Разработка технологического процесса механической обработки вала

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Таблица1

Схема расположения полей припусков и допусков.

Максимальный диаметр вала dN = 40 мм;

Допуск на шлифование 1 = 0,013 мм;

Припуск на шлифование z1 = 0,1 мм;

d* = dN - z1 - 1

d* = 40 -0,1 - 0,013

d* = 39,88 мм

Глава 3. Технологическое оборудование

Для изготовления детали подойдет токарно-винторезный - станок 16К20. [Приложение 1]

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной - 400

над суппортом - 220

Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие:

шпинделя - 53

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 710; 1000; 1400; 2000;

Шаг нарезаемой резьбы: 0,5 - 112

метрической - 56 - 0,5

дюймовой - 0,5 - 112

Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5 - 1600

Число скоростей шпинделя: 22

Наибольшее перемещение суппорта:

продольное 645 - 1935

поперечное 300

Подача суппорта, мм/об (мм/мин):

продольная 0,05 - 2,8

поперечная 0,025 - 1,4

Число ступеней подач 24

Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

продольного 3800

поперечного 1900

Мощность электродвигателя главного привода, 11кВт

Габаритные размеры (без ЧПУ)

длина 2505 - 3795

ширина 1190

высота 1500

Масса, кг 2835 - 3685

Высота центров 215мм

Мощность двигателя главного привода Nн = 10 кВт.

Расстояние между центрами до 2000мм.

Кпд станка 0,75.

Частота вращения шпинделя об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Продольные подачи мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 2,14; 2,6; 2,8.

Поперечные подачи мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,0725; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,2; 1,4.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи Рх = 600кгс.

Вспомогательные инструменты к токарным станкам: державка резцов, сверлильные и резьбовые патроны др.

Токарные приспособления: зажимной патрон трехкулачковый самоцентрирующийся

Разработка технологического процесса.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

План-маршрут механической обработки данной детали представлен на рисунке 1. процесс механической обработки включает в себя токарные и сверлильные операции.

Токарная операция:

Установочная база - поверхность 0;

Измерительная база - поверхность 1;

Обрабатываем поверхности 1, 2, 3, 4, 5, 6;

Сверлильная операция:

Установочная база - поверхность 0

Измерительная база - 1

Обрабатываем поверхности - 8

Токарная операция:

Установочная база - поверхность 0

Измерительная база - 1

Обрабатываем поверхности - 7, 9, 10, 11;

Глава 4. Определение режимов резания

a) Точение.

1. Для обработки поверхности воспользуемся проходным отогнутым резцом. Материал режущей части Р18. Так как резцом необходимо обработать ст. 45Г, с пределом прочности при растяжении в.р. = 52кг/мм? [Приложение 2]. То значение углов геометрии токарного резца будут следующие:

= 12°; 1 = 5 - 10°

= 25° = 45°

Н В = 25 16 [Приложение 2]

2. Исходя из общего припуска и характера выполняемого перехода (чистового) определяем глубину резания, мм:

t = (D - d)/ 2

D - диаметр обрабатываемой поверхности в мм;

d - диаметр обработанной поверхности в мм;

t = (40 - 36) / 2 = 2мм;

3. Выбираем табличное значение подачи S.

S = 0,4 мм/об;

4. Исходя из оптимального времени работы инструмента без переточки, выбираем стойкость инструмента Т = 60 мин [Приложение 3] и определяем допустимую для этой стойкости скорость резания, м/мин:

V = (Сv * Кv) / (Тm * tхv * SYv),

где Сv, m, xv, Yv, постоянная и показатели степени, соответственно: 56; 0,20; 0,15; 0,20; [10, с430 т22]

Кv - поправочный коэффициент,

Кv = Кmv * Кnv * Кuv * Кv * К'v * Кrv * Кqv * Кov

Кmv - качество обрабатываемого материала, 1,36

Кnv - состояние поверхности заготовки, 0,9

Кuv - материал режущей части, 1

Кv - коэффициент главного угла в плане, 1

К'v - коэффициент вспомогательного угла в плане, 0,94

Кrv - коэффициент радиуса при вершине, 1

Кqv - коэффициент поперечного сечения державки, 0,97

Кov - вид обработки, 1

Кmv = 0,6(75 / в.р.)1,25 = 0,6 * (75/ 42) 1,25 = 1,23

Кv = 1,23 * 0,9 * 1 * 1 * 0,94 * 1 * 0,97 * 1 = 1,016

V = (56 * 1,016) / (600,20 * 10,15 * 0,40,20) = 30,13 м/мин.

