Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Быстрыми темпами в настоящее время развивается промышленность. Необходимым становиться разработка всё новых высокоэффективных методов изготовления и обработки материалов, такие предложения вносит технология машиностроения, но каким было её развитие.

Изучение технологических процессов изготовления машин, орудий труда и вооружения в учебных заведениях России началось в XIX в. В 1804 г. акад. В.М. Севергин сформулировал основы технологии в работе “Технология - наука о ремеслах и заводах”. В 1818 г. проф. Московского университета И. А. Двигубский издал книгу “Начальные основания технологии как краткое описание работ, на фабриках и заводах производимых”. Одним из капитальных пособий по технологии металлообработки являлся трёхтомный труд проф. И. А. Тиме “Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ”, вышедший в 1885 г. Американец A.У. Тейлор в 1900 г. в работе “Искусство обработки металлов” определил ряд важных положений в технологии механической обработки резанием.

Технология машиностроения - это совокупность методов обработки, изготовления, измерения состояния свойств, формы материала, осуществляемых в процессе производства продукции машиностроения.

Предметом изучения в технологии машиностроения является - изготовление изделий заданного качества в установленном программой выпуска количества деталей при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда.

К первым трудам по технологии машиностроения относятся работы проф. А. П. Соколовского (1930-1932гг.), который сказал, что как наука технология родилась в цехе и никогда не должна порывать с ним связи. Большое значение для развития теоретических основ технологии машиностроения имели работы Н. А. Бородачёва по анализу качества машин, К. В. Вотинова по влиянию жёсткости технологических систем на точность обработки, Г. А. Шаумяна по теории производительности обработки на автоматах.

В период 1950-1980 года проведены многочисленные исследования по адаптивному управлению станками, по групповой обработке, влиянию различных факторов на точность и качество обработки поверхности и многое другое.

Современный уровень технологии машиностроения позволяет изменить взгляд на неё как на науку второго порядка после таких классических прикладных наук, как, например, теория механизмов и машин, сопротивление материалов и т. д., обслуживающих конструирование.

В настоящее время технологию машиностроения можно трактовать как науку по материализации конструкторских идей, которая должна не только гарантировать заданное качество и эффективность изготовления машин, но и приводить технологическими путями к улучшению их эксплуатационных свойств и повышению ресурса работы в усложнённых условиях эксплуатации [2].

1. Технологический раздел

1.1 Назначение и технологические требования к конструкции изготовляемой детали

Корпусные детали машин представляют собой базовые детали, на них устанавливают различные детали и сборочные единицы, точность относительного положения которых должна обеспечиваться как в статике, так и в процессе работы машины под нагрузкой. В соответствии с этим корпусные детали должны иметь требуемую точность, обладать необходимой жесткостью и виброустойчивостью, что обеспечивает требуемое относительное положение деталей и узлов, правильность работы механизмов и отсутствие вибрации. В данном курсовом проекте корпус подшипника изготавливается из стали 20Л; химический состав, механические и физические свойства приведены в таблицах 1-3 [1].

Таблица 1 - Химический состав стали 20Л

Содержание элементов, %
C	Si	Mn	P не более	S не более	Cr	Ni	Cu
0,17-0,25	0,20-0,42	0,35-0,75	0,05	0,05	0,3	0,3	0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали 20Л

ув, кгс/мм2	ут, кгс/мм2	д	Ш , ?	НВ
42	22	22	35	116-144

Таблица 3 - Технологические свойства стали 20Л

Свариваемость	Обрабатываемость резанием	Склонность к отпускной хрупкости	Коррозионная стойкость
РДС, АДС под газовой защитой. Последующая термообработка	Твердый сплав Кv=1,5 Быстрорежущая сталь Кv=1,3; НВ?126	Не склонна	Низкая

По заданию требуется, чтобы твёрдость стали была 35-40 HRC. Для этого требуется провести сложную термообработку.

Закалку с 8200С в масле и средний отпуск 4000С. После закалки структурой стали будет является мартенсит закалки. После отпуска структура стали - тростит.

Рисунок 1 Термообработка детали

1.2 Определение типа производства

В зависимости от размера производственной программы, сложности и трудоемкости изготовляемых деталей различают три типа производства: единичное, серийное, массовое.

Условно можно отнести к тому или иному типу производства обработку деталей заданного типа на основании таблицы 4 [2].

Таблица 4 - Типы производства

Тип производства	Количество обрабатываемых деталей в год
	Крупных более 20 кг	Средних от 5 до 20 кг	Мелких менее 5 кг
Единичное	до 5	до 10	до 100
Серийное	от 5 до 1000	от 10 до 5000	от 100 до 50000
Массовое	свыше 1000	свыше 5000	свыше 50000

Определим массу детали по формуле

m = V, (1)

где m - масса детали, кг;

- плотность cтали, кг/м3 ;

V - объем детали, м3.

Для стали = 7,9103 кг/м3.

Для определения объема детали воспользуемся упрощенным чертежом. Согласно этому чертежу определим объем корпуса подшипника:

V = 182607,25 мм3=1,8 10-4 м3

Тогда масса корпуса подшипника:

m = 7,91031,8260725 10-4 ? 1,44 кг.

