Процесс изготовления детали "Вал"

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал»

Выполнила обучающаяся:

Цыганчук Ксения Владимировна

Северодвинск 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ 

деталь вал технологичность конструкция

Введение

1 Описание проектируемой детали «Вал»

1.1 Назначение и техническая характеристика проектируемой детали «Вал»

1.2 Характеристика свойств и химического состава материала детали «Вал»

1.3 Отработка конструкции детали «Вал» на технологичность

2 Проектирование технологического процесса изготовления детали «Вал»

2.1 Определение типа производства и его краткая характеристика

2.2 Расчет параметров двух способов получения заготовки

2.3 Технико-экономический выбор способа получения заготовки

2.4 Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал»

2.5 Определение припусков на одну поверхность заготовки табличным методом

2.6 Краткая характеристика применяемого металлорежущего оборудования

2.7 Расчет режимов резания и технической нормы времени аналитическим

методом для одной операции

2.8 Выбор режимов резания и технической нормы времени для операции с ЧПУ по нормативам

2.9 Таблицы режимов резания и технической нормы времени для всех операций

3 Конструирование резца токарного сборного

3.1 Назначение и описание конструкции проектируемого инструмента

3.2 Расчет и выбор конструктивных и геометрических параметров проектируемого инструмента

Заключение

Список использованных источников

Приложени

ВВЕДЕНИЕ

В машиностроении большое внимание уделяется разработке и внедрению эффективных технологических процессов, механизации и автоматизации производственных процессов, повышение срока службы и надежности изделий и сокращении сроков и стоимости их изготовления.

Целью курсового проекта является систематизация и углубление знаний, формирование умений разработки технологического процесса изготовления детали «Вал».

Курсовой проект призван закрепить и расширить теоретические знания, полученные на лекциях и практических занятиях.

К задачам курсового проекта можно отнести такие, как технологический контроль рабочего чертежа; выбор способа получения исходной заготовки; выбор технологических баз; разработка маршрута обработки; проектирование технологического процесса, расчет припусков и операционных размеров для ряда технологических переходов, выбор оборудования и технологической оснастки, расчет режимов резания, расчет норм времени, конструирование инструмента.

В курсовом проекте возникает ряд задач, которые могут быть решены с применением ПК в системах автоматизированного проектирования (САПР): выполнение чертежей в САПР КОМПАС и разработка комплекта технологической документации в САПР ВЕРТИКАЛЬ.

Объектом изучения является технологический процесс.

Предметом исследования является изготовление деталей «Вал».

Курсовой проект состоит из пояснительной записки, графической части и комплекта технологической документации.

Пояснительная записка включает введение, основную часть, заключение, список использованных источников.

Графическая часть курсового проекта представлена чертежами детали, заготовки, маршрутом обработки, операционным эскизом, расчетно-технологической картой, сборочным чертежом сборного резца.

Комплект технологической документации содержит титульный лист, маршрутную карту и операционные карты, выполненные на бланках в соответствии со стандартами ЕСТПП.

1. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ДЕТАЛИ «ВАЛ»

1.1 Назначение и техническая характеристика проектируемой детали

Была использована литература [8], [10], [16].

Деталь - вал, является телом вращения с габаритными размерами - 220х100мм. Основное назначение валов - передача крутящего момента от привода к другим частям механизма. Валы получили широкое применение в конструкциях различных машин. При выборе валов необходимо учитывать нагрузки, действующие на вал, поскольку, если напряжения на валу будут критическим произойдет его разрушение. А разрушение вала может привести к тяжелым последствиям для всего механизма, где он установлен.

Наибольший диаметр вала 100 мм, а наименьший диаметр 85 мм. Вал выполнен ступенчато. Вал имеет 5 ступеней, пять фасок и два шпоночных паза, предназначенных для соединения вала с деталью.

Рисунок 1 - Деталь «Вал»

Вал выполнен из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Эта сталь относится к классу конструкционных легированных. Назначение стали: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

К валу предъявляются следующие технические требования, обеспечивающие его работоспособность:

- Обеспечение соосности опорных шеек.

- Обеспечение допуска торцевого биения опорных торцов и буртиков.

-Обеспечение требуемой точности сопрягаемых поверхностей.

-Обеспечение параметров качества для реализации заданных эксплуатационных свойств.

-Обеспечение допуска радиального биения функциональных поверхностей и вспомогательных конструктивных элементов.

-Обеспечение допуска отклонения от круглости опорных шеек и функциональных поверхностей.

-Обеспечение допуска профиля продольного сечения.

1.2 Характеристика свойств и химического состава материала детали

Для изготовления детали «Вал» применяется конструкционная легированная сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Проанализируем его свойства и химический состав.

Таблица 1-Химический состав в % стали 40Х

C	Si	Mg	Ni	S	P	Cr	Cu
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,8-1,1	до 0,3

Таблица 2-Механические свойства стали 40Х

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	у0,2 ,МПа	ув,МПа	д5, %	ш, %	KCU, Дж/м2	HB
Пруток ГОСТ 4543-71
Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	25	780	980	10	45	59

Таблица 3-Физические свойства стали 40Х

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
Модуль нормальной упругости, E, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50
Плотность, r, кг/см3	7820	7800	7770	7740	7700	7670	7630	7590	7610	7560	7510	7470	7430
Коэффициент тепло-проводности l,Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	26.7	28	28.8
Уд. электросопротивление (R 10 9 Ом·м)	210	285	346	425	528	642	780	936	1100	1140	1170	1200	1230
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	466	508	529	563	592	622	634	664

Таблица 4-Технологические свойства

Температура ковки	Начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость	трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	В горячекатаном состоянии при НВ 163-168, ув = 610 МПа Kн тв.спл. = 0.20, Kн б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности	склонна
Флокеночувствительность	чувствительна

1.3 Отработка конструкции детали на технологичность

Анализ технологичности проводится, как правило, в два этапа: качественный анализ и количественный анализ. Качественная оценка технологичности основана на инженерно-визуальных методах оценки и проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам для достижения высокого уровня технологичности.

