Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Воронежский Государственный Технический Университет

Факультет автоматизации и роботизации машиностроения

Кафедра Технология машиностроения

Курсовой проект

По дисциплине: «Технология машиностроения»

Разработал: студент группы ТМ-041в Е. Д. Хоментовская

Руководитель проекта: О. Н. Кириллов

Воронеж 2009

Содержание

Введение

1. Общий раздел

1.1 Назначение, анализ конструкции детали

1.2 Анализ существующего технологического процесса

1.3 Изучение чертежа и анализ технологичности детали

2. Технологическая часть

2.1 Выбор типа производства

2.2 Выбор способа получения заготовки

2.3 Назначение технологических баз

2.4 Выбор способов обработки отдельных поверхностей

2.5 Разработка технологического маршрута

2.6 Выбор приспособлений

2.7 Расчет и выбор припусков

2.8 Расчет режимов резания

2.9 Схема контроля и требования к контрольно измерительной оснастке

3. Конструкторская часть

3.1 Постановка задачи. Исходные данные. Выбор типа приспособления

3.2 Выбор схемы приспособления и расчёт погрешности базирования

3.3 Расчёт сил закрепления заготовки

3.4 Выбор конструкции и размеров зажимных устройств

3.5 Вспомогательные устройства, направляющие и корпусные детали технологической оснастки

3.6 Описание работы приспособления

3.7 Выбор и описание контрольно-измерительного приспособления

3.8 Расчёт точности выполнения технологической операции и требуемой точности изготовления станочного приспособления

Заключение

Список литературы

Введение

Разработка нового изделия в машиностроении сложная комплексная задача, связанная не только с достижением требуемого уровня этого изделия, но и с приданием его конструкции таких свойств, которые обеспечивают максимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии на его разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Решение этой задачи определяется творческим объединением разработчиков новой техники-конструкторов и технологов и их взаимодействием на этапах разработки конструкции с его изготовителями и потребителями.

В реализации требуемых свойств изделий машиностроения определяющая роль принадлежит методам и средствам производства этих изделий. Детали узлы и другие компоненты машин чрезвычайно разнообразны, и для их изготовления необходимы материалы с самыми различными свойствами, а также технологические процессы, основанные на различных принципах действия.

В современном машиностроительном производстве не существует универсальных методов обработки, в равной степени эффективных для изготовления различных деталей из разных материалов. Каждый метод обработки имеет свою конкретную область применения, причём эти области нередко пересекаются так, что одну и ту же деталь можно изготовить различными методами. Поэтому выбор способа обработки деталей с учётом конкретных производственных условий связан с выбором оптимального метода из большого числа возможных, исходя из данных технико-экономических организаций, как по параметрам изготавливаемой детали, так и по условиям эксплуатации оборудования и инструмента.

Курсовой проект является первой большой самостоятельной работой будущего технолога, направленной на решение конкретных задач в области совершенствования технологии.

Исходными данными для разработки проекта являются:

- задание на курсовое проектирование;

- чертеж заданного изделия (общий вид узла, рабочий чертеж детали, согласно заданию);

- технические требования, предъявляемые к детали;

- режим работы и фонды времени работы оборудования и рабочих;

- объем выпуска заданных деталей.

В курсовом проекте необходимо выполнить:

-анализ конструкции и технических требований к детали; -анализ технологичности конструкции детали и определение типа производства; -выбор и обоснование вида заготовки и метода её получения; -выбор метода обработки поверхностей детали;

-разработку технологического маршрута и определение величин припусков на обработку;

-разработать технологический процесс изготовления детали;

-разработку методов контроля заготовок и деталей;

-разработку чертежа заготовки, схем обработки деталей, расчет и

конструирование станочного приспособления расчет зажимного устройства.

1. Общий раздел

1.1 Назначение, анализ конструкции детали

Корпус насоса является составной частью центробежного химического насоса, эксплуатируемого при температуре от -30° до +120°С при давлении 16 атмосфер.

В полости корпуса на валу располагается рабочее колесо (крыльчатка). Замысловатая конфигурация полостей насоса объясняется его назначением и гидравлическими характеристиками агрегата. Проточка выполненная в стенке корпуса (на чертеже - вид Ю) предусмотрена для снижения кавитации при входе жидкости на лопасти крыльчатки. На корпусе имеются два диффузора с разными по диаметру каналами ( вход - выход рабочей жидкости), которые заканчиваются фланцами - для подсоединения к трубопроводам. в основании и верхнем фланце имеются отверстия Е, переходящие в сквозные гладкие каналы. Через эти отверстия осуществляют промывку насоса и спуск рабочей жидкости перед ремонтом или разборкой агрегата. 8 отверстий М16 предназначены для болтового соединения корпуса насоса с корпусом ходовой части. На лапах корпуса выполнены 4 паза для крепления его к основанию агрегата. Для свободной посадки и удобства сборки предусмотрены фаски различного номинала.

Требования к точности и шероховатости всех функциональных и нефункциональных поверхностей указаны на чертеже.

Материал корпуса - коррозионно-стойкая сталь аустенитного класса.

Данная сталь содержит по ГОСТ 5632-72:

С (углерода) - 0,09…0,10%;

Cr (хрома) - 16,0…18,0%;

Ni (никеля) - 12,00…14,0%;

Тi (титина) - 0,7…1,0%;

M (молибден) - 2,00…3,00%.