По таблице 4 определим тип производства. Так как масса детали больше 20 кг и производственная программа 7000 деталей, то тип производства - массовое.

При массовом производстве на оборудовании непрерывно обрабатываются или изготавливаются детали заданного типоразмера в течении длительного времени.

1.3 Выбор и экономическое обоснование метода получения заготовки

1.3.1 Определение припусков табличным методом

Определение припусков табличным методом будем проводить по
ГОСТ 26645-85. Рассчитаем припуски для получения отливки в песчано-глинистые сырые формы:

Класс размерной точности отливки.- 10;

cтепень коробления элементов отливок - 7;

cтепень точности поверхности отливки - 12;

rласс точности массы отливки - 8;

Итак, точность отливки 10-7-12-8 ГОСТ 26645-85.

Найдем допуски линейных размеров, допуски формы и расположения элементов отливок, общие допуски элементов отливок (таблицы 5-7).

Таблица 5 - Допуски линейных размеров отливки

Номинальные размеры, мм	Литье в песчано-глинистые сырые формы
Ш 50	2,4
Ш 78	2,8
Ш 94	2,8
Ш 108	3,2
22	2
42	2,4
60	2,4
62	2,4
129	3,2
222	3,6
106	3,2

Таблица 6 - Допуск формы и расположения элементов отливок

Номинальные размеры, мм	Литье в песчано-глинистые сырые формы
Ш 50	0,5
Ш 78	0,5
Ш 94	0,5
Ш 108	0,5
22	0,5
42	0,5
60	0,5
62	0,5
129	0,64
222	1,0
106	0,5

Таблица 7 - Общий допуск элементов отливок

Номинальные размеры, мм	Литье в песчано-глинистые сырые формы
Ш 50	3,2
Ш 78	3,2
Ш 94	3,2
Ш 108	4,00
22	2,4
42	3,2
60	3,2
62	3,2
129	5,0
222	4,40
106	4,00

Ряд припусков отливки для литья в песчано-глинистые сырые формы - 7. Определим припуски на обработку (таблица 8).

Таблица 8 - Припуски на обработку

Номинальные размеры, мм	Ra, мкм	Литье в песчано-глинистые сырые формы
Ш 50		5,4
Ш 78		5,4
Ш 94		6,7
Ш 108		5,4
22		3,3
42		2,4
60		4,6
62		2,4
129
222
106

Рассчитаем годовой экономический эффект, получаемый за счет экономии материала при использовании литья в песчано-глинистые сырые формы:

Эг = (Мпесч - Мме)ЦN, (2)

где Мпесч и Мме - масса отливки соответственно при литье в песчано глинистые сырые формы и литье в металлические формы под давлением;

Ц - цена одной тонны материала, руб./т;

N - годовая программа, N =.

Используя рассчитанные ранее табличным методом припуски на обработку найдем экономию материала на одну отливку:

Мпесч - Мме = с?V, (3)

где с - плотность материала, с = 7,9103 кг/м3;

?V - уменьшение объема отливки для литья в песчано-глинистые сырые формы, ?V = мм3.

Мпесч - Мме = кг.

Тогда годовой экономический эффект составит

Эг = руб.

На основе рассчитанного годового экономического эффекта выбираем в качестве метода получения заготовки литьем в песчано-глинистые сырые формы

1.3.2 Расчет припусков аналитическим методом

Рассчитаем припуски на механическую обработку поверхности разъема корпуса и крышки редуктора 140-0,05.

Величины Rz и T(h) определяем по таблицам [3] для каждого технологического перехода.

Пространственное отклонение - результат коробления отливки. Удельная величина коробления ДК = 0,7 мкм/мм [3], что на длине L = 340 мм дает общую величину коробления сзаг = 0,7340 = 238 мкм.

Величина остаточной пространственной погрешности

сост = Кусзаг. (4)

После фрезерования чернового с = 0,06238 = 14,3 мкм.

После фрезерования чистового с = 0,04238 = 9,5 мкм.

После шлифования получистового с= 0,03238 = 7,1 мкм.

Погрешность установки заготовки е = 160 мкм [3]. Остаточная погрешность установки при чистовом фрезеровании е = 0,04160 = 6,4 мкм.

Величина расчетного припуска определяется по формуле

Zmin = RZ(i-1) + Ti-1(hi-1) + сi-1 + еi. (5)

Значения Zmin по операциям (переходам) обработки составляют:

– шлифование получистовое: Zmin = 20+20+9,5 = 49,5 ? 50 мкм;

– фрезерование чистовое: Zmin= 80+80+14,3+6,4 = 180,7 ? 181 мкм;

– фрезерование черновое: Zmin = 200+238+160 = 598 мкм.

Расчетные размеры по операциям (переходам) механической обработки составят:

– шлифование получистовое - 139,96 мм;

– фрезерование чистовое - 139,96+0,05=140,01 мм;

– фрезерование черновое - 140,01+0,181=140,191 мм;

– заготовка - 140,191+0,598=140,759 мм.

Результаты расчетов сводим в таблицу 9.

В графе «Предельные размеры» значения «min» получаем путем округления расчетных размеров до точности допуска соответствующего перехода. Значения «max» получаем прибавлением допусков соответствующих переходов к наименьшим предельным размерам.

