Разработка технологической операции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Разработка технологической операции

1.1 Выбор метода обработки поверхности и расчет массы детали

1.2 Схема базирования детали

1.3 Выбор оборудования и режущего инструмента

1.4 Расчет режимов резания

1.4.1 Расчет длины рабочего хода

1.4.2 Назначение подачи на оборот

1.4.3 Определение периода стойкости инструмента по нормативам

1.4.4 Расчет скорости резания и числа оборотов шпинделя

1.4.5 Расчет основного машинного времени обработки

1.5 Нормирование технологической операции и определение типа производства

2. Разработка конструкции станочного приспособления

3. Расчет станочного приспособления на точность

4. Расчет усилия зажима

Список использованных источников

Приложение

1. Разработка технологической операции

1.1 Выбор метода обработки поверхности и расчет массы детали

Метод обработки уже определен заданием - сверление. Заданные чертежом сквозные отверстия диаметром 8.5 мм можно получить спиральным сверлом, с шероховатостью Ra=12,5 и 12,14 квалитетом размера. Чертеж детали представлен в графической части проекта.

Ориентировочную массу детали находим с помощью [6], суммируя и вычитая массы элементарных фигур, из которых состоит рассматриваемая деталь.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Схема к расчету массы детали

Масса детали: m_д=m₁+m₂+m₃+ m₄-m₅- m₆- m₇-m₈- (m₉Ч8)

Где:

m₁=0,8878 кг - масса участка Ш120Ч10 мм.

m₂=0,4560 кг - масса участка Ш86Ч7 мм.

m₃=0,2960 кг - масса участка Ш40Ч30 мм.

m₄=0,3468 кг - масса участка Ш75Ч10 мм

m₅=0,1110 кг - масса участка Ш60Ч5 мм

m₆=0,07705 кг - масса участка Ш50Ч5 мм

m₇=0,1464 кг - масса участка Ш25Ч38 мм

m₈=0,02775 кг - масса участка Ш30Ч5 мм

m₉=0,004 кг - масса участка Ш8Ч10 мм

m_д=0.8878+0.4560+0.2960+0.3468-0.1110-0.07705-0.1464-0.02775-(0.004Ч8)=1.5924 кг.

1.2 Схема базирования детали

Схема базирования детали в приспособлении должна обеспечивать точность механической обработки по форме, взаимному расположению поверхностей и размерам.

Схема базирования детали в приспособлении показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема базирования детали в приспособлении

Для придания заготовке ориентированного положения относительно основания приспособления установим её на гладком цилиндрическом пальце, плоскость основания лишает деталь трех степеней свободы. Поверхность, представленная в виде пальца, который находится внутри отверстия обрабатываемой детали, лишает деталь двух степеней свободы. Окончательное закрепление заготовки т.е лишение её пяти степеней свободы производтся путем поджима гайки со стороны торца заготовки.

1.3 Выбор оборудования и режущего инструмента

В качестве оборудования принимаем вертикально сверлильный станок 2М112, так как он является самым маломощным в своей группе и удовлетворяет условию по наибольшему диаметру обрабатываемого отверстия. При анализе технических характеристик станка по [5] видно, что подача шпинделя ручная, что в условиях производства отрицательно сказывается на производительности и усложняет условия труда рабочего, поэтому принимаем вертикально-сверлильный станок 2Н118:

§ Наибольший диаметр сверления, мм 18

§ Расстояние от торца шпинделя до стола, мм 50 - 650

§ Частота вращения шпинделя, мин^-1 180 - 2800

§ Количество ступеней частоты вращения шпинделя 9

§ Наибольшее перемещение шпинделя, мм 150

§ Подача шпинделя, мм/об 0,1 - 0,56

§ Количество ступеней подач 6

§ Мощность электродвигателя, кВт 1,5

§ Габариты станка, мм 910Ч550

В качестве режущего инструмента принимаем спиральное сверло 2300 - 2457 ГОСТ 10902 - 77. Закрепление сверла на станке осуществляется при помощи переходной втулки в шпинделе станка.

1.4 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания производим по [7] источнику.