Деталь «Вал» изготавливается из материала Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 из проката. Внешняя поверхность детали имеет сложную конфигурацию, есть шпоночные пазы, фаски. Деталь не позволяет вести обработку всех поверхностей за один установ.

Деталь отвечает следующим требованиям технологичности:

- возможность максимального приближения формы и размеров заготовки к размерам и форме детали;

- возможность вести обработку проходными резцами;

- уменьшение диаметров поверхностей от одного торца к другому;

- жесткость вала обеспечивает достижение необходимой точности при обработке.

Количественная оценка технологичности основана на инженерно-расчетных методах, посредством которых определяют и сопоставляют расчетным путем численные значения показателя технологичности проектируемого изделия и соответствующего показателя конструкции детали, принятой в качестве базы для сравнения

Проведу оценку технологичности конструкции детали.

Изготовление детали «Вал» не является трудоемким. Поверхности легко доступны для обработки и контроля. Прокат является рациональным методом получения заготовки. Съем металла равномерен и безударен. Возможна обработка и контроль всех поверхностей при помощи стандартного режущего и измерительного инструмента. Деталь жесткая и не требует при обработке применения дополнительных приспособлений.

К унифицированным поверхностям относятся стандартные фаски, центровочные гнезда, зубчатые, шлицевые, шпоночные поверхности; гладкие цилиндрические и плоские поверхности, если их номинальный размер принадлежит одному из рядов номинальных линейных размеров и допуск размера назначен по квалитетам. Таким образом могу сделать вывод, что деталь «Вал» является простой.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ВАЛ»

Была использована литература [1], [2], [6], [9], [11-15].

2.1 Определяем тип производства и его краткая характеристика

Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичное, серийное, массовое). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента.

По массе детали Gg=11.51кг и годовому объему выпуска N=15000 шт. Принимаем тип производства среднесерийный.

Серийное производство -- тип производства, характеризующийся ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска.

В среднесерийном производстве размер партии детали определяется по формуле

,(1)

где ф- количество рабочих дней,

N-размер годовой партии выпуска,

t- число дней, на которое необходимо иметь запас заготовок на складе, принимаем t= 5

штук, принимаю

Количество партий деталей в год находим по формуле

,(2)

партий

2.2 Расчет параметров двух способов получения заготовки

В качестве заготовки для детали «Вал» рассмотрю два способа ее получения: прокат и штамповка.

Расчет заготовки из проката

Устанавливаю маршрут обработки наибольшего наружного диаметра в зависимости от заданной точности по квалитету h14. Назначаю по справочным таблицам припуски z, мм на диаметр и длину:

На Ш100 h14 припуск 2z = 6, на L=220 припуск z=1,8.

Нахожу диаметр заготовки Dз, мм по формуле

,(3)

где D - диаметр обрабатываемой детали, мм;

2z - общий припуск на обработку, мм

мм

Находим длину заготовки Lз, мм по формуле

,(4)

где L - длина обрабатываемой детали, мм;

мм

Выбираю необходимый размер проката и допускаемые отклонения Принимаю Ш

Принимаю L =

Рассчитываю объем заготовки Vз, (размеры с плюсовыми отклонениями) по формуле

,(5)

где Dз - стандартный диаметр проката, см

Lз - длина заготовки, см

Определяю массу заготовки Gз, кг, по формуле

,(6)

где с- плотность материала в кг/см3;для стали и чугуна с=0,0078

кг

Определяю расход материала Gзз, кг, по формуле

,(7)

где П - потери, 15% для проката, 10% - для штамповки

кг

Определяю коэффициент использования материала по формуле

,(8)

где Gд - масса детали, кг

Gзп - расход материала, кг

кг

Определяю стоимость заготовки Сз, руб., по формуле

,(9)

где См - стоимость 1кг материала заготовки, руб.

Сотх- стоимость 1 кг отходов, руб.

руб

Расчет заготовки штамповки

Определяю исходный индекс в зависимости от массы, группы стали, степени сложности и класса точности поковки.

Массу поковки Gпр, кг находим по формуле

,(10)

где индекс от 1,3 до 1,6 берется в зависимости от схожести детали с заготовкой по форме

Gд - масса детали, кг

кг

Определяю группу стали 40Х по таблице - М2;

Фигура - цилиндр;

Определяем массу фигуры Gф, кг по формуле (5), (6)

,

кг,

кг

Отсюда следует, что мы имеем степень сложности С1 и класс точности Т3 (зависит от оборудования), исходный индекс - 12.

Назначаю припуски z на размеры в зависимости от исходного индекса

Ш 90мм, z = 1,9 мм;L78мм, z = 1,4мм;

Ш 100мм, z = 1,5мм;L102мм, z = 1,5мм;

Ш 90мм, z = 1,9мм;L40мм, z = 1,4мм.

Для L40мм и L78мм , принимаем z = 1,5мм.

Рассчитываю размеры заготовки D и L, мм по формулам (3) и (4)

, принимаем 94мм,

мм,

мм, принимаем 94мм,

мм,

мм,

мм.

Округляю размеры заготовки до 0,5 мм, определяем допуски на размеры по таблице.

ПринимаюШ, Ш, L, L, L.

Рассчитываю объем заготовки Vз, , для этого условно разобью ее на три части и для каждой части найду объем по формуле (5)

,

,

.