Минимальные предельные значения припусков Zmin получаем как разницу наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов, а максимальное Zmax - соответственно разности наибольших предельных размеров.

Номинальный (расчетный) припуск

Zi ном = Zi min + T(д)i-1. (6)

Тогда номинальные (расчетные) припуски на:

– шлифование получистовое - Zном = 0,05+0,063 = 0,113 мм;

– фрезерование чистовое - Zном = 0,184+0,4 = 0,584 мм;

– фрезерование черновое - Zном = 0,7+1,6 = 2,2 мм.

Общий номинальный припуск Zном.об. = 0,113+0,584+2,2 = 2,897 мм.

Проверяем правильность выполненных расчетов:

Zmax 3 - Zmin 3 = 0,075 - 0,050 = 0,025; д2 - д3 = 0,065 - 0,040 = 0,025;

Zmax 2 - Zmin 2 = 0,525 - 0,181 = 0,337; д1 - д2 = 0,400 - 0,063 = 0,337;

Zmax 1 - Zmin 1 = 1,900 - 0,700 = 1,200; дЗ - д1 = 1,600 - 0,400 = 1,200.

Графическая схема расположения припусков приведена на рисунке 2.

Таблица 9 - Результаты расчета припусков аналитическим методом

Технологические операции и переходы обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск Zmin, мкм	Расчетный размер, мм	Допуск Т(д), мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм
	Rz	T(h)	с	е				min	max	min	max
Заготовка	200	-	238	-	-	140,759	1600	140,8	142,5	-	-
Черновое фрезерование	80	80	14,3	160	598	140,191	400	140,2	140,6	0,7	1,9
Чистовое фрезерование	20	20	9,5	6,4	181	140,010	63	140,010	140,075	0,181	0,525
Получистовое шлифование	5	5	7,1	-	50	139,960	40	139,960	140,000	0,050	0,075
Итого:	0,93	2,50



Рисунок 2 - Схема расположения припусков на обработку поверхности 140-0,04

1.4 Разработка технологического процесса

1.4.1 Структурная схема технологического процесса

Рисунок 3 - Структурная схема технологического процесса

1.4.2 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 продольно-фрезерный четырехшпиндельный станок ГФ-1194. Технические характеристики станка ГФ-1194 приведены в таблице 10 [4].

Таблица 10 - Технические характеристики станка ГФ-1194

Размеры рабочей поверхности стола, мм	630x1600
Продольное перемещение стола, мм	1600
Расстояние между вертикальными шпинделями, мм	440-640
Расстояние между стойками, мм	1100
Количество шпинделей	4
Конус отверстия шпинделя	Морзе №3
Количество скоростей шпинделя	22
Частота вращения шпинделя, об/мин	47,5-600
Количество подач стола	18
Подача стола, мм/мин	19-950
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин	3000
Мощность электродвигателей, кВт: привода подачи стола привода быстрого перемещения стола привода шпиндельных бабок	4,0 5,5 13,0
Габариты станка, мм	5000x4000x3000
Масса станка, кг	16500

Выбираем плоскошлифовальный станок 3Е721АФ1-1. Технические характеристики станка 3Е721АФ1-1 приведены в таблице 11 [3].

Таблица 11 - Технические характеристики станка 3Е721АФ1-1

Размеры рабочей поверхности стола, мм	630x320
Наибольшие размеры обрабатываемых заготовок, мм	630x320x400
Масса обрабатываемых заготовок, кг, не более	300
Наибольшее расстояние от оси шпинделя до зеркала стола, мм	550
Наибольшее перемещение стола и шлифовальной бабки, мм: продольное поперечное	700 395
Размеры шлифовального круга, мм	300x63x127
Максимальная скорость резания, м/с	35
Скорость продольного перемещения стола, м/мин	2-35
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	7,5
Габариты станка, мм	3404x2073x2090
Масса станка, кг	5000

Выбираем координатно-расточной станок 2В460. Технические характеристики станка 2В460 приведены в таблице 12 [4].

Таблица 12 - Технические характеристики станка 2В460

Размеры рабочей поверхности стола, мм	1000x1600
Наибольший диаметр растачивания, мм	250
Наибольшее горизонтальное перемещение вертикальной шпиндельной головки, мм	1000
Наибольшее вертикальное перемещение горизонтальных шпиндельных головок, мм	630
Наибольшее продольное перемещение стола, мм	1400
Наибольший вес обрабатываемого изделия, кг	1500
Количество ступеней частоты вращения шпинделя	21
Частота вращения шпинделя, об/мин	20-2000
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	3,9
Габариты станка, кг	5370x4060x3770
Масса станка, кг	22000

1.4.3 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 фрезерной операции для обработки поверхностей 1 и 2 выбираем цилиндрическую фрезу (рисунок 4) D = 75 мм, L = 80 мм, количество зубьев - 18, материал - быстрорежущая сталь (ГОСТ 3752-71).

Рисунок 4 - Цилиндрическая фреза ГОСТ 3752-71

Для фрезерной операции для обработки поверхности 3 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 5 - Торцовая фреза со вставными ножами ГОСТ 9473-80

Для плоскошлифовальной операции для обработки поверхности 2 выбираем шлифовальный круг [5] ПП 300x63x127 14А 32 С2 9 К5 ГОСТ 2424-75 (рисунок 6).

