·5,17=0,7 мин

T_шт=5,17+0,7=5,87 мин

Выбор станка

1. По расчётам (см.выше) определяем наименьшую и наибольшую частоты вращения шпинделя:

n_min= 82,2 об/мин (переход 1)

n_max= 1030 об/мин (переход 2)

2. Определяем диапазон регулирования скорости шпинделя станка:

R = n_max/n_min = 1030/82,2 = 12,53 ~ 12,5 (18)

3. Определяем мощность электродвигателя. Определяем мощность привода по формуле:



P = F·V, (4.19)

где F = P₀ - максимальная сила резания;

V_min = 82,2 м/мин = 1,37 м/с - скорость резания;

Определяем мощность электродвигателя:

N_{расч.ст.} = N_рез./з, (20)

где з = 0,8

N_{расч.ст.} = 2,6/0,8 = 2,1 кВт.

Выбираем токарный станок с ЧПУ и автоматической сменой инструмента АТ-450ПН, который имеет:

Мощность Nст.=37 кВт;

Частоту вращения шпинделя: n_min= 6, n_max= 1400;

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки l_max = 600 мм;

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки D_max= 800 мм (над станиной),D_max= 450 мм (над суппортом).

Размещено на Allbest.ru

...