Твердость стали составляет НВ270

Предел прочности 225 МПа.

Предел текучести 530 Мпа.

Габаритные размеры корпуса насоса - 127х340х281 мм.

Требования к точности и шероховатости всех функциональных и нефункциональных поверхностей указаны на чертеже.

Конструкция корпуса в целом технологична. При разработке единичных, рабочих технологических процессов изготовления подобных валов в условиях серийного и массового производства в качестве информационной основы вполне могут быть использованы типовые технологические процессы.

1.2 Анализ существующего технологического процесса

Анализируя существующий технологический процесс, необходимо выяснить: обеспечиваются ли все требования чертежа, правильность выбора баз, соответствие последовательности операций достижению заданной точности и т.д.

а). Соответствие метода получения заготовки данному масштабу производства.

В базовом технологическом процессе для изготовления корпуса насоса заготовкой служит отливка, выполняемая методом литья по выплавляемым моделям. Выбор заготовки вполне оправдан конфигурацией детали и типом производства. Отливка для заготовки корпуса универсальна и может применяться для изготовления различных моделей корпусов в рамках данного предприятия. Это возможно за счет правильно подобранной литниковой системы. На чертеже заготовки четко видно универсальное расположение питателя, что позволяет растачивать полость корпуса у бокового диффузора необходимой формы для каждого конкретного конструкторского решения.

б). Правильность выбора баз на всех операциях и соблюдение принципа единства баз.

В качестве технологической базы при токарной обработке используется наружная поверхность наружная поверхность фланца бокового диффузора, что позволяет обработать с одного установа всю внутреннюю полость данной детали.

Есть в этом варианте и недостатки. Не соблюдается принцип единства баз - технологическая и измерительная базы не совпадают, т. к. наружная поверхность фланца (ф170) является необработанной литейной поверхностью, т. е. черновой. Скорее всего это объясняется массой данной детали и невысокими требованиями к точности выполнения.

в).Соответствие последовательности операций достижению заданной точности детали.

Ответственные размеры данной детали расположены во внутренней полости корпуса. Учитывая назначение детали, способ задания и выполнения размеров, в целом последовательность операций соответствует достижению заданной точности.

г).Соответствие оборудования требованиям данной операции по точности, габаритным размерам, производительности.

В существующем технологическом процессе изготовления корпуса насоса применяется универсальное оборудование, которое соответствует требованию операций по точности, габаритным размерам детали и обеспечивает производительность требуемую по базовому варианту.

Но следует учесть, что оборудование используемое в данном технологическом процессе является устаревшим; при выполнении операций необходимо задействовать такое же количество оборудования и соответствующее количество станочников. Увеличение количества оборудования приводит к увеличению производственных площадей.

Следовательно, необходимо использовать гибкое оборудование, способное концентрировать операции в одну, позволяющее вести обработку профиля детали с одного установа, без дополнительных промеров и поднастройки, то есть следует рассмотреть варианты использования станков с ЧПУ.

д). Оснащённость операций высокопроизводительным режущим и измерительным инструментом. В базовом технологическом процессе при обработке детали используются:

- при токарной обработке резцы с наплавленным твёрдым сплавом(ВК8).

- при фрезеровании шпоночных пазов специальные фрезы из быстрорежущей стали(ВК8).

При сверлении отверстий в корпусе и во фланцах используется сверло из быстрорежущей стали(ВК8). Видно, что оснащённость операций высокопроизводительным инструментом достаточная для серийного производства. Учитывая предложения пункта (г), необходимость в использовании измерительных инструментов между операциями отпадает. При фрезеровании пазов на лапах корпуса используется специальное фрезерное приспособление, которое будет разрабатываться далее.

1.3 Изучение чертежа и анализ технологичности детали

Проведём анализ детали - корпус насоса. Корпус насоса, для которого будет разработан технологический процесс изготавливают из легированной конструкционной стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ5632-72.

Чертёж детали содержит достаточное количество размеров, а так же необходимых видов и сечений, позволяющих представить деталь.

Согласно [5], стр283 для центрирующих поверхностей при пониженных требованиях к соосности выбирают посадки Н8/h7 и Н9/f9. На чертеже размеры ф62,8, ф225 заданы по квалитету и полю допуска Н8 (+0,12 и 0,072 соответственно), ф200 - по Н9. Выбранная степень точности вполне отвечает требованиям конструкции, т. к. эти поверхности используются для центрирования с ответными поверхностями других детале-сборочных единиц, требование же по герметичности выполняется за счет использования уплотнительных колец.

Размер ф194Н12^(+0,115) имеет на столь высокие требования по точности, ввиду того, что данная поверхность не является посадочной и находится в внутренней полости корпуса насоса, т. е. в том месте, где располагается рабочее колесо агрегата.

Остальные размеры заданы по 14-мо квалитету точности, т. к. их назначении не требует столь строгого выполнения - поверхности свободные.

В заключение, можно сказать, что технические требования к детали содержат всю необходимую информацию, касающейся служебного назначения детали и сведения, относящиеся непосредственно к чертежу. Это позволяет сделать вывод, что технические условия к детали были основательно проработаны конструктором и соответствуют требованиям, предъявляемым к детали.