Рисунок 6 - Шлифовальный круг прямого профиля ГОСТ 2424-75

заготовка корпус редуктор режущий

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 4 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 189 мм, l0 = 108 мм, d = 14 мм (ГОСТ 10903-77).

Рисунок 7 - Сверло спиральное с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-77

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 5 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 168 мм, l0 = 87 мм, d = 10 мм (ГОСТ 10903-77).

Для координатно-расточной операции для черновой обработки отверстий 6 выбираем сверло спиральное коническое с конусностью 1:50 с коническим хвостовиком (рисунок 8) L = 156 мм, l0 = 75 мм, d = 7,6 мм (ГОСТ 18202-72) [3].

Рисунок 8 - Сверло спиральное коническое ГОСТ 18202-72

Для координатно-расточной операции для чистовой обработки отверстий 6 выбираем развертку коническую с конусностью 1:50 с коническим хвостовиком (рисунок 9) L = 156 мм, l0 = 40 мм, d = 8 мм (ГОСТ 10081-84) [3].

Рисунок 9 - Развертка коническая ГОСТ 10081-84

Для координатно-расточной операции для обработки отверстия 7 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 189 мм, l0 = 108 мм, d = 14 мм (ГОСТ 10903-77).

Для координатно-расточной операции для обработки поверхности 8 выбираем угловую фрезу (рисунок 10) D = 25 мм, B = 30 мм, d = 12 мм.

Рисунок 10 - Угловая фреза

Для координатно-расточной операции для обработки
поверхности 9 выбираем торцовую насадную фрезу из быстрорежущей стали (рисунок 11) D = 40 мм, L = 32 мм, d = 16 мм, количество зубьев - 10
(ГОСТ 9304-69) [3].

Рисунок 11 - Торцовая насадная фреза из быстрорежущей стали ГОСТ 9304-69

Для координатно-расточной операции для обработки отверстия 10 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 228 мм, l0 = 130 мм, d = 17,5 мм (ГОСТ 10903-77) [3].

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 11 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 228 мм, l0 = 130 мм, d = 18 мм (ГОСТ 10903-77).

Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы М20 в отверстии 10 выбираем короткий метчик с проходным хвостовиком (рисунок 12) L = 112 мм, l = 37 мм, d1 = 14 мм (ГОСТ 3266-81) [3].

Рисунок 12 Короткий метчик с проходным хвостовиком ГОСТ 3266-81

Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы М16 в отверстии 7 выбираем короткий метчик с проходным хвостовиком (рисунок 12) L = 102 мм, l = 32 мм, d1 = 12,5 мм (ГОСТ 3266-81) [3].

Для фрезерной операции для обработки поверхностей 12 и 13 выбираем торцовую насадную фрезу со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава (рисунок 5) D = 160 мм, B = 46 мм, d = 50 мм, количество зубьев - 16 (ГОСТ 9473-80) [3].

Для фрезерной операции для обработки поверхностей 14 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].

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 15 выбираем расточной державочный резец с углом в плане ц = 600 с пластинами из твердого сплава (рисунок 13) H = 10 мм, B = 10 мм, L = 32 мм (ГОСТ 9795-73) [3].

Рисунок 13 - Расточной державочный резец ГОСТ 9795-73

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 16 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 156 мм, l0 = 75 мм, d = 8,5 мм (ГОСТ 10903-77).

Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы в отверстиях 16 рассчитаем метчик в подразделе 2.1.

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 17 выбираем расточной державочный резец с углом в плане ц = 600 с пластинами из твердого сплава (рисунок 13) H = 10 мм, B = 10 мм, L = 32 мм (ГОСТ 9795-73) [3].

Для координатно-расточной операции для обработки отверстий 18 выбираем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком (рисунок 7) L = 156 мм, l0 = 75 мм, d = 8,5 мм (ГОСТ 10903-77).

Для координатно-расточной операции для нарезания резьбы в отверстиях 18 рассчитаем метчик в подразделе 2.1.

1.4.4 Выбор измерительного инструмента

Для межоперационного и окончательного контроля линейных размеров выберем штангенциркуль ШЦ-II ГОСТ 166-89, для контроля размера отверстия Ш82H7 - калибр-пробку (расчет калибр-пробки приведен в подразделе 2.2).

1.5 Расчет режимов резания

1.5.1 Расчет режимов резания аналитическим методом

Рассчитаем режимы резания при черновом фрезеровании поверхности разъема корпуса и крышки редуктора (поверхность 2).

Глубина резания t=1,9 мм.

Величину подачи выбираем по справочной литературе в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, режущего инструмента и требуемого класса шероховатости поверхности. На фрезерных станках настраивается минутная подача sм, мм/мин, т.е. скорость перемещения стола с закрепленной деталью относительно фрезы. Элементы срезаемого слоя, а следовательно, и физико-механические параметры процесса фрезерования, зависят о подачи на зуб sz, т.е. перемещения стола с деталью (в мм) за время поворота фрезы на один зуб. Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи на один оборот фрезы s0, мм/об.

Между этими тремя значениями имеется следующая зависимость:

sм = s0n = szzn, (7)

где n - частота вращения фрезы;

z - число зубьев фрезы.

