В соответствии с этим решаются следующие задачи
 Скачать 3.03 Mb.
|
|
1.4 Разработка технологического процесса Структурная схема технологического процесса  Рисунок 2 - Структурная схема технологического процесса Выбор и описание технологического оборудования Механическая обработка детали состоит из фрезерной, координатно-расточной и плоскошлифовальной операций. Основываясь на габаритных размерах и форме детали, форме поверхностей и их взаимном расположении, технических требованиях и точности размеров, шероховатости обрабатываемых поверхностей, выберем станки для проведения операций. Выберем токарно-винторезный станок 16К20. Технические характеристики станка 16К20 приведены в таблице 8 [4]. Таблица 8 - Технические характеристики станка 16К20
Выбираем круглошлифовальный станок 3У142. Технические характеристики станка 3У142 приведены в таблице 9 [3]. Таблица 9 - Технические характеристики станка 3У142
Выбираем координатно-расточной станок 2Д450. Технические характеристики станка 2Д450 приведены в таблице 10 [4]. Таблица 10 - Технические характеристики станка 2Д450
Для проведения фрезерно-ценровальной операции выбираем станок МР-37. Технические характеристики станка приведены в таблице 11. Таблица 11 - Технические характеристики фрезерно-центровального станка МР-37
Выбираем внутришлифовальный станок СШ-148. Технические характеристики станка СШ-148 приведены в таблице 12 [3]. Таблица 12 - Технические характеристики станка СШ-148
Выбираем вертикально-сверлильный станок 2А150. Технические характеристики станка 2А150 приведены в таблице 9 [3]. Таблица 9 - Технические характеристики станка 2А150
Выбор и описание режущего инструмента При выборе режущего инструмента необходимо исходить из способа обработки и типа станка, формы и расположения обрабатываемых поверхностей, материала заготовки и его механических свойств. Инструмент должен обеспечить получение заданной точности формы и размеров, требуемую шероховатость обработанных поверхностей, высокую производительность и стойкость, должен быть достаточно прочным, виброустойчивым, экономичным. Для обработки наружной поверхности детали используем следующие резцы: Для обработки цилиндрических поверхностей используем токарный проходной отогнутый резец ГОСТ 18878 - 73. Н=20 мм; В=12 мм; L=120 мм; m=7 мм; а=12 мм; r=1 мм.  Рисунок 3 - Токарный проходной отогнутый резец ГОСТ 18878 - 73 Для обработки канавок используем отрезной резец ГОСТ 18874 - 73. Н=20 мм; В=12 мм; L=120 мм; l=50 мм; а=3 мм; r=0,2 мм.  Рисунок 4 - Токарный отрезной резец ГОСТ 18874 - 73 Для обработки плоских торцовых поверхностей используем подрезной резец для обработки торцовых поверхностей по ГОСТ 18880-73.  Рисунок 5 - Токарный резец для обработки плоских торцовых поверхностей ГОСТ 18880-73 Для обработки отверстия диаметром 4,8 мм выбираем спиральное сверло с цилиндрическим хвостовиком, средняя серия из быстрорежущей стали Р18 по ГОСТ 10902-64. Изобразим сверло на рисунке 6, для него: d = 4,8 мм, L = 86 мм, l0 = 52 мм.  Рисунок 6 - Сверло спиральное из быстрорежущей стали по ГОСТ 10902-77 Для обработки отверстия диаметром 15 мм выбираем спиральное сверло с цилиндрическим хвостовиком, средняя серия из быстрорежущей стали Р18 по ГОСТ 10902-77. Изобразим сверло на рисунке 6, для него: d = 15 мм, L = 169 мм, l0 = 114 мм. Для обработки отверстия диаметром 23 мм выбираем спиральное сверло с коническим хвостовиком, средняя серия из быстрорежущей стали Р18 по ГОСТ 10903-77. Изобразим сверло на рисунке 7, для него: d = 23 мм, L = 253 мм, l0 = 155 мм.  Рисунок 7 - Сверло спиральное с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-77 Для обработки центровочных отверстий используем центровочное сверло по ГОСТ 14952-75.  Рисунок 8 - Сверло центровочное по ГОСТ 14952-75 Для фрезерной операции для обработки торцов выбираем торцовую насадную фрезу со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава (рисунок 5) D = 125 мм, B = 42 мм, d = 40 мм, количество зубьев - 12 (ГОСТ 9473-80) [3].  Рисунок 9 - Торцовая фреза со вставными ножами ГОСТ 9473-80 Для шлифования поверхностей используем шлифовальный эльборовый круг ГОСТ 17123 - 79. Размеры круга: D=100 мм, Н=50 мм, d=40 мм.  