1.4.1 Расчет длины рабочего хода L_р.х

L _р.х= L_рез+y+L_доп

Где: L_рез - длина резания, мм

y- величина подвода, врезания и перебега инструмента, мм y=y₁+y₂

L_доп - дополнительная длина хода, мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Схема для расчета длины рабочего хода

y=6 [7, стр. 159]

L _р.х=10+6=16 мм

1.4.2 Назначение подачи на оборот шпинделя станка

a) определение рекомендуемой подачи: по карте С-2,[7] стр. 82 для сверления отверстия диаметром 8,5 мм в стали 45 сверлом из быстрорежущей стали рекомендуемая подача S₀=0,17 мм/об.

b) Уточняем по паспорту станка: принимаем S_o=0.1 мм/об.

1.4.3 Определение периода стойкости инструмента по нормативам T, мин.

По карте С - 3 [7] период стойкости сверла определяется по формуле:

T=T_мЧл

где: Т_м - период стойкости в минутах машинной работы станка, Т_м=20 мин.

л - коэффициент времени резания каждого инструмента, равный отношению длины резания L_рез. этого инструмента к длине рабочего хода L_р.х

л= L_рез / L_р.х =10/16=0,625

Т=20Ч0,625=12,5 мин

1.4.4 Расчет скорости резания V, м/мин и числа оборотов шпинделя n, мин^-1

Определение рекомендуемой скорости резания по нормативам: по карте С - 4 [7]

V_табл = 24 м/мин

a) Расчет рекомендуемой частоты вращения шпинделя станка

n = (1000ЧV)/(рЧd)

n = (1000Ч24)/(3.14Ч8,5)=899,2 мин^-1

b) Уточнение частоты вращения шпинделя по паспорту станка:

Пределы частот вращения шпинделя 180 - 2800 мин^-1, число ступеней частот вращения - 9.

ц⁸=2800/180=15,5555555?15,6

в данном случае знаменатель ряда нестандартный

ц=15,6^1/8=1,40924

Пользуясь этим знаменателем, получаем ряд чисел частоты вращения шпинделя: 253,6636; 357,4735; 503,7668; 709,9295; 1000,4428; 1409,8946; 1986,8832; 2800

Принимаем:

n = 1000,4428 мин^-1

c) Уточнение скорости резания по принятой частоте вращения шпинделя:

V= (рЧdЧn)/1000

V=(3.14Ч8,5Ч1000,4428)/1000=26,69 м/мин

1.4.5 Расчет основного машинного времени обработки

t_м= L_р.х/(nЧS_o)

t_м= 16/(1000,4428Ч0,1) = 0,16 мин

Время на обработку всех восьми отверстий: t₈= t_мЧ8

T₈=0.16Ч8=1,28 мин.

1.5 Нормирование технологической операции и определение типа производства

Пронормируем операцию. Нормирование вспомогательных переходов выполним в виде таблицы 1.

Таблица 1. Нормирование вспомогательных технологических переходов.

	Содержание технологических переходов	Тв. мин
1	Взять деталь установить, в кондукторе, снять деталь и отложить	0,063
2	Закрепить и открепить деталь	0,11
3	Перевернуть приспособление в рабочее положение	0,04
4	Переместить кондуктор под сверло	0,04
5	Подвести сверло в вертикальном направлении	0,01
6	Включить станок кнопкой	0,01
7	Включить подачу рукояткой	0,02
8	Сверлить отверстие диаметром 8,5 мм на сквозь	0,1
9	Выключить подачу рукояткой	0,02
10	Вывести сверло из отверстия	0,015
11	Выключить станок кнопкой	0,01
12	Очистить приспособление от стружки щеткой	0,05
13	Переместить кондуктор под сверло	0,04
14..22	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
23	Переместить кондуктор под сверло	0,04
24…32	Повторить переходы с 5 … 12	0,2,35
33	Переместить кондуктор под сверло	0,04
34..42	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
43	Перевернуть приспособление в рабочее положение	0,04
44	Переместить кондуктор под сверло	0,04
45…53	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
54	Переместить кондуктор под сверло	0,04
55…63	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
64	Переместить кондуктор под сверло	0,04
65…73	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
74	Переместить кондуктор под сверло	0,04
75…83	Повторить переходы с 5 … 12	0,235
	Итого	2,453

Оперативное время:

Т_оп. = Т_о+Т_в=1,28+2,453=3,733

В таблице не учтено время на измерение детали, т.к. оно перекрывается машинным временем.