Для чернового фрезерования цилиндрической фрезой принимаем sz = 0,1 мм/зуб [3].

Ширину фрезеруемой поверхности принимаем из чертежа B = 50 мм.

Диаметр цилиндрической фрезы можно принять 1,4-1,6 от ширины фрезеруемой поверхности, а следовательно, принимаем D = 75 мм.

Стойкость цилиндрической фрезы диаметром 75 мм принимаем T = 180 мин [3].

Расчетная скорость резания определяется по эмпирической формуле:

, (8)

где Сv - коэффициент скорости резания, зависящий от материалов режущей части инструмента и заготовки и от условий обработки;

T - расчетная (оптимальная) стойкость фрезы, мин;

m - показатель относительной стойкости;

xv, yv, uv, pv, qv - соответственно показатели степени влияния глубины резания, подачи, ширины фрезерования, числа зубьев и диаметра фрезы на скорость резания;

Kv - поправочный коэффициент на измененные условия.

Значения коэффициентов принимаем по таблице 7.15 [2] следующими:
Cv = 57,6; qv = 0,7; xv = 0,5; yv = 0,2; uv = 0,3; pv = 0,3; m = 0,25.

Поправочный коэффициент Kv определяется как произведение ряда коэффициентов, в частности:

, (9)

где - коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий инструментальный материал.

Значения данных поправочных коэффициентов принимаем по таблицам 7.16 - 7.18 [2] следующими: = 1; = 1; = 1. Тогда получим Kv = 1.

Количество зубьев цилиндрической фрезы для грубой обработки ориентировочно может быть принято

. (10)

Для принятой фрезы диаметром 75 мм получим:

.

Принимаем z = 18.

Подставим выбранные значения в формулу (8) и получим:

м/мин.

Расчетная частота вращения шпинделя рассчитывается по формуле:

. (11)

Подставим в данную формулу полученную ранее расчетную скорость резания:

об/мин.

Принимаем фактическую частоту вращения nф = 200 об/мин.

Определим фактическую скорость резания по формуле:

. (12)

м/мин.

Подсчитаем по формуле (7) минутную подачу:

sм = 0,118200 = 360 мм/мин.

Принимаем sм = 360 мм/мин.

Величина силы резания для фрезерования определяется по эмпирической формуле:

. (13)

Значение коэффициента Cp и показатели степеней принимаем по таблице 7.19 [2] следующими: Cp = 30; xp = 0,83; yp = 0,65; up = 1; wp = 0; qp = 0,83.

Поправочный коэффициент принимаем по таблице 7.20 [2] Kp = 1.

Подставив найденные значения в формулу (13), получим:

Н ? 2,8 кН.

Эффективная мощность на резание определяется по формуле:

. (14)

кВт.

Потребная мощность на шпинделе:

, (15)

где з - КПД станка, з = 0,75.

кВт.

Коэффициент использования мощности станка определяется по формуле:

, (16)

где Nэд - мощность приводного электродвигателя.

.

Основное технологическое машинное время рассчитаем по формуле:

, (17)

где L - расчетная длина обработки, мм;

i - число проходов.

Расчетная длина обработки определяется как

, (18)

где l - длина обработки, l = 424,8 мм;

l1 - величина врезания;

l2 - перебег фрезы.

Величина врезания для цилиндрических фрез определяется по формуле:

. (19)

мм.

Величину перебега l2 принимаем 4 мм.

Тогда расчетная длина обработки составит:

мм.

Подставляя полученную длину обработки в формулу (17), получим:

мин.

Рассчитаем режимы резания при плоском получистовом шлифовании поверхности разъема крышки и корпуса редуктора (поверхность 2).

Глубина резания составляет t = 0,075 мм.

Скорость движения заготовки принимаем vз = 15 м/мин [3].

Продольная подача - это перемещение шлифовального круга в направлении его оси в миллиметрах на каждый ход стола при плоском шлифовании, определяется по формуле:

s = (0,4 - 0,7)B, (20)

где B - ширина шлифовального круга, B = 63 мм.

s = 0,563 ? 32 мм/ход.

Скорость вращения шлифовального круга определяется по формуле:

, (21)

где Dк - диаметр круга, Dк = 300 мм;

nк - частота вращения шпинделя, принимаем nк = 1000 об/мин.

м/с.

Тангенциальная сила резания:

. (22)

Значения коэффициентов принимаем по таблице 7.24 [2] следующими:

Cp = 9,82 =19,6; up = 0,7; xp = 0,7; yp = 0,5.

Н.

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга:

. (23)

кВт.

Потребная мощность на вращение шлифовального круга:

. (24)

кВт.

Коэффициент использования станка по мощности:

. (25)

.

Основное технологическое (машинное) время:

, (26)

где L - длина продольного хода, мм;

k - коэффициент, учитывающий выхаживание, k = 1,3 [2].

Длина продольного хода определяется по формуле:

. (27)

L = 424,8 + 0,863 = 475,2 мм.

Тогда основное технологическое время

мин.

1.5.2 Расчет режимов резания табличным методом

На остальные переходы режимы резания назначаем согласно рекомендациям, приведенным в литературе [3] и [6], и сводим их в единую таблицу.

