Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание
• Технологический раздел
• 1. Сведения о сверле и материале
• 2. Определение типа производства
• 3. Разработка технологического процесса для обработки сверла
• 4. Выбор заготовки
• 5. Режимы резания
• 6. Расчет размерных технологических цепей
• 7. Расчет и назначение нормы времени
• 8. Погрешность обработки
• Конструкторский раздел
• 1. Анализ детали «Вал кардана привода генератора и компенсатора»
• 2. Требования к основным конструктивным элементам фрезы
• 3. Проектирование инструмента второго порядка
• Экономический раздел
• 1. Определение технологической себестоимости инструмента
• 2. Определение минимума приведенных затрат
• 3. Определение экономического эффекта
• Список литературы
• Приложения
• Технологический раздел

1. Сведения о сверле и материале

Сверление - необходимая операция для получения отверстий в различных материалах при их обработке, целью которой является:

· Изготовление отверстий под нарезание резьбы, зенкерование, развёртывание или растачивание.

· Изготовление отверстий (технологических) для размещения в них электрических кабелей, анкерных болтов, крепёжных элементов и др.

· Отделение (отрезка) заготовок из листов материала.

Сверло -- режущий инструмент с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Свёрла могут также применяться для рассверливания, то есть увеличения уже имеющихся, предварительно просверленных отверстий, и засверливания, то есть получения несквозных углублений.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать инструмент для получения двух отверстий в линию. Для этого используется спиральное сверло из быстрорежущей стали Р6М5.

Характеристика стали Р6М5

Марка	Р6М5
Классификация	Сталь инструментальная быстрорежущая
Дополнение	Сталь имеет повышенную склонность к обезуглероживанию, повышенную вязкость, хорошее сопротивление износу, хорошую шлифуемость
Применение	для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками

Химический состав в % материала Р6М5

ГОСТ 19265 - 73

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

W

V

Co

Cu

0.82 - 0.9

0.2 - 0.5

0.2 - 0.5

до 0.6

до 0.025

до 0.03

3.8 - 4.4

4.8 - 5.3

5.5 - 6.5

1.7 - 2.1

до 0.5

до 0.25

Твердость Р6М5 после отжига, ГОСТ 19265-73	HB 10 -1 = 255 МПа

2. Определение типа производства

Для определения типа производства рассчитаем нормирование расхода данного инструмента.

Норма расхода инструмента HP на 1000ч [1, стр 305]

где: kY - коэффициент случайной убыли, kY=1,25

Уt0 - основное время по всем переходам;

Уt0=1мин

УT = Т·k - расчетный срок службы инструмента;

где: k -число периодов стойкости, k=2,4

Т - нормальный период стойкости, Т = 25мин;

УT = 25·2,4=60 мин;

Тогда:

Годовой расход инструмента [1,стр 304]:

Где: П - годовая программа выпуска, П =100 шт;

В связи с тем, что данный инструмент будет использовать для обработки и других деталей, то примем количество инструментов n=5 шт. Принимаем мелкосерийное производство.

3. Разработка технологического процесса для обработки сверла

Базовый технологический процесс

№ п/п	Название операции	Содержание операции	Оборудование
005	Фрезерно-отрезная	1. Отрезать заготовку;	8Г662САУ
010	Токарно-винторезная	1. Подрезка торца на обеих частях; 2. Зацентровать;	16К20
015	Токарно-винторезная	1. Точить по контуру;	16К20
020	Фрезерная	1. Фрезеровать канавки; 2. Фрезеровать затылок; 3. Фрезеровать лапку;	6М12
025	Термическая	1. Отжиг;	Печь
030	Зачистка центров	1. Зачистить центра;
035	Шлифовальная	1. Полировать канавки и затылок;	3В642
040	Круглошлифовальная	1. Шлифовать по контуру; 2. Шлифовать конус Морзе;	3А151
045	Заточная	Заточить сверло	3В642
050	Контрольная	Контроль размеров согласно чертежу	Плита контрольная
055	Консервация	Консервировать в масле

Критический анализ базового технологического процесса. Усовершенствовать данную технологию с целью уменьшения трудоемкости производства инструмента можно с помощью использования станков с ЧПУ, а также специализированных станков, позволяющих увеличить количество технологических переходов, выполняемых на одном рабочем месте и уменьшить количество переустановов и уменьшить количество операций.