5. Рассчитываем частоту вращения шпинделя по допустимой скорости резания, об/мин:

n = (1000V) / (DП)

V - скорость резания, 30,13 м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, 40мм;

n = (1000 * 30,13) / (40 * 3,14) = 239,88 об/мин;

6. Полученную расчетную частоту вращения корректируем по паспортным данным станка и рассчитываем действительную скорость резания Vд (об/мин):

Vд = ( * D * nд) /1000

nд - действительная частота вращения шпинделя (скорректированная по паспорту), 200 об/мин.

Vд = (3,14 * 40 * 200) / 1000 = 25,12 об/мин;

7. Определяем требуемую мощность станка (кВт):

N = (Pz * V) (60 * 102)

Pz - тангенциальная составляющая силы резания, кгс

Pz = Ср * tхр * Syp * Vnp* Кp

t - глубина резания, 1мм;

Ср - постоянная для данных условий резания, 300;

xp, yp, np - показатели степени составляющих силы резания, соответственно: 1; 0, 75; -0,15; [Приложение 4].

Кp - поправочный коэффициент:

Кp = Кmp * Кp* Кp * Кр * Кгp

Кmp - учитывает обрабатываемый материал;

Кmp = (в.р. / 75) np0.35 = (42 / 75)-0.15 0.35 = 1,030

Кp, Кp, Кр, Кгp - учитывают влияние геометрических параметров резца на составляющие силы резания, соответственно: 1; 1; 1; 1,04;

Кp = 1,030 * 1 * 1* 1 * 1,04 = 1,072

V - скорость резания, 30,13 м/мин;

- к.п.д. передач станка, 0,75;

Pz = 300 * 11 * 0,40,75 * 30,13-0,15 * 1,07 = 96,87 кгс

N = (96,87 * 30,13) / (60 * 102 * 0,75) = 0,635 кВт

8. Определяем усилие подачи:

Pх = Ср * tхр * Syp * Vnp * Кp

Ср = 339; хp = 1; yp = 0,5; np = -0,4, [10, т24] ;

Кp = Кmp * Кp* Кp * Кр * Кгp

Кmp = (в.р. / 75) np0.35 = (42 / 75)-0.4 0.35 = 1,08

Кp = 1;

Кp = 1;

Кр = 0,85;

Кгp = 1;

Кp = 1,08 * 1 * 1* 0,85 * 1= 0,92

Pх = 339 * 11 * 0,40,5 * 30,13-0,4 * 0,92 = 50,51 кгс

Определяем радиальную составляющую силы резания:

Pу = Ср * tхр * Syp * Vnp * Кp

Ср = 243; хp = 0,9; yp = 0,6; np = -0,13, [10, т24];

Кp = Кmp * Кp* Кp * Кр * Кгp

Кmp = (в.р. / 75) np0.35 = (42 / 75)-0.13 0.35 = 1,026

Кp = 1;

Кp = 1;

Кр = 1,25;

Кгp = 1,14

Кp = 1,026 * 1 * 1 * 1,25 * 1,14 = 1,46

Pу = 243 * 10,9 * 0,40,6 * 30,13-0,13 * 1,46 = 71,28 кгс

Pz : Py : Px

96,87 : 71,28 : 50,51

9. Определяем основное время (мин):

То = (L * i) / (n * S)

L - длина прохода, 40мм [3, с44, т.47]

i - количество проходов, 1

n - частота вращения шпинделя, 1250 об/мин;

S - подача, 0,4 мм/об;

То = (40 * 1) / (1250 * 0,4) = 0,08 мин;

10. Вспомогательное время определяем по справочнику - мин; [9, с275]

Продольное точение и растачивание - 0,42

Твсп = 4,5 мин.

б) Сверление.

1. Материал режущей части инструмента - Р18, [5, с.145], тип - сверло спиральное 16. геометрия сверла:

= 12°; ? = 40-60°;

a = 1,5 мм; l = 3мм; l1 = 1,5 мм;

2. Исходя, из диаметра просверливаемого отверстия и характера выполняемого перехода назначаем количество проходов - 1 и определяем глубину резания:

t = 0,5D

D - диаметр просверливаемого отверстия, 16мм;

t = 0,5 * 16 = 8

3. Выбираем максимальную допустимую подачу:

S = 0,1 мм/об [Приложение 5]

Принятую подачу проверяем по осевой силе, допускаемой прочностью станка. Для этого определяем осевую силу:

Р0 = Ср * Dqp * Syp * Kр

Ср, qp, ур - постоянная и показатели степени, соответственно: 37,5; 1; 0,7; [10, т32] ;

Кp = Кmp - поправочный коэффициент, 0,92

Р0 = 37,5 * 161 * 0,10,7 * 0,92 = 178,92 кгс

Р0 < Р0 max.