Объем всей заготовки Vз, найдем по формуле:

,(13)

Расчет массы заготовки Gз, кг нахожу по формуле (6)

кг

Рассчитываю расход материала Gзп, кг нахожу по формуле (7)

кг

Рассчитываю коэффициент использования материала Ким по формуле (8)

Определяю стоимость заготовки Сз, руб по формуле (9)

руб

2.3 Технико-экономический выбор метода получения заготовки

Экономический эффект по использованию материала Эм, руб. рассчитываю по формуле:

(14)

где Gзп1, Gзп2- расход материала, полученный первым и вторым способом, кг.

N -- годовая программа выпуска, шт, N=15000

руб.

Экономический эффект по использованию материала можно оценить в денежном выражении, умножив на стоимость 1 кг материала заготовки с большей массой (берем прокат), руб.

руб.

Экономический эффект изготовления заготовки Э, руб. в зависимости от выбранного варианта рассчитываю по формуле

(15)

где Сз1, Сз2 - стоимость заготовки, полученной первым и вторым способом, руб.

руб

Таблица 7- Технико-экономический выбор способа получения заготовки

Показатели для сравнения	Метод получения заготовки
	прокат	штамповка
Масса детали, кг	11,51	11,51
Масса заготовки, кг	16,9	17,27
Коэффициент использования материала	0,59	0,75
Стоимость заготовки, руб	224,58	604,21
Годовая экономия материала, руб	-	871500
Экономический эффект изготовления заготовки, руб	5694450	-
Наиболее выгодный вариант	ПРОКАТ

Вывод: технико-экономические расчеты показывают, что заготовка - штамповка более экономична по использованию материала, но заготовка из проката дешевле и более экономична, поэтому принимаем заготовку из проката.

2.4 Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал»

005 Заготовительная

1. Отрезать заготовку из проката Ш110 мм длиной 225 мм.

Оборудование: станок дисковый отрезной Exact Cut MAC 205

005К Контрольная

1. Контролировать в объеме операции 005.

010 Фрезерно-центровальная

1. Фрезеровать торцы вала в размер 220

2. Сверлить центровое отверстие А10 с двух сторон.

Оборудование: фрезерно- центровальный станок МР 76

Приспособление: опоры призматические ГОСТ 16879-71.

Режущий инструмент: фреза торцевая Р6М5 ГОСТ 1695-80, Сверло центровочное А10 ГОСТ 14952-75. Р6М5

Контрольно-измерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-11-250-0.05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-1-125-0.01 ГОСТ 166-89.

010к Контрольная

1. Контролировать в объеме операции 010.

015 Токарная

1. Точить Ш100 мм до кулачков предварительно.

2. Точить Ш100 мм до кулачков окончательно.

3. Точить Ш90u8 предварительно на длину 90 мм с припуском под чистовую обработку до Ш97 мм.

4. Точить Ш 90к6 мм предварительно на длину 40 мм с припуском под шлифование до Ш90,5, с обеспечением r1.

5. Точить фаску 2х45°.

Оборудование: токарно-винторезный станок TRENS SN50

Приспособление: центр станочный вращающийся ГОСТ 8742-75, патрон трехкулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 2675-80

Режущий инструмент: Резец проходной упорный Т5К10 ГОСТ 18879-73, резец проходной отогнутый 45° Т5К10 ГОСТ 18877-73

Контрольно-измерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-1-125-0.1 ГОСТ 166-89, , Угломер типа 1 ГОСТ 5378 -88, образец шероховатости поверхности Ra 6,3 ГОСТ 9378-93.

015к Контрольная

1. Контролировать в объеме операции 015.

020Токарная с ЧПУ

1.Точить Ш90к6 с фаской 2х45°предварительно с припуском под шлифование до Ш90,5 на длину 78 с обеспечением r1.

2. Точить Ш85u8 с фаской 2х45° на длину 48 окончательно.

3. Точить Ш96 u8, выдерживая длину 90 окончательно, с обеспечением r1.

Оборудование: Токарный станок с ЧПУ модели AOCUWAYUL 15

Приспособление: патрон самоцентрирующийся трехкулачковый ГОСТ 2675-80, центр станочный вращающийся ГОСТ 8742-75.

Режущий инструмент: резец проходной упорный прямой с пластиной из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18879-73, резец СМП с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 19046 - 80.

Контрольно-измерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-1-125-0.1 ГОСТ 166-89, калибр-скоба ГОСТ 24851--81, угломер типа 1 ГОСТ 5378 -88, образцы шероховатости поверхности Ra 6,3 и Ra 3,2 ГОСТ 9378-93.

020К Контрольная

1.Контролировать в объеме операции 020

025Фрезерная

1.Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм

2.Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм

Оборудование: Станок фрезерный 692Д

Приспособление: тиски станочные винтовые самоцентрирующиеся с призматическими губками для круглых профилей ГОСТ 21168-75.

Режущий инструмент: Фреза шпоночная , режущая часть Р6М5 ГОСТ 9140-78 тип 1, с цилиндрическим хвостиком.

Контрольно-измерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-1-125-0.1 ГОСТ 166-89, радиусометр ГОСТ 4126-82, калибр-призма шпоночная ГОСТ 124114-80

025К Контрольная

1.Контролировать в объеме операции 025

030 Термическая

1. Закалить деталь до 30…35 .