Предлагаемый технологический процесс

№ п/п	Название операции	Содержание операции	Оборудование
005	Ленточнопильная	1. Отрезать заготовку;	РР 301 А
010	Токарная с ЧПУ	1. Подрезка торца на обеих частях; 2. Зацентровать;	16К20Ф3
015	Токарная с ЧПУ	1. Точить по контуру;	16К20Ф3
020	Фрезерно-координатная	1. Фрезеровать канавки; 2. Фрезеровать затылок; 3. Фрезеровать лапку;	DMU 50 eco
025	Термическая	1. Отжиг;	Печь
030	Зачистка центров	1. Зачистить центра;	3А920
035	Шлифовальная	1. Полировать канавки и затылок;	MR600
040	Круглошлифовальная	1. Шлифовать по контуру; 2. Шлифовать конус Морзе;	ВШ-152РВИ
045	Заточная	Заточить сверло	MR600
050	Контрольная	Контроль размеров согласно чертежу	Плита контрольная
055	Консервация	Упаковать в бумагу для консервации

Применяемое оборудование. Ленточнопильный автоматический станок РР 301 А выполнен по схеме с одной гидравлической колонной и одной направляющей. Особенность модели - наличие удобного механизма разворота рамы. Станок оснащен частотным регулятором скорости ленты, что позволяет плавно регулировать скорость ленты.

Параметры резки

	PP 301 A
Рабочая зона	90°	+45°	+60°
	305	255	175
	305	255	175
	360x305	255x305	175x305
Потребляемая мощность мотора	400V, 2,2 kW
Скорость резания	10 - 100 m/min.
Габариты станка	1800x2040x1570
Вес станка	1170 kg

Станок 16К20Ф3 патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепежных резьб (в зависимости от возможностей системы ЧПУ). Станок используют в единичном, мелко- и среднесерийном производстве.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм.:
над станиной	400
над суппортом	200
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	1000
Частота вращения шпинделя, мин-1	35-1600
Число автоматически переключаемых скоростей	9
над станиной	400
Скорость быстрых перемещений суппорта, мм/мин.:
продольного	4800
поперечного	2400
Скорость подачи, мм/мин.:
продольного хода	3-1200
поперечного хода	3-500
Перемещение суппорта на один импульс, мм.:
продольного	0,01
поперечного	0,005

Универсальный заточной станок MR600 предназначен для заточки инструмента из быстрорежущей стали, твердого сплава, других материалов. Возможно затачивать фрезы, использовать для круглого шлифования, трехмерных профилей и т.д. Двигатель с шлифовальным кругом может поворачиваться на 180 градусов. Можно установить два разных круга. Механизированный подъем, и опускание заточной головки способствует улучшению условий труда и снижению вспомогательного времени.

Технические характеристики:

Поперечное движение рабочего стола, мм	190
Продольное перемещение рабочего стола, мм	150
Размер рабочего стола, мм	130 х 550
Высота подъема диска, мм	150
Угол поворота шлифовального диска, градусы	360
Максимальный диаметр изделия, затачиваемого в центрах, мм	250
Размер шлифовального круга, мм	150х16/50х32
Скорость вращения, об/мин	2800
Мощность двигателя, Вт	552
Напряжение, В	220 / 380
Вес (нетто/брутто), кг	160/168
Габариты без упаковки, мм	700х630х630
Габариты в упаковке, мм	700х630х740

Обрабатывающий 5-ти осевой центр DMU 50 eco открывает горизонт 5-сторонней обработки - от простой цеховой обработки до конструирования формы по непревзойденной цене. Надежная концепция станка DMU 50 eco представляет собой идеальную базу для изготовления деталей небольшими сериями. Мощное базовое оснащение является лучшей предпосылкой для того, чтобы иметь возможность производить также комплексные изделия с высокими требованиями по производительности.

Технические характеристики фрезерного 5-ти осевого обрабатывающего центра DMU 50 eco:

Рабочая зона	DMU 50 eco
Перемещение по X / Y / Z	мм	500 / 450 / 400
Главный привод
Диапазон числа оборотов	мин-1	20 - 8.000
Мощность привода (40 / 100% ED)	кВт	13 / 9
Крутящий момент (40 % ED)	Нм	83
Ускоренный ход по X / Y / Z	м/мин	12
Усилие подачи, макс.	кН	4,5
Наклонно - поворотный NC-стол
Рабочая площадь стола	мм	? 630 x 500
Макс. загрузка	кг	200
Диапазон поворота	град.	-5 / +110
Точность позиционирования
Pmax по JIS / VDI / DGQ 3441 (система непрямого / прямого измерения перемещения)	мм	0,020 / 0,008
Устройство автоматической смены
инструмента с захватом	Число мест/кг	16 / 6
Длина инструментов, макс.	мм	300
Диаметр инструмента, макс.	мм	80 / 130
Вес станка / Присоединяемые значения
Вес	кг	4.000
Мощность	кВт	18
Макс. номинальный ток	A	27
Управление
DMG SLIMline® Panel Siemens 810D powerline с ShopMill

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ:

- Современная технология управления - SIEMENS 810D powerline с ShopMill;