Время на технологическое обслуживание рабочего места определяется временем, необходимым для замены режущего инструмента - сверла. Время смены сверла - 0.3 мин.

При периоде стойкости сверла Т_м = 20 мин. время технического обслуживания на 1 деталь составит:

Т _тех = (ТоЧt_см)/ Т _н =(1,28Ч0,3)/20= 0,0192 мин

Время на организационное обслуживание (на раскладку инструмента в начале смены и уборку в конце работы, чистку и смазку станка, на осмотр и опробование станка, уборку станка в конце работы) должно быть учтено. Это время определяется в процентах от оперативного времени.

Т_орг=3,733/100=0,03733 мин

Время на отдых и личные надобности устанавливается также в процентах от оперативного времени:

Т_отд =(3,733Ч7)/100=0,26131 мин

Таким образом, штучное время:

Т_шт = Т_о+Т_в+Т_орг+Т_отд+Т_тех=1,28+2,453+0,0192+0,03733+0,26131= 4,05084 мин

Определим штучно - калькуляционное время.

Размер партии:

n=(NЧa)/F

где: N - годовая программа (15 тыс. штук)

Принимаем периодичность запуска деталей а=6 дней

n = (15000Ч6)/4015 ? 22 детали

Т_ш.к=Т_п.з/n +Т _ш.т Т_п.з=5 мин

Т_ш.к= 5/22 +2,34089=2,568162 мин

Расчетное количество станков для выполнения операции составит

m_р= Т_ш.к/t_в

где: t_в- такт выпуска

t_в=(F_дЧ60)/N= (4015Ч60)/15000=16,06

Тогда:

m_р =2,568162/16,06=0,1599 - принимаем 1 станок.

Тогда фактический коэффициент загрузки оборудования:

з_з.ф= m_р /m _пр

з_з.ф= 0,1599 /1=0,1599

Следовательно, станки должны быть дозагружены до значения нормативного документа: коэффициент загрузки оборудования равен 0.75ч0,8 (принимаем 0.8).

Число операций на этих рабочих местах определяется как:

О=n_з.н/n_з.ф=0,8/0,1599=5,003

Коэффициент закрепления операций:

К_з.о.=?О/?Р=(5,003+5,003)/(1+1)=5,003 [8 стр. 13]

что соответствует значению для крупносерийного производства.

2. Разработка конструкции станочного приспособления

Прежде всего, проанализируем чертеж изготавливаемой детали. Согласно чертежа и заданного условия работы - сверления восьми отверстий, а также программы выпуска деталей можно предположить, что приспособление должно удовлетворять следующим условиям:

· Обеспечивать достаточное усилие зажима заготовки;

· Обеспечивать заданную точность обработки отверстий;

· Простоте обслуживания.

· Обеспечивать быструю смену заготовок в приспособлении и др.

Исходя из вышесказанного, первоначально определяем, каким образом обрабатываемая заготовка будет закреплена в приспособлении и скольких степеней свободы она будет лишена.

Для придания заготовке ориентированного положения относительно основания приспособления установим её на гладком цилиндрическом пальце, один конец которого будет запрессован в корпусе кондуктора, а на другом его конце будет нарезана резьба. Резьба необходима для того, чтобы надежно закрепить заготовку и обеспечить плотное прилегание второй половины корпуса при сверлении отверстий с другой стороны заготовки. Резьба также обеспечивает быструю смену заготовок в кондукторе посредством отпуска крепежной гайки и удаления быстросменной шайбы. В случае если резьбовое зажимное устройство не обеспечит необходимого зажимного усилия или необходимой тонности кондуктора, то возможна установка пальца с разжимным элементом в виде цанги или гидропластмассы. О необходимости такой установки будут говорить расчеты зажимного усилия и расчеты точности приспособления.