Оборудование: Закалочная установка LSW-60

030К Контрольная

1. Контролировать в объеме операции 030

035 Шлифовальная

1. Шлифовать Ш90к6 окончательно

Оборудование: Станок кругло шлифовальный 3М151

Приспособление: Центра жесткие ГОСТ 13214-79

Режущий инструмент: Круг 1 600х40х203 24А F60 L3 V 35 м/с 1 кл. ГОСТ Р52781-2007

Контрольно-измерительный инструмент: Калибр-скоба Ш90к6 ГОСТ 18360-93, образец шероховатости поверхности Ra v1.25

035К Контрольная

1. Контролировать в объеме операции 035

2.5 Определение величины припусков табличным методом

Таблица 8- Припуска на наружную поверхность Ш110h14

Вид заготовки и переходы обработки поверхности	Точность заготовки и обрабатывания поверхности	Наименьшее значение 2z min. мм	Расчетные размеры,мм	Допуск Т.мм	Предельные размеры	Предельные припуски
					Наиб	Наим	Наиб	Наим
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Наружная поверхность Вал D 100 L220	Заготовка прокат Ш
Заготовка прокат	17	?6	105,13	2,3	107,43	105,13	-	-
Точение черновое	14	6	99,13	0,87	100	99,13	7,43	6

?7,43 ?6

Проверку произведу по формуле:

(16)

2,3-0,87=7,43-6

1,43=1,43

Проверка соблюдена, расчеты выполнены верно.

Схема расположения полей припусков и допусков представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема расположения полей припусков и допусков в системе вала

2.6 Краткая характеристика применяемого оборудования

Для изготовления детали «Вал» необходимо следующее оборудование:

- Станок дисковый отрезной Exact Cut MAC 205;

- фрезерно- центровальный станок МР-76;

- Станок токарно-винторезный TRENS SN50

- Станок токарный с ЧПУ модели AOCUWAYUL 15

- Станок шпоночно-фрезерный 692Д

- Закалочная установка LSW-60

- Станок кругло шлифовальный 3М151

Приведу краткую характеристику каждого станка.

Станок дисковый отрезной Exact Cut MAC 205 - это автоматический станок с циркулярной пилой для резки металла. Рекомендован в использовании на серийных производствах для резки профильных и сплошных заготовок. Данный станок позволяет распиливать хлысты под углом 90°, длиной (по умолчанию) 2000 - 6000 мм (в зависимости от длины хода податчика) диаметром 50 - 205 мм. Длина отрезаемой части по умолчанию составляет 15- 1500 мм (в зависимости от доп. оборудования) с точностью позиционирования ±0,1мм за один полный ход подающего устройства.

Фрезерно- центровальный станок МР-76 - одна из разновидностей металлорежущего оборудования, которое используется в мелкосерийном производстве и массовой промышленности. Применяется для обработки не только плоских, но и фасонных заготовок, а также зубчатых колес, валов и шпонок. Фрезерно-центровальные полуавтоматы серии МР-76 оснащены трехпозиционными барабанами (один либо два). Технические характеристики станка Фрезерно-центровального мр-76: габариты станка: длина 3085мм, ширина 1415мм, высота 2080мм. Масса (с электрооборудованием) 8200кг. Наибольший диаметр обрабатываемых деталей 25-800мм. Наибольшая длина обрабатываемых деталей 250-1100мм. Усилие зажимного механизма барабана 5000кг. Общая потребляемая мощность 6,7 кВт.

Станок токарно-винторезный универсальный TRENS SN50 предназначен для выполнения самых разнообразных токарных, резьбонарезных и сверлильных работ. Наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над станиной - 500 мм, наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над суппортом 270 мм, пределы рабочих подач продольных 0,05-6,4 мм/об, пределы поперечных рабочих подач 0,025-3,2 мм/об, частота вращения шпинделя - от 20 до 2000 об/мин, электродвигатель главного привода - 5,5 кВт, масса станка - 1735 кг.

Токарный станок с ЧПУ модели ACCUWAY UL-15. Станок высокой точности оснащен ЧПУ и позволяет решать самые разнообразные задачи в области металлообработки: изготовление и обработка деталей в форме тел вращения, нарезание резьбы, обработка торцов, точение внутренних и наружных поверхностей, сверление отверстий и др. Максимальный диаметр детали над станиной 455 мм, максимальный диаметр детали над суппортом 260 мм, максимальный обрабатываемый диаметр - 330 мм, длина - 300 мм, максимальная частота вращения шпинделя 6000 об/мин, мощность привода шпинделя 11 кВт, вес - 3000 кг.

Станок шпоночно-фрезерный модели 692Д, предназначенный для обработки шпоночных пазов мерными и немерными шпоночными фрезами. На станке могут обрабатываться шпоночные пазы шириной от 4 до 28 мм в полуавтоматическом цикле. Обработка пазов от 4 до 6 мм ведется маятниковым циклом мерным инструментом, а с 6 до 28 мм - на полную глубину за один проход с последующей калибровкой ширины немерным инструментом .Применение имеющегося на станке устройства калибровки обрабатываемого паза обеспечивается соблюдение точности ширины шпоночного паза независимо от точности диаметра применяемых фрез (начиная с диаметра 6 мм).На станке 692Д диапазон частот вращения шпинделя позволяет вести обработку шпоночных пазов как быстрорежущими фрезами, так и твердосплавными на всем диапазоне ширины пазов с высокой производительностью.

Закалочная установка LSW-60. Использованы технологии IGBT в качестве основных деталей, полная инверсия, совершенная защитная функция, высокая надежность. Возможность дистанционного управления и измерения температуры, автоматического контроля температуры, улучшения качества нагрева, и упрощения труда квалифицированных специалистов. Заменить традиционные способы нагрева (способ соляной ванной печи, газовой печи, масляной печи и другой). Использована технология автоматического отслеживания частоты и закрытый контур управления. Легкий в монтаже, простой в управлении.

Область применения:

- горячая ковка кругло-прутковых заготовок диаметром до 35 мм и горячий прокат небольших высокопрочных болтов.

