Анализ технологического процесса изготовления детали "Шток"

v = = 30,1 (м/мин).

Определяем силу резания по формуле [4] c.282:

Р = ,

где C= 82, q= 0,86, x= 0,75, y= 0,6, u= 1,0, w= 0 - коэффициенты и показатели в формуле силы резания [8] табл.41;

К- поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, рассчитывается по формуле [4] табл.9;

К =(?/750)

где n = 0,3 - показатель степени [4] табл.9.

К =(?/750) = (800/750)^0,3 = 1,07.

С учётом поправочных коэффициентов сила резания будет равна, Н:

Р_Z == 2560 Н.

Мощность резания определяется по формуле:

N = = = 1,2 кВт.

Так как мощность резания меньше мощности станка (N_рез< N_ст?, 1,2<4,7),значит обработка возможна.

Определяем основное время, то есть время на непосредственную обработку по формуле (3):

где L = 15 мм - рабочий ход фрезы;

l₁ = 10+2=12 мм - длинна врезания и перебега приложение 4 [6].

Переводим подачу на зуб в минутную подачу по формуле, мм/мин:

S = S_Z ·z ·n,

где z = 4 - количество зубьев фрезы;

n = 800 об/мин - обороты фрезы.

S_М = 0,06·4·800 =192 мм/мин.

t = 27/192 = 0,14 мин.

Операция 055 - круглошлифовальная.

Определяем скорость вращения круга для окончательного продольного шлифования на каждый ход с. 301[4] V_к= 35 м/с, и скорость вращения заготовки V_з = 20 м/мин.

Глубина резания составляет t = 0,025мм на сторону.

Продольная подача S = (0,3 - 0,7)В = 0,4*40 = 16 мм/об.

Определяем эффективную мощность для шлифования поверхности O60h6, периферией круга с продольной подачей по формуле:

;

где = 0,27, r = 0,5, x = 0,4, y = 0,4, q = 0,3.

= 2,8 кВт

что меньше мощности главного двигателя станка ( N = 7,5 кВт).

Основное время для поверхностей определяем по формуле

где коеффициент зачистных ходов;

поперечная подача на 1 ход, мм;

s - продльная подача, мм;

припуск;

длина шлифования, мм;

Для чернового:

O60h6 составит

об/мин, принимаем n=200 об/мин;

Определяем основное время

O32h6 составит 1,5 мин.

8.3 Техническое нормирование операции

Операция 025 - токарная с ЧПУ.

Определяем вспомогательное время по формуле:

t_в = t_уст + t_уп + t_изм (4)

t_уст = 1,8+1,8=3,6 мин - время на установку и снятие заготовки 7;

t_уп = 1,50 - вспомогательное время по управлению станка карта 14;

t_изм = 0,5 мин - время на измерения карта15.

t_в = 3,6+1,5+0,5= 5,6 мин.

Определяем оперативное время.

t_оп = t_о + t_в. (5)

t_оп = 5,6+0,49 = 6,1 мин.

Определяем дополнительное время, которое состоит из времени на обслуживание и времени на отдых и определяется в процентах от оперативного карта 16 [7].

t_доп = t_оп 5% = 6,1 *0,05 = 0,3 мин.

Определяем штучное время по формуле

t_шт = t_оп + t_в. (6)

t_шт = 6,1+0,3= 6,4 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время по формуле:

t _шт-к= t _п.з+ (7)

t_п.з = 4+3+2+5,0+2,3 = 16,3 мин

подготовительно заключительное время, которое состоит из времени: получения чертежа и наряда, ознакомления с работой и чертежом, инструктаж мастера, настройка устройства подачи СОЖ;

N = 37 шт. - число деталей в партии.

t_шт-к = 6,4+ 16,3/37 = 6,6 мин.

Операция 040 - вертикально-фрезерная с ЧПУ.

Определяем вспомогательное время по формуле (4):

t_уст = 4,6 мин - время на установку и снятие заготовки 7 [7];

t_уп = 3,5 - вспомогательное время по управлению станка карта 14 [7];

t_изм = 1,0 мин - время на измерения карта15 [7].

t_в = 4,6+3,5+1,0= 9,1 мин.

Определяем оперативное время, формула (5).

t_оп = 9,1+0,84 = 9,94 мин.