Рисунок 10 - Шлифовальный эльборовый круг по ГОСТ 17123 - 79 Для вертикально-сверлильной операции для чистовой обработки отверстий выбираем развертку коническую с конусом Морзе 6 с коническим хвостовиком (рисунок 11) L = 450 мм, l0 = 170 мм, d = 54 мм (ГОСТ 10079-71) [3].  Рисунок 11 - Развертка коническая ГОСТ 10081-84 Для координатно-расточной операции для сверления отверстия диаметром 19 мм выбираем зенкер для цилиндрических отверстий (рисунок 12) по ГОСТ 12489-71.  Рисунок 12 - Зенкер для цилиндрических отверстий по ГОСТ 12489-71 Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы М²0 выбираем короткий метчик с проходным хвостовиком (рисунок 13) L = 112 мм, l = 37 мм, d1 = 14 мм (ГОСТ 3266-81) [3].  Рисунок 13 - Короткий метчик с проходным хвостовиком ГОСТ 3266-81 Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы М8 выбираем короткий метчик с проходным хвостовиком (рисунок 13) L = 70 мм, l = 27 мм, d1 = 4 мм (ГОСТ 3266-81) [3]. Для вертикально-сверлильной операции выбираем сверло сборное перовое с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 25524-82.  Рисунок 14 - Сверло сборное перовое с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 25524-82 Для шлифования внутренних поверхностей используем шлифовальную головку KW по ГОСТ 2447 - 82, которая изображена на рисунке 15.  Рисунок 15 - Шлифовальная головка KW по ГОСТ 2447 - 82 Выбор измерительного инструмента Для межоперационного и окончательного контроля линейных размеров выберем штангенциркуль ШЦ-II ГОСТ 166-89, для контроля диаметра Ø85H7 - калибр-скобу (расчет калибра-скобы приведен в подразделе 2.2). 1.5 Расчет режимов резания Расчет режимов резания аналитическим методом . Определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t, мм. При черновой обработке глубина резания равна: =2Zmax/2=2,551/2=1,275 мм . Подсчитаем значение подачи S, мм/об. Для черновой обработки на скоростных режимах резания твёрдосплавным инструментом максимально допустимую подачу рассчитаем по формуле:  , (6)где Rz - высота неровностей по ГОСТ 2789-73, Rz=4Ra, Ra=5;радиус скругления вершины резца, r=1 мм;  .Продольную подачу Sф находим согласно закона изменения её по геометрической прогрессии, знаменатель j который определяется по формуле:  , (7)где Sz и S1 - максимальное и минимальное значения подачи;- количество ступеней подачи.  Значение js=1,11 не совпадает со стандартными нормами станкостроения. Поэтому примем js=1,12. Теперь определим весь ряд S по геометрической прогрессии: S2=S1×js=0,05×1,12=0,056  ;3=S1×js2=0,05×(1,12)2=0,063 ;4=S1×js3=0,05×(1,12)3=0,071 ;………………………………12=S1×js11=0,05×(1,12)11=0,174 ;13=S1×js12=0,05×(1,12)12=0,195 ;……………………………….18=S1×js18=0,05×(1,12)18=0,38 ;20=S1×js19=0,05×(1,12)19=0,491 ;…………………………………23=S1×js22=0,05×(1,12)22=0,605 Из данного ряда следует, что ближайшая меньшая из числа осуществляемых на станке Sф равна Sф=0,38=0,4 мм/об; 3. Рассчитаем скорость резания. Расчёт скорости резания при точении Vр, м/мин, вычисляем по эмпирической формуле:  , (8)где Сv-коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки; Т-расчётная стойкость инструмента. Для резцов с пластинами из твёрдого сплава, Т=90-120 мин.v, Yv - показатели степени влияния t и S на Vр;v-поправочный коэффициент на изменённые условия, равный произведению ряда коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов на скорость резания, в частности, механических свойств обрабатываемого материала KMv, качество (состояния поверхности) заготовки Knv, материала режущей части инструмента KUv, главного угла в плане Kφv, формы передней грани инструмента KФv. Поправочный коэффициент находим как: v=KMvKnvKUvKφvKФv, (9) Значения коэффициентов и показателей степени формулы найдем в литературе [3]. Сv=350;v=0,15;v=0,35; m=0,2; KMv=750/σв=750/600=1,25;nv=1,0;Uv=1,0;φv=1,0;Фv=1,0.v= 1,25.1.1.1.1=1,25.  .. Рассчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин. По расчётной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин.  , (10)где D0 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;p - скорость резания, м/мин.  