- закалка дисковых заготовок диаметром до 180мм и валов диаметром до 65мм ;

- закалка мелких приборов ;

-наплавка клапанов, сварка резцов и других инструментов для механических обработок ;

- плавка цветных металлов.

Станок круглошлифовальный 3М151 предназначен для наружного шлифования гладких и прерывистых цилиндрических и пологих конических поверхностей методами продольного и врезного шлифования. Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки: диаметр: 200 мм, длина: 700 мм. Высота центров: 125 мм. Диаметр шлифовального круга: наименьший: 450 мм, наибольший: 600 мм. Частота вращения шлифовального круга: 1590 об/мин. Частота вращения заготовки: 50--500 об/мин. Мощность электродвигателя привода шлифовального круга: 10 кВт. Скорость перемещения стола от гидропривода: 0,05--5 м/мин. Врезная подача: 0,01-3 мм/мин. Масса станка с электрооборудованием и охлаждением - 5600 кг.

2.7 Расчет режимов резания и технической нормы времени аналитическим методом для одной операции

Для расчета режимов резания выбираю операцию 030 Шлифовальная, эскиз которой изображен на Рисунке 3.

На круглошлифовальном станке 3М131 методом врезания шлифуется участок вала диаметром d=90k6 и длиной l=40 мм, общая длина вала мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Ra1.25. Припуск на сторону h= 0,5. Материал заготовки - сталь 40Х HRC30…35. Способ крепления в центрах.

Рисунок 3 - Эскиз обработки заготовки шлифовальным кругом

Устанавливаю характе6ристику абразивного инструмента. Принимаю:

Круг ПП 600Ч40Ч203 24 A F60L3V35м/с 1кл ГОСТ 52781-2007

ПП- для врезного шлифования выбираем тип круга плоский прямой,

600Ч40Ч203- выбираем по паспорту станка размеры шлифовального круга D=600, ширина В=40,

24А - марка шлифовального материала для закаленной стали,

F60- индекс зернистости,

L3- марка связки,

35м/с- рабочая окружная скорость,

1 кл.- класс точности круга,

Расчет режимов резания,

Определяю глубину резания t=h=0,5мм,

Определяю подачу. Поперечные подачи регулируются бесступенчато.

Принимаю по паспортным данным мм/ход; n=1112 мин-1

Рассчитываю скорость главного движения, м/мин, по формуле

,(17)

=34,9 м/мин

Расчетное значение скорости находится в пределах установленного диапазона.

Определяю частоту вращения заготовки .

Частота вращения заготовки на станке в пределах диапазона регулируется бесступенчато, принимаем по паспортным данным .

Рассчитываю круговую подачу заготовки, м/мин, по формуле

,(18)

Расчетное значение скорости находится в пределах установленного диапазона.

Определяем мощность, затрачиваемую на резание, кВт ,по формуле

,(19)

где , p,x,y,z,q - коэффициенты и показатели степени,

- скорость заготовки,

- поперечная подача заготовки, мм/дв.ход,

d- диаметр заготовки,

l- длина, мм

1,42кВт

Проверяю по мощности станка по формуле

N з(20)

где Nэдв - мощность электродвигателя станка, кВт,

з - КПД станка

Nэдв=7.5 кВт

з =0,8

1,42=7,5Ч0,8

1,42 кВт ?6 кВт

Резание возможно.

Рассчитываю основное время То, мин по формуле

(21)

где h- припуск на сторону, мм,

К- коэффициент выхаживания

-частота вращения заготовки, мм/об,

- поперечная подача заготовки .

м

Расчитываю вспомогательное время обработки ??В, мин по формуле

??В=(??уст+??изм+??пер)??всп, (22)

где ??уст - время на установку и снятие заготовки;

??изм - вспомогательное время на контрольные измерения;

??пер - время, связанное с переходом;

??всп - поправочный коэффициент на вспомогательное время.

??В=(0,4+0,12+1)•0,81=1,2 мин.

Рассчитываем оперативное время ??оп, мин по формуле

??оп=??о+??в, (23)

??оп=0,35+1,2=1,55 мин

Время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности а, % а = 8%

Рассчитываем штучное время ??шт, мин на операцию по формуле

??шт=??оп(1+0,08), (24)

??шт=1,55•(1+0,8)=1,67 мин

Определяем подготовительно - заключительное время ??пз

??пз=7+2+2+3+1+1,5+0,5+1=18 мин

Рассчитаем штучно - калькуляционное время ??шк, мин по формуле

??шк=??шт+??пз??, (25)

??шк=1,67+=1,85 мин

2.8 Выбор режимов резания и технической нормы времени для операции с ЧПУ по общемашиностроительным нормативам

Определю режимы резания и техническую норму времени для операции 020 Токарная с ЧПУ для каждого перехода:

Точить Ш90к6 с фаской 2х45°предварительно с припуском под шлифование до Ш90,5 на длину 78 с обеспечением r1.

Рассчитаю глубину резания t, мм по формуле

,(26)

где D -- диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d-- диаметр обработанной поверхности, мм.

мм, за 2 прохода, t=2,125 на 1 проход

Рассчитаю фактическую подачу S, мм/об по формуле

,(27)

где Sт - табличное значение подачи, мм/об,

Ks0 - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал,

Ks1 - коэффициент, учитывающий марку твердого сплава,

Ks2 - коэффициент, учитывающий главный угол в плане,

Ks3 - коэффициент, учитывающий тип конструкции,

Ks4 - коэффициент, учитывающий толщину пластины,

Ks5 - коэффициент, учитывающий жесткость системы,

Ks6 - коэффициент, учитывающий способ крепления заготовки.