Согласно требованиям, предъявляемым к технологичности корпусных деталей можно отметить следующее:

1. Корпус имеет небольшой перепад размеров диаметров и пропорциональные габаритные размеры, что исключает повышение трудоемкости.

2. Ступенчатые поверхности располагаются по убывающим ступеням от что не требует сложной настройки станка.

3. Данная деталь не имеет закрытых, т. е труднодоступных для механической обработки поверхностей, что значительно облегчает работу технолога и станочника.

Исходя из выше сказанного, можно сказать, что деталь - корпус насоса отвечает требованиям технологичности. Материал изделия подобран верно, как с точки зрения его физико - механических свойств, так и с точки зрения его унификации, то есть замены его близкой по химическому составу марки стали.

Анализ чертежа показывает, что корпус имеет обрабатываемые поверхности, позволяющие осуществлять свободный подвод и отвод режущих инструментов при выполнении операций. Конструкция детали имеет достаточную жёсткость и не деформируется под действием сил резания.

2. Технологический раздел

2.1 Выбор типа производства

Для определения типа производства обычно пользуются соотношениями и рекомендациями, позволяющие установить его в зависимости от габаритных размеров, массы, годового выпуска.

Годовая программа выпуска детали корпус насоса N=1000 шт/год, масса 25кг. Деталь относится к группе средних деталей. По таблице 1 [1] выбираем тип производства - серийное.

Размер партии при серийном производстве:

,

где а - периодичность запуска (необходимость запаса деталей на складах) в днях. Принимаем а=10;

- число рабочих дней в году.

= 40,2 шт.

Принимаем для дальнейших расчетов п=40 шт.

Такое количество позволит каждый месяц запускать в производство по 2 партии: 40•12•2=960 шт. Соразмерив величину п с данными [6], будем считать производство среднесерийным и именно для условий такого производства в дальнейшем будем проектировать технологический процесс.

Выбор типа производства по данному методу обусловлен массой детали, ее габаритами, конструкцией. Исходя из [6] при одной и той же величине партии мелких и крупных деталей в первом случае это может быть (условно) -мелкосерийный тип производства, а во втором - среднесерийный, т. к. размеры и трудоемкость изготовления этих деталей значительно выше предыдущих.

2.2 Выбор способа получения заготовки

Способ получения заготовки устанавливается на основании чертежа детали в зависимости от материала, формы, размеров, а так же результатов анализа технических условий и программы выпуска изделия.

Выберем заготовку для корпуса исходя из минимума приведённых затрат. Материалом корпуса насоса является сталь 1017Н13М2Т ГОСТ5632-72, масса готовой детали 25 кг.

Для деталей сложной конфигурации (выбранная деталь таковой и является) применяют заготовки - отливки.

Анализируя табл. 1, стр. 117 [1], выбираем отливку, полученную методом литья по выплавляемым моделям.

Масса отливки до 0,15т - масса детали - 25 кг.

Материал - высоколегированные стали и сплавы, корозионно-стойкие стали.

Исходя из массы отливки - тип производства - серийный.

2.3 Назначение технологических баз

Выбор того или иного оборудования зависит преимущественно от наличия требуемого оборудования, оснастки, типа и формы организации производства, а так же требований чертежа, точности, шероховатости, массы и конфигурации детали.

Первой черновой технологической базой является наружная поверхность фланца бокового диффузора - ф170(ф165).

При дальнейшей обработке детали (на других операциях) в качестве базирующей поверхности используется внутренняя цилиндрическая поверхность полости корпуса - ф225Н8. Эта же поверхность будет измерительной базой при получении размеров ф200Н9, ф194Н12, Ф62,8Н8, ф53.

2.4 Выбор способов обработки отдельных поверхностей

Одним из наиболее важных вопросов при разработке технологического процесса является вопрос о правильности базирования детали на станке при обработке. От способа базирования детали в большей степени зависит точность ее обработки и трудоемкость изготовления. В разрабатываемом технологическом процессе на первой операции в качестве черновой базы используется наружная поверхность вала. При обработке всех цилиндрических поверхностей корпуса насоса в качестве базирующей используются черновая наружная поверхность фланца бокового диффузора - ф170 (ф165). Выбранное базирование обеспечивает обработку внутренней полости детали с одного установа. Требования по точности выполняются с использованием измерительной базы Ф225Н8.

С учетом требований чертежа по качеству и точности обработки поверхностей определим способы обработки и сведем их в таблицу.

2.5 Разработка технологического маршрута

Целью разработки технологического маршрута является обеспечение наиболее рационального процесса обработки детали заданной точности и качества. Данными для разработки маршрута является: метод получения заготовки, объём производственной программы, требования к точности и шероховатости поверхности. Анализ типового технологического процесса изготовления детали корпус насоса позволит установить, что механические операции выполняют как правило в следующей последовательности: сначала черновая (предварительная) обработка, затем чистовая, такая последовательность объясняется следующими соображениями: выполнение черновых операций обработки позволит выявить брак, а выполнение чистовой обработки в конце маршрута обеспечивает заданную точность, устранит погрешности, вызываемыми деформациями технологической системы от сил резания, сил закрепления, нагрева и перераспределения остаточных напряжений.