- Высокая эффективность;

- 5-осевая обработка от простых деталей до деталей высокой сложности;

- Оптимальная экономия места;

- Прекрасный доступ к наклонно-поворотному NC-столу, большая рабочая зона при небольшой площади для установки станка;

- Высокая точность;

- Поворотный круговой NC-стол с цифровыми приводами;

- Мощный шпиндель для фрезерования (8.000 мин-1 / 83 Нм [40% ED] / 13 кВт [40% ED]);

- Устройство автоматической смены инструмента на 16 мест в магазине;

- Система прямого измерения перемещения (опция) и направляющая качения с циркуляцией роликов с централизованной смазкой для длительной, постоянной точности.

Круглошлифовальный центровый универсальный полуавтомат ВШ-152РВИ.

Производитель:ВИСТАН

Назначение:

Врезное и продольное шлифование.

Обрабатываемая деталь:

Тела вращения

Возможности:

На полуавтомате модели ВШ-152РВИ дополнительно возможна обработка торцевых плоских поверхностей при ручном управлении, а также внутренних поверхностей тел вращения.

Особенности конструкции:

Шпиндель шлифовального круга выполнен на гидродинамических подшипниках скольжения.

Шпиндель внутришлифовальной бабки выполнен на высокоточных подшипниках качения.

Перемещение стола производится от гидроцилиндра.

Литая станина и основание

Общие характеристики	ВШ-152РВИ
Диаметр изделия устанавливаемого в центрах, мм:
· наибольший, мм · наименьший, мм	· 250 · 10
Наибольшая длина изделия, устанавливаемого в центрах, мм	1000
Диаметр изделия устанавливаемый в патроне, мм:
· наибольший, мм · наименьший, мм	· 200/250 · 22
Наибольшая длина заготовки, мм:
· устанавливаемой в патроне · устанавливаемой в патроне с закрытым люнетом	· 250 · 350
Наибольшая масса устанавливаемой заготовки:
· при обработке в центрах, кг · при наружном и внутреннем шлифовании в патроне, кг · при внутреннем шлифовании в патроне с закрытым люнетом, кг	· 160 · 40 · 60
Диаметр и высота шлифовального круга, мм:
· для наружного шлифования	· 400/50
Наибольший угол поворота верхнего стола, мм:
· по часовой стрелке, град · против часовой стрелки, град	· 6 · 9
Наибольший угол поворота шлифовальной бабки, град:
· по часовой стрелке, град · против часовой стрелки, град	· 90 · 180
Наибольший угол поворота бабки изделия, град:
· против часовой стрелки · против часовой стрелки при работе с синусным приспособлением	· 90 · 30
Окружная скорость шлифовального круга:
· наружное шлифование, м/с	· 38
Пределы частот вращения изделия (бесступенчато), мин-1	50/500
Точность обработки, мм:
· в центрах круглость · в патроне круглость	· 0.001 · 0.0016
Постоянство диаметра в продольном сечении (при обработке в центрах), мм при L=630 мм	0.006
Плоскостность торцевой поверхности, мм	0.005
Шероховатость обработанной поверхности, мкм
Шпиндель
Конус в шпинделе бабки изделия	Морзе 5
Конус в пиноли задней бабки	Морзе 4
Мощность привода шлифовального круга, кВт	4
Суммарная мощность установленных электродвигателей, кВт	9.28
Габариты
Габаритные размеры, мм:
· длина · ширина · высота	· 2950 · 2295 · 2150
Масса полуавтомата, кг	6000

4. Выбор заготовки

Учитывая, что ранее было определено, что у нас мелкосерийное производство, то целесообразно выполнить заготовку из круглого проката.

Пользуясь справочными данными [2, с.584]. подбираем наружный диаметр в зависимости от их максимальных диаметров и длины:

Таким образом параметры заготовки рабочей части , . Масса заготовки:

где с - плотность материала заготовки;

для Стали 45 с=7,826г/см3.

V - объем заготовки, см3;

Объем проката-заготовки составляет:

 ;

см3;

Масса проката:

кг.

Определяем коэффициент использования материала:

Ки.м.= =

Себестоимость получения заготовки определяется по формуле:

где С - базовая стоимость получения 1т заготовок, руб/т;

Спрок=26600руб/т;

Кт.о. - коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовок, руб/т, Кт.о.=0, т.к. термическая обработка включена в стоимость;

Gзаг - масса заготовки, кг;

Кт - коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок; Кт=1 неучитывается;

Кс - коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовок;

Кс=1 для проката; [3, с.69];

Gд - масса детали;

Sотх - стоимость одной тонны отходов (стружки), руб;

Sотх=2700 руб/т [3, с.70];

Кф - коэффициент, учитывающий инфляцию по отношению к ценам 1991 года, принимаем Кф=1, так как стоимость проката принята по производственным данным текущего года.