Выберу по таблицам нормативов режимов резания подачу Sт, мм/об и подберу поправочные коэффициенты Кs

Sт = 0,47 мм/об;

Ks0 = 1,1; Ks1 = 1; Ks2 = 1,4; Ks3 = 1; Ks4 = 1; Ks5 = 1; Ks6 = 0,7

S= 0.471,1111110,7=0,36

Расчетное значение подачи корректирую по паспортным данным станка. Sд=0,35 м/мин.

По скорректированной подаче Sд подберу скорость резания Vт, поправочные коэффициенты Kv и рассчитаю фактическую скорость V, м/мин по формуле

,(28)

где Vт - табличное значение скорости;

Kv0 - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

Kv1 - коэффициент, учитывающий марку инструментального материала;

Kv2 - коэффициент, учитывающий угол в плане;

Kv3 - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки;

Kv4 - коэффициент, учитывающий жесткость детали;

Kv5 - коэффициент, учитывающий наличие СОЖ.

Vт = 125 м/мин,

Kv0 = 0,9; Kv 1 = 1 Kv 2 = 1; Kv 3 = 0,95; Kv 4 = 1; Kv 5 = 1

V= 1250,9110,9511=106,8 м/мин.

Найду частоту вращения шпинделя n, об/мин по формуле

,(29)

где V - скорость резания, м/мин,

D - диаметр заготовки, мм

n==340,1

Корректирую полученное значение по паспорту станка, обозначу , об/мин

= 300 об/мин.

Пересчет действительной скорости резания Vд, м/мин по формуле:

,(30)

=

По скорректированным значениям подачи Sд и скорости резания Vд выбираю мощность резания Nрез, кВт

Nрез = 2,4 кВт

Осуществляю проверку выбранного режима по мощности станка.

Мощность электродвигателя станка сравниваю с действительной мощностью электродвигателя станка по условию

,(31)

где N - мощность резания, кВт

Nшп - мощность электродвигателя станка, кВТ

з - КПД станка

Мощность электродвигателя станка - 11 кВт, КПД станка - 0,75, осуществляю проверку по формуле (31)

верно

Резание возможно.

Рассчитаю основное автоматическое время Тоа, мин по формуле

, (32)

где L - длина обработки, вместе подводом, врезанием, перебегом (6...10 мм), мм;

i - количество проходов;

n - вращение шпинделя, об/мин;

S - подача, мм/об.

мин

Рассчитаю основное автоматическое время Тва, мин по формуле

,(33)

где Lx, Lz - длины участков подвода/отвода инструмента по соответствующим осям координат, мм;

Sмин.уск - ускоренная минутная подача по осям координат, мм/об;

tсм - время смены инструмента, мин.

2.8.2 Точить Ш85u8 с фаской 2х45° на длину 48 окончательно.

Рассчитаю глубину резания t, мм по формуле (26)

мм, за 2 прохода, t=1,375 на 1 проход

Рассчитаю фактическую подачу S, мм/об по формуле (27)

Выберу по таблицам нормативов режимов резания подачу Sт, мм/об и подберу поправочные коэффициенты Кs:

Sт = 0,55 мм/об;

Ks0 = 1,1; Ks1 = 1; Ks2 = 1,4; Ks3 = 1; Ks4 = 1; Ks5 = 1; Ks6 = 0,7

S= 0,551,1111110,7= 0,42

Расчетное значение подачи корректирую по паспортным данным станка. Sд=0,4 м/мин.

По скорректированной подаче Sд подберу скорость резания Vт, поправочные коэффициенты Kv и рассчитаю фактическую скорость V, м/мин по формуле (28)

Vт = 120 м/мин;

Kv0 = 0,9; Kv 1 = 1 Kv 2 = 1; Kv 3 = 0,95; Kv 4 = 1; Kv 5 = 1.

V= 1200,9110,9511=102,6 м/мин.

Найду частоту вращения шпинделя n, об/мин по формуле (29)

n==361,1

Корректирую полученное значение по паспорту станка, обозначу , об/мин

= 350 об/мин

Пересчет действительной скорости резания Vд, м/мин по формуле (30)

=

По скорректированным значениям подачи Sд и скорости резания Vд выбираю мощность резания Nрез, кВт

Nрез = 2,4 кВт

Осуществляю проверку выбранного режима по мощности станка.

Мощность электродвигателя станка сравниваю с действительной мощностью электродвигателя станка по условию:

,(34)

где N - мощность резания, кВт

Nшп - мощность электродвигателя станка, кВТ

з - КПД станка

Мощность электродвигателя станка - 11 кВт, КПД станка - 0,75, осуществляю проверку по формуле (31)

верно.

Резание возможно.

Рассчитаю основное автоматическое время Тоа, мин по формуле (32)

Рассчитаю основное автоматическое время Тва, мин по формуле (33)

2.8.3Точить Ш96 u8, выдерживая длину 90 окончательно, с обеспечением r1.

Рассчитаю глубину резания t, мм по формуле (26)

мм , за 1 проход.

Рассчитаю фактическую подачу S, мм/об по формуле (27)

Выберу по таблицам нормативов режимов резания подачу Sт, мм/об и подберу поправочные коэффициенты Кs:

Sт = 0,65 мм/об;

Ks0 = 1,1; Ks1 = 1; Ks2 = 1,4; Ks3 = 1; Ks4 = 1; Ks5 = 1; Ks6 = 0,7.

S= 0,651,1111110,7= 0,5

Расчетное значение подачи корректирую по паспортным данным станка. Sд=0,5 м/мин.