Воспользовавшись этими рекомендациями, на основе существующего технологического процесса обработки корпуса насоса составим эскизный вариант маршрута обработки детали (см. приложение). Разработанный технологический маршрут обработки включает в себя следующие механические операции:

- Операция 005 - токарная. На этой операции черновой базой является наружная цилиндрическая и плоская поверхности фланца бокового диффузора, т. е. ф170. Внутренняя цилиндрическая поверхность ф225Н8 является настроечной технологической поверхностью для создания поверхностей ф200Н9, ф194Н12, Ф62,8Н8, ф53.

Настроечной базой называется поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности, связанная с ними непосредственными размерами и образуемая при одном установе с рассматриваемыми поверхностями заготовки [7].

Настроечная база обычно связана непосредственным размером с опорной базой заготовки.

В нашем случае поверхность ф170 (опорная поверхность заготовки) является технологической базой для получения размера ф225Н8 только при обработке самой настроечной базы, с которой она связана непосредственным размером - размер 127.

- Операция 010 - токарная. На этой операции, также как и на последующей чистовой токарной обработке, в качестве технологической базы используется внутренняя поверхность корпуса - ф200Н9. Обработка бокового фланца - ф165, Ф87, Ф50.

- Операция 015 - сверлильная. Технологическими базами на этой операции является цилиндрическая поверхность фланца бокового диффузора - ф165 и его торец. Производится сверление и нарезание резьбы 8 отв. М16-7Н. Производится обработка элемента Е (см. чертеж) - сверление, нарезание резьбы, зенкерование.

- Операция 020 - сверлильная. Технологические базы: поверхности ф225Н8, Ф50 с упором в торец ф243. Обработка 4 отв. ф18Н15.

- Операция 025 - многооперационная. Технологические базы: поверхности ф225Н8, ф50, упор в торец ф243. Фрезерование поверхности бобышки в размер 87, Обработка элемента Е (см. чертеж) - сверление, нарезание резьбы, зенкерование.

- Операция 030 - фрезерная. Установочная база - торец ф243, технологическая база - цилиндрическая поверхность ф225Н8, расположение детали горизонтальное (см. эскиз). Фрезерование лап корпуса насоса.

- Операция 035 - контрольная. Проверка выполненных размеров.

- Операция 040 - испытательная (на прочность).

- Операция 045 - испытательная (на герметичность).

- Операция 050 - контрольная. Контроль на выявление трещин, царапин и др. повреждений.

2.6 Выбор приспособлений

Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, строгой регламентации длительности выполнения операций, расширению технологических возможностей оборудования, повышению безопасности работы и снижению аварийности.

В данном технологическом процессе на фрезерной операции воспользуемся для закрепления (базирования) детали в трехкулачковом патроне с встроенным пневмоцилиндром, клиновым самотормозящим центрирующим механизмом и устройством для регулирования кулачков.

2.7 Расчет межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки

Рассчитаем припуски на внутреннюю поверхность ф225Н8^+0,072 корпуса насоса.

При назначении способов обработки поверхностей необходимо подсчитать операционные припуски и допуски на промежуточные размеры. Установление оптимальных величин припусков и технологических допусков на размеры имеет существенное значение, так как с увеличением припуска на обработку возрастает ее объем, трудоемкость и себестоимость изготовления детали. Поэтому необходимо как можно точнее рассчитать и правильно назначить межоперационные припуски. Согласно принятому маршруту обработки внутренней поверхности корпуса данный размер получают предварительным и чистовым точением. Обработка ведется с базированием в самоцентрирующем патроне по наружной поверхности с упором по торцу. Заготовка - отливка, изготовленная методом литья по выплавляемым моделям. Масса заготовки 23 кг.

Суммарное значение пространственных отклонений в данном случае определяют по формуле

, где

с_см =у_А , у=1000 мкм (на чертеже А - размер детали 127 на чертеже)

с_кор=Дk•L₃, Дk=1 мкм на 1 мм.

с_кор=1•243=243 мкм

мкм

Величина остаточной кривизны после выполнения перехода обработкиопределяется по формуле

- кривизна заготовки

- коэффициент уточнения формы, для чернового точения =0,06, для чистового =0,05.

Остаточное пространственное отклонение после предварительного обтачивания:

=0,06•1029=61,7 мкм; после чистового точения: =0,05•61,7=3,085 мкм.

Погрешность установки заготовок в самоцентрирующем трехкулачковом патроне на переходе чернового обтачивания:

е_б=0 е_з=110 мм е_пр=0. Отсюда: е_у1=110 мм.

На переходе чистового обтачивания

е_у2=0,06 е_у1=0,06•110=6,6 мм

Максимальный припуск под предварительное растачивание:

мм

мм

Наибольший расчетный размер детали для отверстия по чертежу D_р3=225,072 мм.

Для перехода, предшествующего конечному, расчетный размер определяется вычитанием из наибольшего предельного размера расчетного припуска Z_min.

D_р2=225,07-0,325=224,75 мм.

D_р1=224,75-2,290=222,45 мм.

Наибольшие предельные размеры определяются для внутренних поверхностей вычитанием допуска из округленного наибольшего расчетного размера.

D_max3=225,07-0,07=225 мм

D_max2=224,75-0,460=224,29 мм

D_max1=222.45-3.6=218.87 мм.

Предельные значения для каждого перехода определяются следующим образом:

максимальные значения припусков для внутренних поверхностей - это разность наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующих переходов

;

минимальные значения припусков для внутренних поверхностей - это разность наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующих переходов

.