178,92 < 300

4. Назначаем период стойкости сверла: Т = 25 мин, [ Приложение 5]

5. Определяем скорость резания:

V = [(Cv * Dqp) / ( Tm * txv * SYv)] * Кv

Cv, qp, m, xv, Yv - постоянная и показатели степени, соответственно: 7; 0,4; 0,2; 0; 0,7; [10, т32] ;

Кv = Кmv * Кuv * Кlv - общий поправочный коэффициент.

Кmv - коэффициент на качество обрабатываемого материала,

Кmv = Cm * (75 / в)nv = 0,6 * (75 / 75 ) 0,9 = 0,6

Кuv - коэффициент на инструментальный материал, 0,3;

Кlv - коэффициент, учитывающий глубину просверливаемого отверстия, 1;

Кv = 0,6 * 0,3 * 1 = 0,18

V = [( 7 * 160,4 ) / (250,2 * 80 * 0,10,7)] * 0,18 = 19,79 м/мин

6. Рассчитываем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости резания об/мин:

n = (1000 * V) / ( * D)

n = (1000 * 19,79) / 3,14 * 16 = 393,90 об/мин.

nд = 400 об/мин.

7. Определяем действительную скорость резания м/мин:

V = ( * D * nд) / 1000

V = (3,14 * 16 * 400) / 1000 = 20,096 м/мин.

8. Рассчитываем крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении, кгс/м:

M = Cm * Dqm * SYm * Kр

Cm, qm, Ym - постоянная и показатели степени, соответственно: 0,0345; 2; 0,8; [10, т32] ;

Кp = Кmp - поправочный коэффициент, 0,92

M = 0,0345 * 162 * 0,10,8 * 0,92 = 1,28

9. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

Nрез = (M * nд) / 975

Nрез = (M * nд) / 975 = 0,52 кВт.

10. Проверяем достаточность мощности привода станка.

Nшп = Nэ *

Nэ - мощность электродвигателя станка, 10 кВт

- к.п.д. станка, 0,75

Nшп = 10 * 0,75 = 7,5 кВт.

11. Определяем основное и машинное время:

Tо = L / (nд * S)

L - общая длина прохода сверла, 40 мм

Tо = 40 / (400 * 0,4) = 0,25 мин

12. Определяем вспомогательное время, связанное с переходом:

Твсп = 1,8 мин.

4.1 Расчет резцов на прочность и жесткость

Мизг < Ммах.изг.

Мизг - действующий изгибающий момент;

Ммах. изг. - максимальный изгибающий момент, допускаемый сечением державки резца;

Мизг = Pz * l

Мизг = [u]* W

Pz - сила резания, 75,61 кгс

l - вылет резца, (1 - 2,5)Н = 1,56 * 16 = 25 мм

[u] - допускаемое напряжение на изгиб материала державки, 1100кгс/см2

или 11кгс/мм2

W - момент сопротивления сечения державки резца, мм3

Pz * l = [u]* W

где W = (В *Н2) / 6

W = (16 * 252) / 6 = 1666,6мм3

Расчитываем ширину резца прямоугольного сечения:

В = (6 * Pz * l) / (2,56 * [u])

В = (6 * 96,87 * 25) / 2,56 * 11 = 8,02мм

Нагрузка допускаемая прочностью резца:

Pzдоп. = (В * Н2 * [u]) / (6 * l)

Pzдоп. = (16 * 252 * 11) / (6 * 25) = 733,3 кгс

Максимальная нагрузка, допустимая жесткостью резца:

Pzдоп.жост. = (3 * f *E *J) / l3

f - допустимая стрела прогиба резца, 0,05мм;

E - модуль упругости резца,20000 кгс/мм2;

J - момент инерции сечения державки, J=(BH3) / 12 = 20833,3 мм4;

l - вылет резца, 40 мм;