По скорректированной подаче Sд подберу скорость резания Vт, поправочные коэффициенты Kv и рассчитаю фактическую скорость V, м/мин по формуле (28)

Vт = 105 м/мин,

Kv0 = 0,9; Kv 1 = 1 Kv 2 = 1; Kv 3 = 0,95; Kv 4 = 1; Kv 5 = 1

V= 1250,9110,9511=89,8 м/мин

Найду частоту вращения шпинделя n, об/мин по формуле (29)

n==295,8

Корректирую полученное значение по паспорту станка, обозначу , об/мин

= 300 об/мин.

Пересчет действительной скорости резания Vд, м/мин по формуле (30)

=

По скорректированным значениям подачи Sд и скорости резания Vд выбираю мощность резания Nрез, кВт

Nрез = 2,4 кВт

Осуществляю проверку выбранного режима по мощности станка.

Мощность электродвигателя станка сравниваю с действительной мощностью электродвигателя станка по условию:

,(35)

где N - мощность резания, кВт

Nшп - мощность электродвигателя станка, кВТ

з - КПД станка

Мощность электродвигателя станка - 11 кВт, КПД станка - 0,75, осуществляю проверку по формуле (26)

верно.

Резание возможно.

Рассчитаю основное автоматическое время Тоа, мин по формуле (32)

Рассчитаю основное автоматическое время Тва, мин по формуле (33)

2.8.4 Нахожу время цикла автоматической работы Та, мин по формуле

,(36)

где ?Тоаi - сумма всех переходов основного автоматического времени, мин;

?Тваi - сумма всех переходов вспомогательного автоматиеского времени.

Рассчитаю вспомогательное время обработки Тв, мин по формуле

,(37)

где tуст - время на установку и снятие заготовки,

tизм - вспомогательное время на контрольные измерения

Квсп - поправочный коэффициент на вспомогательное время

Рассчитаю оперативное время Топ, мин по формуле

,(38)

Тоn=2.91мин

Определяю по нормативам время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности а, % и подготовительно - заключительное время Тпз, мин

а = 8 %;

Тпз=20мин.

Штучное время Тшт, мин на операцию рассчи тываю по формуле

,(39)

где а - время на техническое обслуживание, отдых и личные надобности, в процентах от оперативного времени, %.

Штучно - калькуляционное время Тшк, мин рассчитываю по формуле

(40)

где n- число деталей в партии, шт, находится по формуле, шт.

2.9 Таблицы режимов резания и технической нормы времени для всех операций

Расчеты режимов резания для всех операций сведу в таблицу 9, нормы времени - в таблицу 10.

Таблица 9 - Режимы резания

Содержание перехода	Глуб. резания, t, мм	Расчетные режимы резания	Скорректированные режимы резания	Мощность резания, кВт
		S, мм/об.	V, м/мин.	n, мин-1	Sд, мм/об.	Vд, м/мин.	nд, мин-1
010 Фрезерно-центровая
1 Фрезеровать торцы вала в разер 220	2,5 i=1	0,08	272,4	788,6	0,055	217,6	630	5,81
2 Сверлить центровое отверстие А10 с двух сторон	5 i=1	0,25	26,05	82,9	20	2,5	80	0,64
015 Токарная
1 Точить Ш100 мм до кулачков предварительно.	2 i=2	0,125	9,8	980	0,1	9,5	950	0,6
2 Точить Ш100 мм до кулачков окончательно.	1 i=1	0,125	9,8	980	0,1	9,5	950	0,6
3 Точить Ш90u8 предварительно на длину 90 мм с припуском под чистовую обработку до Ш97 мм.	1,5 i=1	0,25	130,5	1020	0,2	130	1000	0,8
4 Точить Ш 90к6 мм предварительно на длину 40 мм с припуском под шлифование до Ш90,5, с обеспечением r1.	1,125 i=2	0,7	152,1	1140	0,4	157	1000	0,8
5 Точить фаску 2х45°.	2 i=2	0,25	60,5	542	0,2	55,7	500	0,2
020Токарная с ЧПУ
1 Точить Ш90к6 с фаской 2х45°предварительно с припуском под шлифование до Ш90,5 на длину 78 с обеспечением r1.	4,25 i=2	0,36	106,8	340,1	0,35	94,2	300	2,4
2 Точить Ш85u8 с фаской 2х45° на длину 48 окончательно.	2,75 i=2	0,42	102,6	361,1	0,4	99,5	350	2,4
3 Точить Ш96 u8, выдерживая длину 90 окончательно, с обеспечением r1.размер	0,5 i=1	0,5	89,8	295,8	0,5	91,4	300	2,4
025Фрезерная
1.Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм	9 i=1	0,068	657,6,5	733,75	0,2	54,95	700	0,3
2.Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм	9 i=1	0,068	657,6,5	733,75	0,07	54,95	700	0,3
035 Шлифовальная
1. Шлифовать Ш90к6 окончательно	0,5 i=1	0,002	34,9	112	0,002	34,9	100	1,42

Таблица 10- Нормы времени в минутах

Содержание перехода	То	Тв	Топ	а, %	Тшт.	Тпз	Тшк
010 Фрезерно-центровальная
1. Фрезеровать торцы вала в размер 220	1,3	4,4	7,3	8	7,8	18	7,8
2. Сверлить центровое отверстие А10 с двух сторон.	1,6
?	2,9
Содержание перехода	То	Тв	Топ	а, %	Тшт.	Тпз	Тшк
010 Токарная
1 Точить Ш100 мм до кулачков предварительно.	1,1	1,6	5,24	8	4,4	18	4,58
2 Точить Ш100 мм до кулачков окончательно.	1,1
3 Точить Ш96u8 предварительно на длину 90 мм с припуском под чистовую обработку до Ш97 мм.	0,7
4 Точить Ш 90к6 мм предварительно на длину 40 мм с припуском под шлифование до Ш90,5, с обеспечением r1.	0,7
5 Точить фаску 2х45°.	0,04
?	3,64
020 токарная с ЧПУ
	ТА
	ТОА	ТВА.
1 Точить Ш90к6 с фаской 2х45°предварительно с припуском под шлифование до Ш90,5 на длину 78 с обеспечением r1.	1,62	0,05	2,75	5,67	8	6,12	20	6,18
2 Точить Ш85u8 с фаской 2х45° на длину 48 окончательно.	0,78	0,04
3 Точить Ш96 u8, выдерживая длину 90 окончательно, с обеспечением r1.	0,38	0,04
?	2,78	0,13
025 Фрезерная
1 Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм	1,1	2,2	4,4	8	4,7	18	4,95
2 Фрезеровать шпоночный паз В=25, l=45, на глубину 9мм	1,1
?	2,2
035 Шлифовальная
1 Шлифовать Ш90к6 окончательно	0,7	1,2	1,55	10	1,67	18	1,85
?	0,7