Тогда:

5. Режимы резания

Операция 015, установ А, переход 1

Точение, черновое:

· Глубина резание: t = 2 мм

· Назначаем подачу: S=0,5мм/мин [4,стр 364]

· Скорость резания:

где: СV, x , y,m -коэффициент и показатели степеней приведены в табл 17 [4, стр 367] ; СV=290; x=0,15; y=0,35; m=0,2

- общий поправочный коэффициент на скорость

где: - поправочный материала, коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого

где: уВ = 255МПа из данных материала

KR=0,6; nV = 1,25 [4, стр 359]

-поправочный коэффициент учитывающие влияние состояния поверхности; [4,стр 263]

поправочный коэффициент учитывающие влияние инструментального материала [4,стр 280]

Тогда:

Т- период стойкости инструмента, T = 45мин

м/мин

· Сила резания [4, стр .271]:

где: СP и показатели степени х,у,n для конкретных условий обработки для каждой из составляющей силы приведены в табл. 22 [4, стр .274]

СP= 204; x = 1; y = 0,75; n = 0

- поправочный коэффициент, [4, стр .271]

Где: - поправочный коэффициент учитывающий влияние качества,

- поправочные коэффициенты учитывающие геометрические параметры режущей части инструмента,

[3, стр .275]

тогда:

· Частота вращения шпинделя:

Из ряда ЧВШ станка 16К20Ф3 принимаем:

тогда фактическая скорость:

м/мин

· Мощность резания:

где: PЭ - эффективная мощность при обработке

Pдв - мощность электродвигателя станка, Pдв = 10кВт

з - КПД, з = 0,85

тогда: 4,7 кВт?8,5кВт - мощность двигателя станка обеспечивает требуемые параметры мощности, значит параметры режима резания назначены верно.

· Время обработки:

(1,18)

· Скорость подачи:

мм/мин

Остальные режимы резания приведены в таблице

п/п	Наименование операции, переходы	t,мм	i	So,мм/об	VS,мм/мин	V,м/мин	n,мин-1	To,мин
015	Токарно-винторезная Установ А Точить по контуру	2	1	0,7	1190	240	1700	0,23
	Установ Б Точить конус Морзе №3	2	1	0,4	600	80	1500	0,4
	0,63
020	Фрезерно-координатная Установ А Фрезеровать канавки	3	8	0,4	50	95	350	4
	Фрезеровать затылок	2	1	0,4	50	95	350	1
	Фрезеровать лапку	3	2	0,7	161	-	236	0,11
	5,11
п/п	Наименование операции, переходы	t,мм	i	So,мм/х	Vдет,м/мин	Vкр,м/с	n, мин-1	To,мин
035	Шлифовальная Полировать канавку	0.01	1	1	0	35	1800	3
	Полировать затылок	0,02	1	1	0	35	1800	3
	6
040	Круглошлифовальная Шлифовать по контуру	0,01	2	3,32	20	35	1800	1,5
	Шлифовать конус	0,01	2	3,32	20	35	1800	0,8
	2,3
045	Заточная Заточить сверло	0,5	8	0,005	20	-	1120	0,12
	0,12
	14,06

6. Расчет размерных технологических цепей

Целью размерного анализа технологического процесса является определение операционных размеров детали (S), а так же размера заготовки (В), с учетом величины снимаемого припуска (Z).

Исходными данными для проведения размерного анализа является разработанный технологический процесс механической обработки детали (порядок выполнения операционных размеров), величины размеров детали (А), а также величина минимального технологического припуска (Z min) на обработку элементарной поверхности на каждом переходе.

Проверяем правильность построения по условию:

A+Z=B+S

2+2=1+3

4=4

Следовательно, построение выполнено верно.

Построение исходного древа:



Построение производного дерева:

Построение общего древа:

Производим расчет составленных технологических цепей методом полной взаимозаменяемости.

1. Размерная цепь имеет вид

В данной размерной цепи А2= S2=86 h14

2. Размерная цепь имеет вид

В данной размерной цепи А1= S3=45h14

3. Размерная цепь имеет вид

Замыкающим звеном в данной цепи является размер S1.

Размер S3 - увеличивающий - он увеличивается с увеличением замыкающего звена.

Размер S2 - увеличивающий - он уменьшается с увеличением замыкающего звена.

Размер Z1min - увеличивающий - он уменьшается с увеличением замыкающего звена.

S1= S3 +S2+ Z1min

S1mах = S3max+ S2 max +Z1min = 47,62+88,87+2,5= 138,99 мм

S1min = S3min+ S2 min +Z1min = 47+88+2.5 = 137,5 мм

Таким образом, S1 = 138.245 0.745 мм.