Таблица 13 - Расчет режимов резания табличным методом

Операция	Обрабатываемая поверхность	t, мм	i	s, мм/об	n, об/мин	v, м/мин	t0, мин
Фрезерная	поверхность 1	1,1	1	1,8	100	23	1,64
	поверхность 2 чистовая обработка	0,525	1	1,44	105	25	2,91
	поверхность 3	0,8	1	2,4	180	70	0,25
Координатно-расточная	4 отверстий 4	7	1	0,2	455	20	4,40
	4 отверстия 5	5	1	0,15	635	20	0,38
	2 отверстия 6 черновая обработка	3,8	1	0,1	840	20	0,41
	2 отверстия 6 чистовая обработка	0,2	1	0,4	400	10	0,19
	отверстие 7	7	1	0,2	455	20	0,25
	поверхность 8	0,9	1	1,2	290	23	0,07
	резьба в отверстии 7	1	1	2	80	4	0,10
	поверхность 9	0,8	1	1,0	180	23	0,24
	отверстие 10	8,75	1	0,22	365	20	0,25
	резьба в отверстии 10	1,25	1	2,5	65	4	0,07
	4 отверстия 11	9	1	0,25	355	20	1,23
Фрезерная	поверхности 12, 13 черновая обработка	1,2	1	3,2	140	70	0,33
	поверхности 12, 13чистовая обработка	0,5	1	1,6	180	90	0,49
Координатно-расточная	отверстие 14черновая обработка	1,1	1	0,3	710	190	0,48
	отверстие 14 чистовая обработка	0,4	1	0,1	750	200	1,39
	12 отверстия 15	4,25	1	0,14	750	20	6,3
	резьба в отверстиях 15	0,75	1	1,5	130	4	0,37
	отверстия 16 черновая обработка	1,1	1	0,3	805	190	0,52
	отверстия 16 чистовая обработка	0,4	1	0,1	850	200	1,47
	12 отверстия 17	4,25	1	0,14	750	20	1,05
	резьба в отверстиях 17	0,75	1	1,5	130	4	0,37

1.6 Нормирование технологического процесса и оценка загрузки оборудования

Штучное время на механическую обработку одной детали определяется формулой:

tшт = ?t0 + ?tв + tоб + tф (28)

где ?t0 - основное технологическое машинное время, время, непосредственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого перехода;

?tв - вспомогательное время, время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка, проверку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и снятие детали, суммируется целиком на операцию [2];

tоб - время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, включает время на подналадку, чистку и смазку станка, на получение и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.;

tф - время перерывов на отдых и физические потребности.

Время на обслуживание рабочего места, а также на отдых и физические потребности назначается на операцию в процентах от оперативного времени по нормативам:

tоб + tф = (б + в)( ?t0 + ?tв)/100 , (29)

где б - процент на обслуживание рабочего места (4-7%);

в - процент на отдых и физические потребности (5-8% для массового производства).

Сумма основного технологического и вспомогательного времени называется оперативным временем:

tоп = ?t0 + ?tв. (30)

Рассчитаем штучное и оперативное время на фрезерную операцию:

?t0 = 1,64 + 0,25 + 1,22 + 2,91 = 6,02 мин.

?tв = 1,90 + 0,10 + 1,90 + 0,10 + 0,40 + 0,10 + 1,90 = 6,40 мин.

tоп = 6,02 + 6,4 = 12,42 мин.

tоб + tф = (5+7)12,42/100 = 1,49 мин.

Тогда штучное время на фрезерную операцию

tшт = 6,02 + 6,40 + 1,49 = 13,91 мин.

Рассчитаем штучное и оперативное время на координатно-расточную операцию:

?t0 = 4,40+0,38+0,41+0,19+0,25+0,07+0,10+0,24+0,25+0,07+1,23 = 7,59 мин.

?tв = 1,90+0,92+0,5+0,5+0,3+0,29+0,18+0,13+1,9+0,18+0,13+0,92+1,9 = 9,75 мин.

tоп = 6,02 + 6,4 = 17,34 мин.

tоб + tф = (5+7)17,34/100 = 2,08 мин.

Тогда штучное время на координатно-расточную операцию составит

tшт = 7,59 + 9,75 + 2,08 = 19,42 мин.

Для оценки загрузки оборудования по времени определим такт выпуска по формуле:

, (31)

где tв - такт выпуска, мин/шт.;

Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч, принимаем по [7] Fд = 1837 ч;

N - годовая программа выпуска деталей, шт.

tв = (183760)/5500 = 20,04 мин.

Для каждого станка в технологическом процессе подсчитывается коэффициент загрузки:

, (32)

где mр - расчетное количество станков;

mп - принятое (фактическое) количество станков.

В свою очередь расчетное количество станков определяется по формуле:

, (33)

где tшт - штучное время на данной операции.

Таким образом рассчитаем коэффициент загрузки для продольнофрезерного, координатно-расточного и плоскошлифовального станков и представим их на рисунке 14.

Продольнофрезерный станок:

mр = 15,28/20,04 = 0,76,

зз = 0,76/1 = 0,76.

Координатно-расточной станок:

mр = 28,58/20,04 = 1,42,

зз = 1,42/2 = 0,71.

Плоскошлифовальный станок:

mр = 4,42/20,04 =0,22,

зз = 0,22/1 =0,22.