3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОКАРНОГО СБОРНОГО РЕЗЦА

Использовалась литература [3-5], [8], [17].

3.1 Назначение и описание конструкции проектируемого инструмента

Токарная обработка - распространенный метод обработки металла, посредством чего обычная заготовка из стали становится подходящей деталью для определенного механизма. В процессе работы используются станки - универсальные агрегаты, а также различные инструменты, в том числе проходные резцы. Последние отличаются многофункциональностью и способностью создавать изделия любой геометрической формы, будь то конус, цилиндр, сфера из всех металлов: коррозионностойкой стали, чугуна, титана, бронзы, меди и прочих разновидностей.

Токарные резцы относятся к металлорежущим инструментам, широко применяемым при обработке конструкционных материалов резанием. Составные токарные резцы, оснащенные металлокерамическим сплавом, и в настоящее время имеют большое значение не только в единичном, но и в серийном и массовом производствах. Применение этих резцов позволяет значительно увеличивать скорости резания при точении конструкционных материалов и обрабатывать твердые материалы. Проходные резцы отличаются многофункциональностью и способностью создавать изделия любой геометрической формы, будь то конус, цилиндр, сфера из всех металлов: коррозионностойкой стали, чугуна, титана, бронзы, меди и прочих разновидностей. Призматическое тело проходного токарного резца состоит из державки - крепительного приспособления - и режущей части (головки), которая, в свою очередь, содержит переднюю, заднюю главную и вспомогательную поверхности. Пересечением данных плоскостей образуются грани - основная рассекающая кромка и подсобная. Эти элементы соприкасаются друг с другом в вершине резца. Чтобы стружка, снимаемая инструментом, сходила по передней его поверхности, главный задний торец должен быть обращен к плоскости, созданной основной режущей кромкой, а вспомогательный - к обработанной части детали.

Расположение всех элементов определяется заточкой проходного резца. То есть геометрическими параметрами относительно 2 координатных плоскостей и направления подачи - стороны, с которой располагается основная кромка инструмента в пору, когда его головка «смотрит» на лицевую часть детали. При этом важно учитывать кинематику станка - структуру цепи, в коей последовательность нахождения рабочих звеньев зависит от назначения агрегата (точение, шлифование, фрезерование металла), а, следовательно, конструктивных факторов. Резец проходного типа необходим для продольной обточки наружных поверхностей вращающихся заготовок: конических и цилиндрических валиков. Поперечная обработка также возможна, но при условии использования определенной разновидности инструмента. Резцы, будучи проходными, бывают черновыми и чистовыми. Первый вариант предназначается для обдирки - грубого обтачивания металлических деталей. Задача чистовых режущих инструментов: окончательно обработать поверхность до получения ею высоких эстетичных качеств и нужных геометрических параметров.

3.2 Расчет и выбор конструктивных и геометрических параметров проектируемого инструмента

Конструирование резца с СМП по источнику [3]

В качестве материала для корпуса резца выбираем углеродистую сталь 45 по ГОСТ 1050-88., напряжение на изгиб МПа, напряжение на разрыв МПа. Режущая пластина сменная трехгранной формы и стружечными канавками с одной стороны из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 19046 - 80.

Определяем размер квадратного сечения корпуса B, м, по формуле

где - главная составляющая силы резания, Н, которую вычисляют по формуле (47)

- вылет резца, м;

- допускаемое напряжение на изгиб материала корпуса, Па;

где , x, y, n - постоянная и показатели степеней таблица 22 [14];

t - длина лезвия резца, мм;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, который находим по формуле (48);

V - скорость резания, м/мин, которая берём из таблицы 9, м/мин.

где - поправочные коэффициенты (таблица 9, 10, 23) [14]

,

,

Исходя из технологических соображений принимаем ближайшее большее сечение корпуса, стандартные размеры сечения корпуса 25Ч25.

Делаем проверку на прочность и жесткость корпуса резца.

Находим максимальную нагрузку, допустимая прочность резца Н по формуле

Находим максимальную нагрузку, допускаемая жесткостью резца, ,Н по формуле

где - допускаемая стрела прогиба, 0,05•10^-3 м;

- модуль упругости материала корпуса резца, 2•10¹¹ Па;

- момент инерции сечения корпуса, м⁴, определяем по формуле

,

Резец будет обладать необходимой прочностью и жесткостью, если сила резания меньше максимальных нагрузок, допускаемых прочностью и жесткостью, для этого составим систему неравенств



Верно, проверка соблюдается, резец обладает заданной жесткостью и прочностью.

Пластина резца крепится к головке державки с помощью винта. Вычисляем диаметр винта , мм по формуле

Исходя из ГОСТ 20872 - 80, принимаем винт М8. Конструктивные размеры резца и СМП выбираем согласно этому же ГОСТ.

Резец состоит из:

- державки материал сталь 4...