Общий припуск

Правильность произведенных расчетов проверяется по формулам

6150-2620=(3600+460)-72

3530=3528(?3530)

Аналогично производится проверка для каждого перехода

710-320=460-72

390=388(?390)

5440-2300=3600-460

3140=3140

Расчет произведен верно. Полученные значения припусков, допусков и размеров представлены в табл.

Маршрут обработки	Элементы припуска, мм	Расчетный припуск	Расчетный размер Dp	Допуск у, мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм
	Rz	T	с	е	2Z			Dmax	Dmin
Заготовка	32	100	1029			222,45	3600	222,45	218,87
Обтачивание предварительное	50	50	62	110	2290	224,75	460	224,75	224,29	2300	5440
Обтачивание окончательное	12.5	25	3	6,6	325	225,07	72	225,07	225	320	710
							Общий припуск	2620	6150

Приведем схему расположения припусков и допусков на обработку внутренней поверхности корпуса диаметром 225мм с предельным верхним отклонением +0,072.

Рисунок 2.1 - Схема расположения припусков и допусков на обработку внутренней поверхности корпуса насоса .

2.8 Расчет режимов резания

Установим режимы обработки и рассчитаем мощность, необходимую для выполнения операции 010 - токарная. Выполняется на многоцелевом сверлильно-фрезерно-расточном горизонтальном станке высокой точности с инструментальным магазином и с комбинированной системой ЧПУ 2204ВМФ4. Операция выполняется за 1 установ за 2 перехода - черновое и чистовое растачивание. Технологическими базами являются наружная поверхность корпуса и торец бокового дуффозора. По табл. 2, стр. 409 [1] определяем величину подачи при черновой обработке конструкционной легированной коррозионностойкой стали 10Х17Н13М2Т при обработке резцом с пластиной из твердого сплава ВК6М.

При предварительном обтачивании ( т. е. черновой обработке) внутренней поверхности корпуса с припуском под последующую обработку глубина резания равна припуску, т. е. t=1.15?1.2мм.

Подачу выбираем исходя из физико-механических свойств обрабатываемого материала и учитывая величину обрабатываемого размера детали: S=0,8 мм/об.

Скорость резания рассчитываем по формуле

=340, x=0.15, y=0,45, m=0,20.

Среднее значение стойкости инструмента при однострументальной обработке Т=30-60 мин [1]. Принимаем: Т=50 мин.

Общий поправочный коэффициент К_х на скорость резания представляет собой произведение отдельных коэффициентов

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

, где

К_г =1,0 ( для у_в=450-550МПа) - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости и показатель степени n_х.

у_в=530МПа

n_х=1

К_nх - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки

К_nх=0,8

К_uх - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента

К_uх=0,7

К_цu - коэффициент, учитывающий геометрию резца

При данной обработке используется резец 2112-0021 ВК8 ГОСТ18880

Сечение резца hxb=50x32

L=240мм, m=14, R=0,8, ц=10°.

К_цu=1,1

Итак,

х=0,9?144,5=130,05

Частота вращения шпинделя

мин^-1

Станок 2204ВМФ4 имеет бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя. Поэтому примем n= мин^-1

Чистовое точение ф225Н8^(+0,072)

Глубина резания равна припуску, т. е. t=0,46=0,5 мм, подача S=0,09 мм/об[1]

Табличное значение S=0,2. При R=0,8 S=0,2• R_S=0,2•0,45=0,09 мм/об

Скорость резания (с учетом интерполяции) х=180 м/мин.

Частота вращения шпинделя

мин^-1

Тангенциальная составляющая сил резания P_z (Н) при точении равна:

, где

С_р - коэффициент сил резания.

Для материала инструмента - твердый сплав ВК, при внутреннем продольном точении:

С_р =300, х=1; y=0,75; n= -0,15

Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение из ряда коэффициентов:

К_mp - учитывающий влияние механических свойств конструкционных сталей на силы резания

n=0,75

= 0,77

=0,89

=1

=1,0

=0,87

=0,6

P_z=10•300•1,2¹•0,8^0,75•130^-0,15=1040 Н

Мощность резания

Мощность главного привода станка 2204ВМФ47 равна 6,3 кВТ, что соответствует требованиям выполнения данной операции.

Режимы на остальные операции выбираем в соответствии с [1] и сводим их в таблицу. технологический станочный насос

№ опер.	D, L, мм	t, мм	S,мм/об	х, м/мин	n, мин-1	N, кВТ
1	2	3	4	5	6	7
005 Токарная Предварительное обтачивание Чистовое точение	ф225Н8-6	1,2 0,5	0,8 0,09	130 180	189 225	2,2 0,19
010 Токарная Предварительное обтачивание Чистовое точение	ф200Н9-24	2,5 1,5	0,9 0,08	121,43 180	193,35 286,6	3,99 0,55
015 Токарная Предварительное обтачивание Чистовое точение	ф62,8Н10-13	1,8 1,0	0,7 0,08	170 180	862 912,8	3,2 0,36

2.9 Схема контроля и требования к контрольно-измерительной оснастке

В данном технологическом процессе на каждой операции проводят контроль выполняемых размеров при помощи универсальных измерительных приборов. Измерительный инструмент выбирают в зависимости от вида измерительной поверхности, ее размера, величины допуска, погрешности измерения и времени требуемого на измерение. Применяют следующие контрольно-измерительные средства:

Операция 005 Токарная:

- штангенциркуль-глубиномер ШГ250-0,05ГОСТ162-80

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ 11-315-0,1 ГОСТ166-80

- нутромер НИ 160-250 ГОСТ868-82

- нутромер НИ 50-100 ГОСТ868-82

- пробка 8140-0126 ф225^+0,072 ГОСТ 14822

- часы индикаторные ИЧ10-0,01 ГОСТ577-68

Операция 010 Токарная:

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ 11-315-0,1 ГОСТ166-80

- часы индикаторные ИЧ10-0,01 ГОСТ577-68

- штангенциркуль-глубиномер ШГ250-0,05ГОСТ162-80

Операция 015 Многооперационная:

- штангенциркуль ШЦ 11-315-0,1 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

- часы индикаторные ИЧ10-0,01 ГОСТ577-68

Операция 020 Многооперационная:

- штангенциркуль-глубиномер ШГ250-0,05ГОСТ162-80

- штангенциркуль ШЦ11-250-0,05 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

Операция 025 Фрезерная:

- штангенциркуль ШЦ 11-315-0,1 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

- часы индикаторные ИЧ10-0,01 ГОСТ577-68

Операция 025 Сверлильная:

- штангенциркуль ШЦ 11-315-0,1 ГОСТ166-80

- штангенциркуль ШЦ1-125-0,1 ГОСТ166-80

- часы индикаторные ИЧ10-0,01 ГОСТ577-68

Рассмотрим более подробно контроль биения поверхностей, образованных при растачивании ф225, ф200 относительно цилиндрических поверхностей. Допустимое биение - 0,02 мм.

Измерительный щуп.

Характеристика:

1. Цена деления, мм 0,001

2. Диапазон измерения, мм 0….1

3. Допускаемая погрешность, мм 0,0018

4. Измерительное усилие, Н 0,02

5. Колебание измерительного усилия, Н .0,005

6. Габаритные размеры, мм 70х106х20

Так как точность изготовления вала не велика 0,025 мм, то отдельно расчета приспособлений на точность не требуется.

3. Конструкторская часть

3.1 Постановка задачи. Исходные данные. Выбор типа приспособления

Необходимо составить перечень данных для проектирования станочного приспособления для выполнения операции 025 - фрезерная.

Исходными данными являются:

Чертеж вала

Годовой объем выпускаемой изделия N=1000 шт.

Многоцелевой станок мод. 2204ВМФ47

Материал детали - сталь 10Х17Н13М2Т

Предполагаемая продолжительность выпуска изделия не менее 1 года.

Примем наиболее походящий тип приспособления в зависимости от коэффициента загрузки К_з и продолжительности выпуска изделий Т_п. Примем месячный фонд времени работы приспособления F_п?160 ч.

Т_шк=12,1 мин=0,2 ч.

Число повторений операций в месяц:

Коэффициент загрузки:

Тогда по [1] стр.647, табл. 9.2 в зависимости от Т_п и К_з подходит тип приспособления УНП (универсально-наладочное приспособление).

3.2 Выбор схемы приспособления и расчет погрешности базирования

Согласно технологическому процессу, операции и исходным данным, фрезерная обработка лап корпуса насоса производится на многоцелевой станок мод. 2204ВМФ47 концевыми фрезами. Инструменты попеременно вставляются в шпиндель станка, совершающего вращательное и поступательное движение. Таким образом, предусмотрена одноместная двухпозиционная схема обработки поверхности лап корпуса. Приспособление должно устанавливаться на стол станка и фиксироваться в определенном положении. При базировании заготовку следует лишать пяти степеней свободы.

Заготовка корпуса имеет предварительно обработанные цилиндрические поверхности, которые могут служить установочными базами. В качестве направляющей базы используем цилиндрическую базу ф200Н9, опорной - торец ф243 (см. рис. 3.2).

Так как корпус базируется в самоцентрирующем кулачковом патроне погрешность базирования будет равна нулю.

Рисунок 3.1 - Схема базирования корпуса

3.3 Расчет сил закрепления заготовки

При фрезеровании поверхности лап корпуса заготовка закрепляется в самоцентрирующем кулачковом патроне. Обработка ведется торцовой насадной мелкозубой фрезой со вставными ножами, оснащенными платинами из твердого сплава ВК8, ГОСТ 9473-80 .

d=40 мм - внутренний диаметр

D=125 мм - наружный диаметр фрезы

L=42 мм - высота инструмента

h=4мм - вылет зубьев фрезы над основанием фрезы

z=12 - число зубьев

Глубина резания t= h=4 мм; S=0,1, х=20 м/мин[1].

Рассчитаем все силы резания, возникающие при выполнении данной операции:

=825, x=1,0, y=0,75, u=1,1, q=1,3, w=0,2, К_mр=0,77

=9116,7 Н

Величины остальных составляющих сил резания определяем из соотношения с главной составляющей из табл.42, стр.292 [1].

Р_h= 0,3 Р_z=0,3•9116,7=2735,01 Н - горизонтальная (сила подачи);

Р_х= 0,9 Р_z=0,9•9116,7=8205,03 Н - вертикальная;

Р_y= Р_h=2735,01 Н - радиальная;

Р_х=0,5 Р_z=0,5•9116,7=4558,35 Н - осевая.