При расчете длины опорного пальца исходим из соотношения длины заготовки, суммарной толщины верхней и нижней половины корпуса кондуктора, а также толщины быстросменной шайбы и длины нарезанной на опорном пальце резьбы с учетом необходимой величины выступа резьбы за край гайки. поверхность обработка деталь технологический

При выборе зажимной гайки необходимо учитывать, что её диаметр должен быть меньше чем диаметр опорного пальца. Это обусловлено тем, что снятие заготовки с кондуктора производится путем частичного отпуска зажимной гайки, снятия разрезной шайбы и последующего удаления верхней части корпуса, и только после этого возможно удаление самой заготовки.

Для того, чтобы установить кондуктор непосредственно на станке, воспользуемся опорными ножками, выбор их произведем по ГОСТ 12204-72. При их выборе руководствуемся следующими требованиями:

· Опорные ножки должны иметь достаточную длину для предохранения крепежных элементов кондуктора от механического повреждения;

· Опорные ножки не должны мешать в процессе обработки;

· Опорные ножки должны обеспечить устойчивое положение кондуктора при обработке отверстий на станке;

Опорные ножки закрепляются лишь в одной кондукторной плите посредством гайки с широкой опорной поверхностью, это обусловлено необходимостью быстрой смены заготовок.

Поскольку объем выпуска деталей не велик (6000 штук) то использование быстросменных кондукторных втулок не целесообразно, поэтому в кондукторе используем постоянные кондукторные втулки. Их подбор осуществляем исходя из ГОСТ-а и диаметра отверстия, которое необходимо получить в заготовке. Число кондукторных втулок соответствует числу получаемых в заготовке отверстий.

3. Расчет станочного приспособления на точность

При расчете точности станочного приспособления необходимо определить погрешности изготовления и сборки элементов приспособления от параметров заданных на чертеже, а именно:

§ Допуск на отверстие детали Ш25Н8

§ Допуск на межосевое расстояние отверстий Ш60±0,1

Ш105±0,1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Схема для расчета точности кондуктора

Изобразим схему для выполнения расчета точности кондуктора, на которой покажем элементы, определяющие положение и направление движения инструмента - кондукторные втулки. Выбираем втулки для сверл, допуск на диаметр отверстий кондукторных втулок для прохода сверл по посадке g5. Допуск на неточность изготовления сверла диаметром 8,5 мм составляет - 0.011 (ГОСТ 13779 - 77).

Построим поля допусков для определения погрешности S₁ возникающей между сверлом и кондукторной втулкой.



S₁=0.008+0.011=0.019 мм.

Построим поля допусков для определения погрешности S₂ возникающей между пальцем и обрабатываемой деталью.

S₂=0.021+0.013=0.034 мм.

Определим допустимую погрешность изготовления кондуктора обеспечивающего получение размера 60 ± 0,1 мм.

Половина допуска на расстояние между центрами отверстий д, при условии, что середины полей допусков в деталях и кондукторной плите совпадают, определится по формуле:

д?[д₁ - (?S+?e)]

где: д₁ - допуск на расстояние между осями отверстий в деталях

д₁ = 0,1 мм

Следует отметить, что в приведенном расчете приняты наибольшие значения зазоров и эксцентриков, при этом взята их арифметическая сумма - случай, вероятность которого составляет 1/10¹⁶. Даже в том случае, если изготавливается один экземпляр приспособления, все вышеуказанные зазоры и эксцентриситеты, являясь векторными величинами, могут занимать неопределенное положение в пространстве, поэтому следует производить их геометрическое сложение:

?S+?e= (0.019²+0.034²+0.002²)=0.039

Тогда:

д?[д₁ - (?S+?e)] = 0,1 - 0,039= 0,061

Данный допуск свидетельствует о том, что разработанный кондуктор обеспечивает необходимую точность обработки отверстий.

Практически при назначении допуска на межосевое расстояние можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в справочной литературе [8 стр. 17]. В кондукторах для обработки сквозных отверстий под болты и неточных отверстий под резьбу допуски на координирующие размеры брать в пределах ±0,05…±0,1 мм.

4. Расчет усилия зажима

Для обеспечения надежного закрепления детали необходимо чтобы с помощью зажимных элементов базовые детали были прижаты к опорным элементам.