Рисунок 14 - График загрузки оборудования

2. Конструкторский раздел

2.1 Разработка специального режущего инструмента

Исходные данные для расчета метчика: резьба М10; d = 10 мм; P = 1,5 мм; б = 600; длина резьбы l = 18 мм; характер резьбы - глухая; обрабатываемый материал - серый чугун СЧ-20; тип метчика - машинный. Расчет ведем на основе методики, приведенной в литературе [8].

Выбор инструментального материала. Рабочая часть - ВК6 (88-90 HRB); хвостовик - сталь 40Х (40-42 HRCЭ).

Выбор числа зубьев. z = 4. Выбор размеров и формы стружечной канавки.

dC = 0,5d = 0,510 = 5 мм,

r = 0,53d = 0,5310 = 5,3 мм,

r1 = 0,11d= 0,1110 = 1,1 мм.

Определение длины заборной части.

Принимаем допустимую толщину среза a = 0,10 мм; тогда угол заборной части (угол в плане ц) определяется по формуле:

. (34)

tgц = 0,10 4/1,5 = 0,267,

ц = 150.

Диаметр сверла под резьбу:

dсв = d - P. (35)

dсв = 10 - 1,5 = 8,5 мм.

Тогда длина заборной части метчика

l1 = (d - dТ)/2tgц, (36)

dТ = dсв - (0,1…0,3 мм). (37)

dТ = 8,5 - 0,1 = 8,4 мм,

l1 = (10 - 8,3)/20,267 = 3,2 мм.

Принимаем длину рабочей части метчика l3 = 18 мм. Тогда длина калибрующей части l2 = l3 - l1 = 18 - 3,2 = 14,8 мм.

Для уменьшения трения калибрующая часть должна иметь обратную конусность по всему профилю резьбы. Принимаем обратную конусность 0,08 мм на 100 мм длины.

Определим размеры хвостовика.

Принимаем lШ = 15 мм; dШ = 7,5 мм; S = 8,0 мм; h = 11 мм, d1 = 10 мм.

Погрешность квадрата ().

Общая длина метчика определяется по формуле:

L = l + l1 + l0 + lВ, (38)

где l - длина резьбы с полным профилем;

l0 - расстояние от вспомогательного инструмента до детали, принимаем l0 = 10 мм;

lВ - длина вхождения метчика во вспомогательный инструмент, принимаем lВ = 45 мм.

Тогда L = 18 + 15 + 45 = 78 < 102 мм. Принимаем L = 102 мм по ГОСТ 3266-81.

Длина хвостовика

lхв = L - l3. (39)

lхв = 102 - 18 = 84 мм.

Расстояние l4 от переднего торца заборной части метчика до места сварки с хвостовиком устанавливаем l4 = l3 + 11 = 18 + 11 = 29 мм.

Выберем геометрические параметры метчика.

Передний угол метчика выбираем г = 50.

Задний угол метчика выбираем б = 30 (создается путем затылования).

У метчиков с нешлифованным профилем затылование производится только по заборной части, его величина

K = рdtgбб/z, (40)

где бб - задний угол по периферии метчика.

K = 3,1410tg40/4 = 0,5 мм.

Выбираем степень точности метчика Н3.

Определим размеры профиля резьбы.

Наружный диаметр d = 10 мм; средний диаметр d2 = 9,026 мм; внутренний диаметр d1 = 8,376 мм; шаг резьбы P = 1,5 + 0,010; угол профиля резьбы б/2 = 300 + 25/.

Назначим технические требования. Шероховатость профиля резьбы, передней и задней поверхностей Ra 0,8; шероховатость хвостовика Ra 1,6; допуск заднего угла ±10; допуск переднего угла ±20; биение профиля относительно оси 0,02 мм.

2.2 Разработка специального измерительного инструмента

Рассчитаем исполнительные размеры калибр-пробки для отверстия диаметром 82H7 (+0,03).

По нормативным данным устанавливаем значения для определения исполнительных размеров калибров: ?О=4 мкм, HK=5 мкм, yB=3 мкм [9].

Определим наибольший и наименьший предельные размеры контролируемого отверстия:

Dmin=82 мм,

Dmax = DH + ?Д = 82 + 0,03 = 82,03 мм.

Определим наибольший размер проходного нового калибра-пробки

ПРП = Dmin + ?О + HK/2 = 82 + 0,004 + 0,005/2 = 82,0065 мм или 82,007 мм.

Определим наибольший размер непроходного калибра-пробки

НЕП = Dmax + HK/2 = 82,03 + 0,005/2 = 82,0325 мм или 82,033 мм.

Определим предельный размер изношенного калибра-пробки

ПРИ = Dmin - yB = 82 - 0,003 = 81,997 мм.

Предельные отклонения на исполнительные размеры калибров-пробок 0,005 мм. Графическая схема расположения полей допусков представлена на рисунке 15.



Рисунок 15 Графическая схема расположения полей допусков калибр пробки

3. Научно-исследовательский раздел

Размеры двух любых одинаковых деталей, взятых из одной партии, различны. Измеряя детали из одной партии, изготовленные в одинаковых условиях, можно установить максимальное значение разницы их размеров. Величина этого значения называется полем рассеивания размеров. Она характеризует точность выбранного метода обработки для данных производственных условий.