Pzдоп.жост. = (3 * 0,05 *20000 *20833,3) / 403 = 976,56 кгс

Pzдоп. > Pz < Pzдоп.жост

733,3 > 96,87 < 976,56

Тосн - 4,51 мин.

n = 1000 * V / DП

1. n = 1000 * 114 / 36 * 3,14 = 1008,4 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

2. n = 1000 * 20,3 / 16 * 3,14 = 404,06 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 400 об/мин;

3. n = 1000 * 97 / 21 * 3,14 = 1471 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 1250 об/мин;

4. n = 1000 * 97 / 26 * 3,14 = 1188,14 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 1000 об/мин;

5. n = 1000 * 97 / 26 * 3,14 = 1188,14 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 1000 об/мин;

6. n = 1000 * 13 / 24 * 3,14 = 172,5 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 160 об/мин;

7. n = 1000 * 89 / 38 * 3,14 = 745,8 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

8. n = 1000 * 89 / 36 * 3,14 = 787,33 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

9. n = 1000 * 89 / 30 * 3,14 = 944,79 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

10. n = 1000 * 89 / 36 * 3,14 = 787,3 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

11. n = 1000 * 89 / 30 * 3,14 = 944,79 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

12. n = 1000 * 114 / 40 * 3,14 = 907,64 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

13. n = 1000 * 114 / 40 * 3,14 = 907,64 об/мин, действительная частота вращения шпинделя nд = 800 об/мин;

Глава 5. Определение основного времени

6.1 Экономическая оценка технологического процесса

Рассчитываем годовую себестоимость изготовления данной детали по всей годовой программе методом прямого калькулирования.

С=(М + З + И + А + Э + Н + П)*Д

1) М - стоимость материала заготовки (нормы расхода) 8тыс 271руб.

1 тонна стоит 8 тыс. 271 руб. Отсюда 1 килограмм 8,27 руб.

Масса детали 0,088 кг. Значит, она стоит 8,27 0,088 = 0,72

2) З - зарплата производственных рабочих с учетом прямых накладных расходов, а так же расходов на социальное страхование и отпуска.

(70 * 17,42мин) / 60 = .

3) И - расходы на эксплуатацию инструментов

[(4,1 *30) / 100] * 4,51 = 38,83 руб.

4) А - расходы на оборудование (амортизация) 10,177 руб.

5)Э - расходы на силовую энергию 3,65

6) Н - стоимость наладки оборудования

Ннал. = [(Lнал. * kдоп.) / Тнал.] * tп.з.

kдоп. = 1,15; Тнал. = 20 мин; Lнал. - зарплата наладчика, 15,09; tп.з. = 6,6 мин.

Ннал. = [(15,09 * 1,15) / 20.] * 6,6 = 24,29 руб.

7) П - стоимость эксплуатации специальных приспособлений 11,50

8) Д - годовая программа выпуска детали 400 штук.

С=(М + З + И + А + Э + Н + П)*Д

С = (0,72 + + 24,6 + 11,25 + 4,05 + 24,29 + 12,75) * 400 = руб.

Заключение

В данной работе была разработана технология механической обработки заготовки. В ходе работы были выполнены все поставленные задачи, а именно, рассчитав ряд показателей, дал оценку технологичности - удовлетворительно; определил тип производства - крупносерийный, рассчитав коэффициент закрепления операций; выбрал метод получения заготовки - штамповка на КГШП, а также спроектировал ее; разработал техпроцесс изготовления детали «вал»; назначил режимы резания на все операции; рассчитал технические нормы времени и подобрал для всех линейных размеров универсальные средства измерения.

Литература

1. Анурьев В.И. «Справочник конструктора- машиностроителя», Москва, 2001г.

2. Бергер И.И. «Справочник молодого токаря», Минск 1972г.

3. Дальской А.М., Суслова А.Г. «Справочник технолога - машиностроителя», том 2, Москва 2001г.

4. Златоустов В.Д. «Технологические расчеты в курсовом проектировании по резанию металлов», Череповец, 1988г.

5. Комков А.А. «Справочные материалы к курсовому проекту по резанию материалов», Череповецкий государственный университет, 1998г.

6. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин Р.К. «Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении», Москва, 1976г.

7. Нефедов Н.А. «Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах», Москва, 1976г.

8. Орлова П.Н., Скороходова Е.А. «Краткий справочник металлиста», Москва, 1987г.

9. «Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках», Москва, 1989г.

10. Под ред. А.Н. Малова Справочник технолога машиностроителя.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Размещено на Allbest.ru