4. Размерная цепь имеет вид

Замыкающим звеном в данной цепи является размер [Z1min].

Размер З1 - увеличивающий - он увеличивается с увеличением замыкающего звена.

Размер S1 - уменьшающий - он уменьшается с увеличением замыкающего звена.

Определяем величину операционного припуска Z4.

Z1max = З1max - S1min = 146 - 137.5 = 8.5 мм

Z1min = З1min - S1max = 145 - 138.99= 6.01 мм

Таким образом, мм.

7. Расчет и назначение нормы времени

Рассчитаем норму времени на операцию 010 Токарную с ЧПУ технологического процесса механической обработки.

Основное технологическое время на операцию

Тм = 1.03 мин

Время цикла автоматической работы станка по программе рассчитывается по формуле

, [8, с.5]

где:

Тмв - машинно-вспомогательное время работы станка по программе

(включает в себя время на ускоренное перемещение инструмента в зону резания, на установочные движения инструмента в зоне резания, на автоматическую смену инструмента и т.д.), мин

[7, с.605]

Таким образом,

Вспомогательное время на операцию, не перекрываемое временем автоматической работы станка по программе, рассчитывается по формуле

, [8, с.5]

Тв уст - время на установку и снятие детали, мин,

Тв оп - время, связанное с операцией, не вошедшее в управляющую программу (время на проверку прихода инструмента в заданную точку после обработки, на установку и снятие щитка от разбрызгивания эмульсией), мин

Тв изм - время на технические измерения, мин

Принимаем

[8, с.57]

[8, с.79]

Принимаем время на измерение поверхностей: [8, c.80-89]

Штучное время на операцию определяется по формуле

,

где:

Кtb - поправочный коэффициент на вспомогательное время,

а - время на техническое и организационное обслуживание рабочего места, отдых и личные потребности, в % от оперативного

Принимаем Кtb = 1.32 [8, с.50]

а = 6% [8, с.90]

Тогда,

Штучно-калькуляционное время на операцию рассчитывается по формуле



где:

Тпз - подготовительно-заключительное время на операцию

где:

Тпз1 - время на организационную подготовку;

Тпз2 - время на наладку станка, приспособления, инструментов;

Тпз3 - время на пробную обработку детали.

Принимаем

Тпз1 = 9 + 2+ 2 = 13 мин [8, с.96] (время на получение наряда, чертежа, комплекта технологической документации, инструмента и оснастки (в инструментально-раздаточной кладовой), на ознакомление с документами на инструктаж мастера).

Тпз2= 2.5·3+0,8·3+0,3·3= 10,8 мин [8, с.96] (время на наладку станка, приспособлений, инструмента, программных устройств).

Тпз3 = 0 мин (пробную обработку производить не будем).

Таким образом,

Нормы времени на операции проектного технологического процесса изготовления представлены в таблице:

Нормы времени на операции проектного технологического процесса

Операция	Т о., мин	Т в., мин	Кtb	а, %	Тшт., мин	Т п.з., мин	Тшт.к, мин
005 Ленточнопильная	0.18	0.4	1.4	8	0.80	12	3.2
010 Токарная с ЧПУ	1,03	2,74	1.4	6	7,18	23,8	11,94
030 Сверлильно - фрезерно - - расточная	2.15	2,92	1,4	14	7,43	7,5	8,93
045 Шлифовальная	1,2	1,94	1,4	8	4,3	20,2	8,3
050 Заточная	0,8	1,34	1.4	8	2,9	16,6	6,22

Нормы времени на опреции базового технологического процесса

Операция	Т о., мин	Т в., мин	Кtb	а, %	Тшт., мин	Т п.з., мин	Тшт.к, мин
Пилоотрезная	0.18	0.4	1.4	8	0.80	12	3.2
Токарно-винторезная	1,03	2,74	1,4	6	7,18	23,8	11,94
Фрезерная	2.15	2,92	1.4	14	7,43	7,9	10,3
Шлифовальная	1,2	1,94	1,4	8	4,3	20,2	8,3
Заточная	0,8	1,34	1.4	8	2,9	16,6	6,22

8. Погрешность обработки

Проведем расчет погрешности для чистового точения 14h8 токарной операции 010.