Неточность обработки поверхностей обрабатываемых заготовок является результатом влияния различных факторов, которые вызывают различные погрешности.

Теорией и практикой технологии машиностроения установлено, что действие этих факторов характеризуется полем рассеивания размеров и законом распределения размеров (кивая распределения и характеризующие ее параметры).

На основании этого закона при решении практических задач, касающихся точности обрабатываемых заготовок, применяют методы, рекомендуемые математической статистикой и теорией вероятности. Пользуясь этими методами можно расчетно-аналитическим путем определить наиболее вероятные значения размеров обрабатываемой заготовки при данных условиях обработки. Решения относятся к методу определения точности обрабатываемых деталей.

Измеряя заготовки из одной партии после обработки их на станке, можно в пределах установленного допуска на размер модно разделить их на несколько групп с размерами в пределах определенного интервала. Тогда при достаточно большой партии деталей (50-100 штук) модно будет обнаружить, что число заготовок, попавших в каждую из отобранных групп, различно. Если построить график, у которого по горизонтали расположить номера групп с последовательно возрастающими размерами (Амин - Амакс) установленного интервала, а по вертикали число заготовок m, попавших в каждую группу и характеризующих частоту повторения размеров, то получившаяся кривая выразит закон распределения размеров обрабатываемых заготовок в данной партии, состоящей из n заготовок. Отношение m/n называют частотностью появления случайного события (в данном случае заготовок одной категории точности).

В зависимости от числа обрабатываемых заготовок и степени влияния различных факторов, действующих в процессе получения размеров, можно построить весьма разнообразные формы кривых, характеризующих законы распределения. наиболее характерными формами кривых являются: кривая распределения по закону равной вероятности, кривая распределения по закону Симпсона и кривая распределения по закону Гаусса или, как часто его называют, закон нормального распределения.

Рисунок 16 - Кривая распределения по закону равной вероятности

Закон равной вероятности получения размеров заготовок, обрабатываемых в одной партии, показывает, что при выбранном методе обработки и оборудовании зависит только от одного из факторов, например от износа режущего инструмента. Если износ инструмента при этом нарастает во времени по прямолинейному закону, размер обрабатываемой заготовки изменяется также строго постоянно, увеличиваясь или уменьшаясь. Однако это возможно, если действия остальных факторов несущественны или не влияют на изменение размеров заготовки.

Рисунок 17 - Кривая распределения по закону Симпсона

Если жесткость системы СПИД недостаточна и в связи с износом элементов системы появляется дополнительная деформация системы, то размер заготовки может изменяться уже по другому закону. Суммарное действие этих двух факторов увеличивает деформации системы СПИД и тогда закон распределения размера обработанных заготовок получает форму треугольника по закону Симпсона.

Если влияние этих факторов в процессе обработки заготовок одинаково и ни один из них не является ярко выраженным, получение точного на перед заданного размера в данный момент времени при изготовлении данной партии заготовок не может быть обеспечено. Однако при этом представляется возможным установит наиболее вероятный ожидаемый размер заготовок в данной партии по закону Гаусса. Этот размер располагается в середине поля рассеивания, которое и характеризует технологический процесс, выбранный для обеспечения заданного размера.

Рисунок 18 - Кривая распределения по закону Гаусса

Заключение

Целью данного курсового проекта была разработка технологического процесса изготовления корпуса редуктора.

В данном курсовом проекте был определен тип производства - массовое. В качестве способа получения заготовки было выбрано литье под давлением в металлические формы. Для выбранного метода литья были рассчитаны припуски на механическую обработку. Для составленной структурной схемы технологического процесса изготовления были подобраны соответствующее технологическое оборудование, режущие и измерительные инструменты.

Были также рассчитаны режимы резания для всех обрабатываемых поверхностей (для двух переходов - аналитическим методом). Коэффициент загрузки оборудования по времени составил в среднем 56%.

Для технологического процесса изготовления корпуса редуктора был разработан специальный режущий инструмент - метчик, а также специальный измерительный инструмент - калибр-пробка.

В данном курсовом проекте были выполнены маршрутная карта, операционные карты и карты эскизов для разработанного технологического процесса изготовления корпуса редуктора.

Литература

1. Справочник металлиста. Т.5 / Под ред. Б.Л. Богуславского.- М.: Машиностроение, 1997. - 673 с.

2. Казаченко В.П., Савенко А.Н., Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов. Ч III. Обработка металлов резанием: Пособие по курсовому проектированию.- Гомель: БелГУТ, 1997. - 47 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

4. Металлорежущие станки: Каталог-справочник: В 8 частях.- М., 1971.

5. Петров С.В. и др. Режущий инструмент: Лабораторный практикум.- Гомель: БелГУТ, 2004. - 28 с.

6. Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник.- Мн.: Выш. шк., 1997. - 423 с.

7. Горбацевич А.Ф., Алешкевич И.Л., Чеботарев В.Н. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения.- Мн.: Выш. шк., 1967. - 204

8. Автушенко В.А. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». Ч.I.- Гомель: БелИИЖТ, 1980. - 20 с.

9. Данилевский В.В. Технология машиностроения.- М.: Высшая школа, 1972. 448 с.

Размещено на Allbest.ru