При выполнении сверления возникают крутящие моменты и осевые силы. Определим их значение:

M_кр=10ЧС_мЧD^дЧS^yЧК_р

Где: M_кр - крутящий момент (Н/м);

С_м - коэффициент (0,0343);

D - диаметр сверла (8,5 мм);

д - показатель степени (2,0)

S - подача (0,1 мм./об)

y - показатель степени (0,8)

Р₀=10ЧС_рЧD^дЧS^yЧК_р

где: Р₀ - осевая сила;

С_р - коэффициент (68);

D - диаметр сверла (8,5 мм);

д - показатель степени (1.0)

S - подача (0,1 мм./об)

y - показатель степени (0,7)

К_р - коэффициент;

Значения подачи и поправочных коэффициентов выбираем по [7 стр.].

Значение коэффициента К_р рассчитывается по формуле:

К_р=(х_в/750)ⁿ

где: х_в - предел твердости материала (598 мПа)

n - показатель степени (0,75)

К_р=(598/750)^0,75=0,844

Определим значение крутящего момента:

M_кр=10Ч0,0345Ч8,5²Ч0,1^0,8Ч0,844= 0,345Ч72,25Ч0,1584Ч0,844=3,35 НЧм

Рисунок 4. Схема действия крутящих моментов и сил резания

Для расчета силы резания рассмотрим несколько вариантов (см. рисунок 4). Из рисунка видно, что максимальный крутящий момент будет достигнут когда плечо r максимально. Тогда сила резания Р_Z3 которая соответствует данному моменту равна:

Р_Z3= М_кр/r

Где: r - плечо силы резания

r=0.03+0.00425=0.03425 м

Р_Z= 3,35/0,03425=97,8102 Н

Определим значение осевой силы:

Р₀=10Ч68Ч8,5¹Ч0,1^0,7Ч0,844= 680Ч8,5Ч0,1584Ч0,844=973,35 Н

Усилие зажима W должно быть больше или равно произведению момента резания (произведение силы Р_z на плечо r) на коэффициент запаса К и деленного на плечо приложения зажимного усилия.

W = (P_zЧrЧK)/l

К = К₀ЧК₁ЧК₂ЧК₃ЧК₄

К₀ - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев (1,5);

К₁ - для чистовой заготовки (1,0)

К₂ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента (1,0).

К₃ - постоянство силы зажима (1,3)

К₄ - коэффициент учитывающий удобство зажима (1,0)

К=1,5Ч1,0Ч1,0Ч1,3Ч1,0=1,95

l=0.02 м

Тогда:

W = (97,8102Ч1,95Ч0,03425)/0,02=326,625 Н

При плече силы резания равном:

r=0.0525 0.00425=0.05675 м

Р_Z= 3,35/0,05675=59,0308 Н

Зажимное усилие будет составлять:

W= (59,0308Ч1,95Ч0,05675)/0,02=326,625 Н

Исходя из этих равенств видно, что усилие зажима остается постоянным.

Поскольку максимальное усилие зажима, которое развивает винтовой зажим с гайкой М10 имеющей широкий опорный торец равно 3700 Н то исходя из полученного равенства, мы видим, что расчетное усилие зажима не превышает максимально допустимое значение усилия зажима, а следовательно обеспечивает необходимое усилие зажима заготовки.

Список использованных источников

1. Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений. Справочное пособие. Мн., Беларусь, 1991.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3-х т. Т.1. М., Машиностроение, 1980.

3. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. Справочник. Л., Машиностроение, 1987

4. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения . 4-е изд., перераб. и доп. Мн., Вышэйшая школа, 1983.

5. Методические указания по разработке заданий к курсовым проектам по технологической оснастке и технологии машиностроения. Составители: А.Ф. Горбацевич, С.А. Иващенко, В.В. Жданович. Мн., БНТУ, 2003

6. Поливанов П.М. Таблицы для подсчета массы деталей и материалов. Справочник. 9-е изд., исправ. и доп. М., Машиностроение, 1980.

7. Режимы резания металлов. Справочник под ред. Ю.В. Барановского, 3-е изд, перераб. и доп. М Машиностроение, 1972.

8. Методическое указание по выполнению курсовых проектов по курсу “Проектирование станочных приспособлений”. Составитель: Горбацевич А.Ф. БПИ, 1985

Размещено на Allbest.ru

...