Суммарную погрешность обработки деталей определяем по зависимости [3, стр.188]:

где: Ди - погрешность вызванная размерным износом, которая определяется по следующей зависимости [3, стр.192]:



L - длина пути резания при обработки партии N=5шт;

L0 = 1000м начальный износ вершины резца;

u0 - относительный износ для материала Т30К4 [3, стр.276] u0=3мкм;

ДУ - погрешность вызванная упругими деформациями технологической системы под влиянием силы резания [3, стр.192]:

;

Wmax; Wmin; - наибольшая и наименьшая податливость системы;

PYmax; PYmin - наибольшее и наименьшее значение составляющей силы резания совпадающей с направлением выдерживаемого размера;

Наибольшее и наименьшее перемещение продольного суппорта под нагрузкой 686 Н составляет 40мкм и 50 мкм [7, стр.29];

Тогда наименьшая податливость:

где: Wст max - наибольшая податливость станка;

Wзагmax - наибольшая податливость заготовки [3, стр.193];

где: dпр - приведенный диаметр, dпр =14мм

lд - длина детали lд = 53мм

Силы резания определяем по формуле [3, стр.193];

где: Cp , x, y, n - коэффициент и показатели степеней для составляющих сил резания [3, стр.276];

CP = 243; x = 0,9; y = 0,6; u = -0,3

При обработки допуск IT7 Td = 0,021 колебание глубины резания будет: tmin = 0,5мм; tmax = 0521мм;

Дст - погрешность связанная с неточностью станка[3, стр.193];

C - Допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя относительно направляющих станка в плоскости выдерживаемого размера на длине L = 300мм C=7

ДН - погрешность наладки станка;

где: ДР - погрешность регулирования положения резца;

ДР = 2мкм [7, стр 71]

Диз - погрешность измерения размера детали;

Диз = 6мкм [7, стр 71]

КР = 1,73 и КИ =1 -коэффициенты учитывающие отклонения величин ДР и Диз от нормального закона распределения.

ДТ - температурная погрешность, зависящая от температурных деформаций технологических систем приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей.

мкм

Конструкторский раздел

1. Анализ детали «Вал кардана привода генератора и компенсатора»

Назначение детали

Вал кардана привода генератора и компенсатора - неотъемлемая часть карданной передачи. Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного механизма к другому, если оси их валов изменяют взаимное положение или не лежат на одной прямой.

Материал детали

Деталь изготавливается из материала Сталь 40Х ГОСТ 4543-71, штамповка.

Химический состав, %, Сталь 40ХН ГОСТ 4543-71

C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	0,30	0,30	0,035	0,035

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

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

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

Анализ поверхностей детали

Высокая точность наблюдается на отверстиях шероховатостью Ra 1,25. Такая же шероховатость должна быть обеспечена на наружной поверхности диаметром 27мм. Внутренняя поверхность длиной 45+0,05, радиусы закругления, поверхность шлицев с внешним диаметром 35-0,17 требуют шероховатость Ra 2,5. Все остальные поверхности должны соответствовать шероховатости Rz 80.

2. Требования к основным конструктивным элементам фрезы

Фреза представляет собой тело вращения, на образующей или торцовой поверхности (или на обеих сразу) которой имеются зубья. При вращении и одновременной подаче зубья один за другим вступают в работу и снимают стружку. Фрезы состоят из рабочей части, снабженной зубьями с режущими кромками, хвостовика, предназначенного для крепления (хвостовых фрез), шейки, расположенной между рабочей частью и хвостовиком. Рабочая часть состоит из корпуса и зубьев, которые могут включать крепежные и регулировочные элементы, режущие и опорные пластины и т.д. Корпус насадной фрезы имеет отверстие для крепления на оправке, шпоночный паз служит для передачи крутящего момента.

Рассмотрим требования к основным конструктивным элементам фрезы.
Диаметр фрезы D определяет количество и форму зубьев, а диаметр посадочного отверстия, или диаметр оправки, da -- диапазон подач и условия теплоотвода. Больший диаметр фрезы позволяет:

* сделать при неизменном окружном шаге большее количество зубьев, благодаря чему при одинаковой подаче на зуб минутная подача, а следовательно, и производительность возрастают;

* увеличить массу фрезы и длину дуги контакта фрезы с обрабатываемой деталью, за счет чего улучшается теплоотвод, а значит, увеличивается период стойкости;

* сделать большее посадочное отверстие, т.е. применить более жесткую оправку, позволяющую работать на высоких режимах резания без вибраций.
Однако увеличение диаметра фрезы имеет и недостатки, так как возрастают время на врезание, крутящий момент, как следствие расход электроэнергии, расход инструментального материала. Поэтому конструкцию фрезы стремятся выбрать с наибольшим диаметром посадочного отверстия и возможно меньшим наружным диаметром. На практике диаметр оправки рассчитывается редко, соотношение диаметров оправки d0 и фрезы D приблизительно равно: D=(2,25...3)d0. Размеры диаметров оправки и фрезы, полученные практическим путем, представлены в справочной литературе.