Схема сил резания представлена на рис. 3.1.

Рисунок 3.2 - Схема сил резания

При обработке на заготовку действует крутящий момент М_рез, стремящийся повернуть ее вокруг оси, и осевая составляющая усилия резания Р_х, направленная по оси и стремящаяся ее сдвинуть. Сила зажима определяется из равенства

Q_сумfR=kМ_рез

Отсюда

, где

- суммарная сила зажима всеми кулачками, Н;

f - коэффициент трения между поверхностями детали и кулачков;

R - радиус заготовки, мм;

k - коэффициент запаса (принимаем k=2,5 [1]);

М_рез - момент силы резания, Н•м;

М_рез= Р_z•l₁

М_рез=9116,7•0,08=729,336 Н•м

(0,08 - расстояние от точки контакта заготовки с кулачками до поверхности обработки в метрах)

=113953 Н

=37984 Н

Проверка:

Q_сумf?kР_х

Тогда:

113953•0,16?2,5•4538,35

18232?11346,9

3.4 Выбор конструкции и размеров зажимных устройств

Корпус зажимается в самоцентрирующем трехкулачковом патроне.Базовые поверхности обработаны с шероховатостью Ra 3.2. Деталь зажимается кулачками с силой Q=37984 Н. Производство среднесерийное с годовой программой выпуска N=2000 шт/год.

Для закрепления заготовки используется клиновой самотормозящий центрирующий механизм, который приводит в движение встроенный пневмоцилиндр, и устройство для регулирования кулачков.

Исходная сила на штоке:

, где

- потребная сила зажима всеми кулачками, Н;

µ₁ - коэффициент трения между кулачками и корпусом патрона;

µ₁ =0,15

ц - угол трения в клиновом сопряжении; ц=arctg µ₂= arctg0,1 (µ₂ - коэффициент трения);

К - коэффициент, учитывающий второстепенные (дополнительные) силы трения в патроне; К=1,05

в - угол наклона пазов в скользящей муфте;

а - вылет кулачка от его опоры до центра приложения силы зажима.

=11412 Н

Определим диаметр пневмоцилиндра по [1], стр. 92

, где

р=0,4 МПа=0,4•10⁶ Н/м² - давление в системе;

з ? 0,93 - механический КПД.

=0,20м=200мм

Найденное значение соответствует диаметру из нормального ряда пневмоцилиндров.

Погрешность закрепления заготовки при установке в самоцентрирующем трехкулачковом патроне е_з=0,075 мм.

3.5 Вспомогательные устройства, направляющие и корпусные детали технологической оснастки

Схема проектируемого приспособления проста, не вызывает затруднений и его эксплуатация. Заготовку массой 25 кг вручную устанавливают внутренней поверхностью, расточенной по ф200Н9 на предварительно выставленные по свободной посадке кулачки самоцентрирующего трехкулачкового патрона. Далее, расположив деталь с упором торца кулачков в торец ф243 и придерживая ее, включают подачу воздуха в пневмоцилиндр - заготовка зажимается в патроне. Отркрепление и съем детали осуществляется в обратной последовательности. Корпусом приспособления Плита из листа 35 ГОСТ 19903-74 Ст45 ГОСТ 1571-81.

Приводом приспособления служит мембранный пневмоцилиндр одностороннего действия, состоящего из передней и задней крышек, цилиндра и штока.

Приспособление крепится на столе при помощи болтового соединения с установкой упомянутой ранее плиты в Т-образный паз стола.

3.6 Описание работы станочного приспособления

Конструкция станочного приспособления (рис. 3.3) самоцентрирующий трехкулачковый патрон состоит из неподвижно закрепленного на торце бабки станка кольцевого воздухоприемника 1 и вращающегося патрона с встроенным цилиндром, установленного на шпинделе станка.

В две кольцевые канавки воздухоприемника помещены уплотнительные кольца 31 из маслостойкой резины, необходимые для предотвращения утечек сжатого воздуха в моменты его поступления в полости цилиндра. В каждом резиновом кольце имеются проходные отверстия, суммарная площадь которых составляет 40-50% от общей активной площади кольца.

При таком соотношении площадей сжатый воздух, поступающий в кольцевые канавки воздухоприемника через штуцеры в отверстиях К, плотно прижимает диафрагмы к концу планшайбы 2 патрона и тем самым автоматически обеспечивает необходимое уплотнение.

Между резиновыми кольцами 31 и торцом детали 2 после установки патрона на шпиндель должен обеспечиваться зазор в пределах от 0,5 до 1,0 мм. Кроме того, прилегающие к резиновым кольцам участки торца должны иметь чистую отполированную поверхность.

Вращающийся узел, закрепляемый на шпинделе станка, состоит из корпуса-цилиндра 3, в котором перемещается поршень 4. На правом торце корпуса имеются радиальные пазы, в которые вставлены ползуны 6 с вмонтированными в них винтами 7; винты служат для перемещения кулачков 8 с губками 9 при накладке патрона на обработку очередной партии деталей.

Рисунок 3.3 - Конструкция приспособления

Наличие центральной конической шестерни 11, связанной с тремя коническими шестернями 10, позволяет при вращении одного из трех винтов 7 производить одновременно перемещение всех кулачков.