Для станка 16К20 принимаем nф=1000 об/мин. Рассчитаем фактическую скорость резания:  , (11)где D0 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;ф - фактическая частота вращения шпинделя.  . Найденные режимы резания могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе Мшп будет больше момента, создаваемого силами резания, или равен ему: Мшп≥ Мрез Тангенциальную силу Рz, создающую крутящий момент Мрез, определяем по формуле: z=Cpz×txpz×Sфypz×Vфnpz×kp, (12) где Cpz - коэффициент, зависящий от материала заготовки и условий обработки; xPz yPz nPz - показатели степени влияния режимов резания на силу Pz;р-поправочный коэффициент на изменённые условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов. р=KMрKφрKγрKrрKλр…, (13) Значения коэффициентов и показателей степени формулы найдем в литературе [3].pz=300*9,8=2940 (для подсчёта силы Рz в Ньютонах).Pz=1,0Pz=0,75Pz=-0,15Mр=(σв/750)0,75=(600/750)0,75=0,8;φр=1,0;γр=1,0;rр=0,93;λр=1,0.р= 0,8*1,0*1,0*0,93*1.0=0,744z=2940×1,2751,0×0,4 0,75×276,32-0,15×0,744=603 Н. Крутящий момент, Нм, потребный на резание, подсчитаем по формуле:  , (14) .Крутящий момент, развиваемый на шпинделе, подсчитывается по мощности электродвигателя.  , (15)эд=10 кВт;ф=1000 об/мин; η=0,75  Поучили, что Мшп>Мрез. Значит принимаем данные режимы резания. 6. Определяем коэффициент использования мощности станка по формуле  , (16)Nпот - потребная мощность на шпинделе.  , (17)где Nэ - эффективная мощность на резание, кВт, определяемая по формуле:  . (18)Подставляя численные значения в формулу (18) получим:  Найденную эффективную мощность подставим в формулу (17):  .Тогда найдем коэффициент использования мощности станка по формуле (16)  %.. По фактической скорости резания Vф подсчитаем фактическую стойкость инструмента Тф, мин, с учетом показателя стойкости m по формуле  , (19)где Vp и Т - расчетные значения скорости и стойкости инструмента. Подставим в формулу (19) численные значения и определим Тф  .8. Основное технологическое время, т.е. время, непосредственно затраченное на процессе резания, мин, определим по формуле  , (20)где L - расчетная длина обработки, равная сумме длин обработки l, врезания l1 и перебега инструмента l2,  ; (21)- число проходов;ф - частота вращения шпинделя, об/ мин;ф - подача, мм/об. За длину обработки l, мм, принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи l=34,4 мм. Величина врезания l1, мм, при точении вычисляется из соотношения  . (22)где t - глубина резания, мм; φ - главный угол резца в плане. Подставим в формулу (22) численные значения и получим .Найдем расчетную длину обработки по формуле (21)  .Тогда по формуле (20) найдем время, затраченное на процесс резания  Расчёт режимов резания при шлифовании 1. Глубину резания при получистовом шлифовании равна: =2Zmax/2=0,103/2=0,0515 мм . Продольную подачу при шлифовании S принимаем равной:  , (23)где В-ширина шлифовального круга, В=50 мм. S=0,8*50=40 мм/ход. . Скорость шлифования круга определим по формуле:  , (24)где Dк - диаметр круга, мм;к -частота вращения шпинделя, принимаемая по паспорту станка. nк =1270 об/мин.  .Расчётное значение частоты вращения обрабатываемой детали определим по формуле:  , (25)где vД - среднее значение скорости вращения детали, м/мин;  ;Д -диаметр. обрабатываемой детали, мм. .Так как изменение частоты вращения детали на выбранном станке бесступенчатое, то  .Скорость перемещения заготовки, м/мин:  , (26)Подставив численные значения, получим:  . Тангенциальная сила резания, Н:  , (27)Значения коэффициентов имеют следующие значения: Ср=19,6; uр=0,7; Xp=0,7; Ур=0,5. Подставив, получим:  .. Эффективная мощность на вращение обрабатываемой детали, кВт,  , (28) .Эффективная мощность на вращение шлифовального круга, кВт,  , (29) Потребная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:  , (30) Коэффициент использования станка по мощности:  , (31) .Основное технологическое (машинное) время:  , (32)где L - длина продольного хода, мм; k - коэффициент, учитывающий выхаживание, k = 1,3 [2]. Длина продольного хода определяется по формуле:  . (33)L = 34,4 + 0,8×50 = 74,4 мм. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||