Число зубьев фрезы z -- важный параметр, от которого зависят производительность обработки, уровень сил резания, потребляемая мощность. Чем меньше зубьев у фрезы одного и того же диаметра, тем больше объем канавок для размещения стружки. Это обстоятельство особенно важно для выполнения черновых работ. Чем больше зубьев, тем выше плавность работы фрезы и меньше величина сил резания, приходящихся на один зуб. Поэтому число зубьев и их форма должны быть оптимальными для конкретного вида работ.

При расчете числа зубьев необходимо помнить, что с уменьшением их числа сила резания и потребляемая мощность уменьшаются. Если необходимо уменьшить силу резания, число зубьев уменьшают по сравнению с расчетным или рекомендуемым значением. Равномерность работы при этом обеспечивают за счет увеличения угла наклона стружечной канавки.

Конструктивные элементы и геометрические параметры фасонных фрез.

В большинстве случаев фасонные фрезы делают насадными. Они должны удовлетворять следующим условиям:

1) обладать достаточной прочностью зуба и значительной его толщиной для обеспечения большого числа переточек;

2) иметь достаточные размеры канавок между зубьями, чтобы обеспечить размещение стружки и выход затыловочного резца или шлифовального круга при затыловании;

3) иметь меньший наружный диаметр, как и фрезы с остроконечным зубом.

В общем случае последовательность определения конструктивных элементов фрезы с затылованным зубом сводится к определению D, d0, z, расчету величины Н, вычерчиванию и окончательному уточнению размеров фрезы.

Для фасонных фрез характерно следующее: при большем диаметре фрезы необходимо выбирать меньшее число зубьев. Это объясняется тем, что с увеличением D возрастает величина К, а значит, и общая высота зуба. В результате зуб будет тонкий, нежесткий. Если сделать зуб толще, К еще больше возрастет, а следовательно, еще больше увеличится Н. Установлено, что толщина зуба с должна быть равна (0,8...1)Н, а угол канавки -- в пределах 18...30°. С целью упрощения измерения наружных диаметров при изготовлении фрезы число зубьев должно быть четным.

Фасонные фрезы бывают с острозаточенными и с затылованными зубьями. К задней поверхности зуба фрезы предъявляются следующие требования:

1) обеспечение постоянства профиля, т.е. неизменности высоты профиля в любом радиальном сечении при условии, что переточка производится по передней поверхности;

2) обеспечение постоянства заднего угла в любой точке задней поверхности;

3) простота затылования.

Для острозаточенного зуба первое и второе требования не обеспечиваются. Однако достоинством таких фрез является их более высокие производительность и период стойкости, поскольку шлифование задней поверхности уменьшает радиус округления режущих кромок, удаляет дефектный обезуглероженный после термообработки слой. Заточка таких фрез обычно производится в специальном приспособлении, которое позволяет обеспечивать постоянство задних углов.

Ширина зуба у фрез с угловым затылованием на передней поверхности и спинке изменяется, а, следовательно, после переточки фрезы будет изменяться ширина профиля обработанной детали. Чтобы избежать этого явления, фрезу делают сборной с замками на торцах ее половинок, а между ступицами после переточек ставят прокладки.

С целью увеличения боковых задних углов и повышения стойкости в последнее время переходят к фасонным фрезам с остроконечным зубом. Однако применение этих фрез ограничено, так как ими можно обрабатывать детали только с открытым профилем.

Передний угол фасонных фрез обычно равен нулю, однако период стойкости, а, следовательно, и производительность в этом случае ниже, чем у фрез с положительным передним углом. При наличии переднего угла высота профиля фрезы не соответствует высоте профиля детали, и необходимо выполнять специальный коррекционный расчет. Если точность обрабатываемой детали невелика, допускается применение фрез с г = 5° без проведения коррекционного расчета.

3. Проектирование инструмента второго порядка

Фасонная фреза

Фасонными называют такие фрезы, режущая кромка или профиль зубьев которых имеет фасонный, сложный контур. Дисковые фасонные фрезы применяют для фрезерования прямых и винтовых канавок на призматических и цилиндрических деталях, а также на различных режущих инструментах. Дисковые фасонные фрезы делают, как правило, с затылованными зубьями, чтобы получить необходимый положительный задний угол. Основное преимущество фрез с затылованными зубьями состоит в том, что их профиль после переточки по передней поверхности сохраняется постоянным.

Конструктивные элементы дисковой фасонной фрезы: наружный диаметр, диаметр отверстия под оправку, высота и толщина зуба, толщина стенки, ширина фрезы, размеры впадины и число зубьев.

Рис.1 Геометрические параметры фасонной фрезы

Экономический раздел

1. Определение технологической себестоимости инструмента

Определим технологическую себестоимость токарной операции 015 по зависимости [3, стр 172]:

Где: H0 - средние затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, имеющий коэффициент машино-часа КМ.Ч.=1.