Закрепление заготовки осуществляется при подаче воздуха в правую полость цилиндра 5. При этом поршень 4 перемещается влево и благодаря наличию угла наклона в 5° радиально перемещает пальцы 5, которые заставляют ползуны 6 и кулачки и губки 9 передвигаться от центра.

После закрепления воздух из правой полости выпускается в атмосферу, а заготовка удерживается в зажатом состоянии за счет самоторможения в клиновых парах поршень - пальцы.

Отжим производится подачей сжатого воздуха в левую полость цилиндра 3; при этом поршень и пальцы возвращаются в исходное положение, а кулачки отходят от заготовки.

Патрон легко устанавливается и снимается со шпинделя, так как между ним и воздухоприемником отсутствует жесткая связь

Патрон оставляет полость шпинделя открытой, что обеспечивает возможность обработки деталей из прутка. Наличие механизма для быстрой ручной переналадки кулачка делает его пригодным для использования в мелкосерийном и индивидуальном производстве.

3.7 Выбор и описание контрольно-измерительного инструмента

Для контроля данной детали применяется измерительная головка. Из автономных средств контроля информационной интерструктуры наибольшей универсальностью обладает измерительная головка, с помощью которой можно с высокой точностью и производительно контролировать положение и размеры аттестуемых поверхностей деталей, положение элементов станка.

Конструкция измерительной головки представлена на рисунке.

Рисунок 3.4 - Конструкция измерительной головки

В корпусе 2 расположен узел модульного преобразования, состоящий из двух незамкнутых шарниров. Базирующий грибок 10 первого шарнира, несущий измерительный наконечник 13, базируется на трех опорных шариках 11, размещенных в гнездах крышки 12. В верхней части грибка выполнено конусное гнездо 9, соприкасающееся с шариком 1, связанным посредством клеевого соединения с плунжером 7 второго шарнира. Крышка 4 обеспечивает точное направление поступательного перемещения плунжера и, являясь одновременно регулировочным элементом, создает необходимое измерительное усилие, посредством сжатия пружины 3. Замыкание шарика 1 плунжера 7 с конусным гнездом 9 грибка 10 производится пружиной 8. В обойме 5 размещен преобразователь 6 линейных перемещений, шток которого контактирует с плоской поверхностью плунжера 7. Конструкция головки полностью оптимизирована.

При соприкосновении наконечника с аттестуемой поверхностью детали сложное, произвольно направленное перемещение грибка преобразуется через шарик в поступательное перемещение плунжера, фиксируемое стандартным измерительным преобразованием.

Простота конструкции головки, наличие в составе узла модульного преобразования обеспечивают универсальность ее работы как технического средства контроля.

3.8 Расчет точности выполнения технологической операции и требуемой точности изготовления станочного приспособления

Погрешность выполнения размера 160±0,4 зависит от величины погрешностей базирования, закрепления е_з и положения заготовки в приспособлении.

Расчет погрешности базирования составляет е_б=0 [2].

Расчет погрешности закрепления

=178 мкм=0,2 мм

Погрешность положения заготовки в приспособлении зависит от 3-х составляющих:

- погрешности изготовления приспособления е_п;

- погрешности установки приспособления е_с;

По рекомендации [4] принимаем е_п=0,01 мм, е_с=0,015 мм.

При этом погрешность, связанная с износом установочных деталей е_и=в?N^m, где N=2000 - число контактов заготовок с опорами в 1 год, в, m - эмпирический коэффициент и показатель степени.

е_и=0,3•200^0,5=13,41 мкм

Величина погрешности положения

=0,023 мм

Величина погрешности установки

=0,1516 мм

Допустимую величину погрешности установки в общем случае определим из формулы для подсчета суммарной погрешности:

, где

=0,8 мм - допуск выполняемого размера детали;

=0,04 - суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических погрешностей станка;

=0,0098 - погрешность, вызываемая упругим отжатием системы СПИД;

=0,01 - погрешность настройки станка;

=0,006 - погрешность от размерного износа инструмента;

=0 - погрешность обработки, вызываемая тепловыми деформациями системы.

Тогда

=0,76 мм

=0,1516мм, =0,76 мм

Для принятой схемы установки соблюдается неравенство ? , значит точность оснастки считаем достаточной.

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан технологический процесс изготовления корпуса насоса. Был выбран наиболее оптимальный метод получения данной детали, исходя из данных технико-экономических ограничений. Определили тип производства, установили расчетно-аналитическим способом припуски на обработку поверхностей, на остальные поверхности припуск выбран табличным методом. Рассчитали и выбрали режимы резания. Разработали конструкцию приспособления, рассчитали силу зажима заготовки, произвели расчет зажимного механизма и определили исходную силу зажима. Оборудование участка позволяет вести серийный выпуск деталей. Для обеспечения полной загрузки оборудования на данных станках будет производиться выпуск подобных деталей.

Список литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя: в 2т./Под редакцией А. Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова - М.: Машиностроение, 1985.

2. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Под редакцией Горбацевича. Вышейшая школа, Минск,1975.

3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/Под редакцией А. А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988.

4. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков - М.: Машиностроение, 1975.

5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: т.1, 7-е издание., перераб. и доп. - М.: Машиностроение,1992.

6. Егоров М. Е. Технология машиностроения - М.: Высшая школа, 1976.

7. Маталин А. А. Технология машиностроения - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985.

Размещено на Allbest.ru

...