Н0 = 0,312 т.к. мелкосерийное производство [3, стр. 172];

Кц8 =10 масштабно-ценовой коэффициент [3,стр. 169];

З0 - заработная плата станочника, которая находится по зависимости [3,стр. 169];

;

НОЧ - норматив часовой заработной платы станочника соответствующего разряда, руб./час. Токарную операцию выполняет станочник 4 разряда, тогда НОЧ = 17,8 руб. [3,стр. 267];

км - коэффициент учитывающий оплату труда основанного рабочего при многостаночном обслуживании, т.к. обслуживается один станок, то км=1 [3,стр. 170];

КЦ1=8 [3,стр. 169];

тогда:

ЗВ.Р - заработная плата наладчика, определяется по зависимости [3,стр. 170];

НН.Г. - нормативная годовая заработная плата наладчика соответствующего разряда, разряд наладчика для токарной операции 4, тогда НН.Г.= 29390руб. . [3,стр. 266];

m - число рабочих смен, m = 2;

кон - количество станков, кон = 1;

FД - действительный фонд времени, FД 4015 ч.;

тогда:

;

Тогда себестоимость токарной операции:

По тем же зависимостям определяем себестоимость других операций входящий в проектный технологический процесс, результаты представлены в таблицах:

Технологическая себестоимость операций предлагаемого техпроцесса.

Операция	Разряд станочника	Разряд наладчика	tшт.к. , ч	Соп , руб.
Ленточнопильная	4	4	3,2	14
Токарно-винторезная	4	4	10,7	52
Сверлильно-фрезерно-расточная	4	4	9,59	45
Шлифовальная	5	5	7,8	37
Заточная	5	5	5,78	25
У	173

Технологическая себестоимость операций базового техпроцесса

Операция	Разряд станочника	Разряд наладчика	Тшт.к, мин	Соп , руб.
Пилоотрезная	5	4	3.2	14
Токарно-винторезная	5	4	11,94	52
Фрезерная	5	4	8,94	48
Сверлильная	5	4	4,5	36
Шлифовальная	5	5	8,3	40
Заточная	5	5	6,22	29
У	219

2. Определение минимума приведенных затрат

Минимум приведенных затрат для токарной операции можно определить по зависимости [3,стр. 168]:

где: Ci - технологическая себестоимость выполняемой операции, Сток =52руб (из табл. 13);

ЕН - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений ЕН = 0,12 [3,стр. 169];

Кi - удельные капитальные вложения, отнесенные к единице продукции, можно рассчитать по зависимости [3,стр. 173]:

Где: КЦ2=8 масштабно-ценновой коэффициент[3,стр. 169];

Ф - стоимость оборудования, рассчитывается по зависимости [3,стр. 173];

Ц - оптовая цена оборудования, Ц=24400 руб [3,стр. 268];

Тогда:

;

Тогда:

На другие операции затраты представлены в таблице для проектного технологического процесса:

Затраты для проектного технологического процесса

Операция	Соп , руб.	W
Ленточнопильная	14	14,8
Токарная	52	53,2
Сверлильно-фрезерно-расточная	45	51,2
Шлифовальная	40	42,2
Заточная	29	32,4
У	193,8

Затраты для базового технологического процесса

Операция	Соп , руб.	W
Пилоотрезная	14	14,8
Токарно-винторезная	52	64
Фрезерная	48	51,2
Сверлильная	36	21,1
Шлифовальная	40	42,2
Заточная	29	32,4
У	225,7

3. Определение экономического эффекта

Для определения экономического эффекта воспользуемся зависимостью:

где:

Bбаз - приведенные затраты базового технологического процесса;

Bпр - приведенные затраты проектного технологического процесса;

N - количество деталей в партии;

Список литературы

сверло сталь резание фреза

1. Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование. : под ред. Е. Э. Фельдштейн; Минск 2002г

2. Обработка металлов резанием; справочник под ред. А.А.Панова - М: Машиностроение, 2004- 784с.

3. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений. /Под общ. ред. В.И. Аверченкова и Е.А. Польского.- М.: ИНФРА-М, 2005.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986.

5. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Ч2 - М.: Экономика, 1990.

6. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металла резания: Справочник, под ред. С.Т. Энтелиса ; Москва. Машиностроение 1986г

7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986.

8. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Ч1 - М.: Экономика, 1990.

9. Справочник инструментальщика : под ред. И.А. Одинарцев, Г.В. Филиппов и др.; Москва Машиностроение 1987г

10. Режущий инструмент: учебник для вузов/ под ред. С.В. Кирсанова; Москва, Машиностроение 2005г

Приложения

Чертеж 1.1

Размещено на Allbest.ru