Определяем дополнительное время, которое состоит из времени на обслуживание и времени на отдых и определяется в процентах от оперативного карта 16.

t_доп = t_оп 6% = 9,94*0,06 = 0,56 мин.

Определяем штучное время по формуле (6).

t_шт = 9,94+0,56= 10,5 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время по формуле (7).

t_п.з = 3+1+3+5,0+2,3 = 14,3 мин - подготовительно заключительное время, которое состоит из времени: получения чертежа и наряда, ознакомления с работой и чертежом, инструктаж мастера, настройка устройства подачи СОЖ;

t_шт-к = 10,5+ 14,3/37 =10,8 мин.

Операция 055 - круглошлифовальная.

Определяем вспомогательное время по формуле (4):

t_уст = 7,8 мин - время на установку и снятие заготовки 7 [7];

t_уп = 6,5 - вспомогательное время по управлению станка карта 14 [7];

t_изм = 2,2 мин - время на измерения карта15 [7].

t_в = 7,8+6,5+2,2= 16,5 мин.

Определяем оперативное время, формула (5).

t_оп = 16,5+1,5 = 18 мин.

Определяем дополнительное время, которое состоит из времени на обслуживание и времени на отдых и определяется в процентах от оперативного карта 16.

t_доп = t_оп 8% = 18*0,08 = 1,5 мин.

Определяем штучное время по формуле (6).

t_шт = 18+1,5= 19,5 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время по формуле (7).

t_п.з = 5+1+2+5+4 = 17 мин - подготовительно заключительное время, которое состоит из времени: получения чертежа и наряда, ознакомления с работой и чертежом, инструктаж мастера, настройка устройства подачи СОЖ;

t_шт-к = 19,5+ 17/37 =19,9 мин.

9 Научно-исследовательская часть

Тема исследования: Многорезцовая обработка на станках с ЧПУ.

Токарные станки с ЧПУ, оснащенные револьверными инструментальными головками, получили распространение в промышленности благодаря широким технологическим возможностям и полной автоматизации рабочего цикла. Средняя относительная производительность токарных станков с оперативным управлением модели I6K20T1 и гаммы 16К20ФЗ при замене станков с ручным управлением составляет 1,7 - 1,9, а их стоимость отличается примерно на порядок. Очевидно, что решающим фактором повышения эффективности станков с ЧПУ является увеличение их производительности. Возможность уменьшения вспомогательного времени на подобных станках минимальна, а существенное сокращение технологического (основного) времени достижимо только путем параллельной концентрации переходов, т. е. одновременной обработкой несколькими режущими инструментами. С этой целью нами предлагается способ многорезцовой обработки на токарных станках с ЧПУ и разработаны конструкции многорезцовых державок для двух и более резцов, которые устанавливаются в гнезда многопозиционной револьверной инструментальной головки, позволяя осуществлять многоинструментную обработку. При этом в зависимости от технологической схемы обработки возможно применение способа деления припуска на обработку или способа деления длины обработки, которые реализуются обычно при многорезцовой обработке.

Многорезцовая державка 1 (рисунок 10.1) с предварительно настроенными резцами устанавливается и закрепляется в пазу револьверной инструментальной головки 2. В продольном пазу державки устанавливаются резцы 3 и 4, которые закрепляются болтами 5, 6 и 7, 8 с помощью планок 9 и 10 с резьбовыми отверстиями.



Рисунок 10.1 - Установка многорезцовой державки в револьверной инструментальной головке

На рисунке 10.2 показана усовершенствованная конструкция многорезцовой державки, отличающаяся более широкими технологическими возможностями. Многорезцовая державка 1 также устанавливается и закрепляется в пазу револьверной инструментальной головки станка. Многогранная не перетачиваемая пластина 8 закрепляется на базовой державке с помощью зажимного элемента 9. В продольном пазу державки устанавливаются резцы 2 и 5, которые закрепляются болтами 10 с помощью планок 4 и 7, имеющих резьбовые отверстия. Режущие кромки резцов 2 и 5 выставляются по высоте относительно режущей кромки многогранной неперетачиваемой пластины базовой державки с помощью прокладок 3 и 6.



Рисунок 10.2 - Усовершенствованная многорезцовая державка

Аналитическое исследование технологических возможностей многорезцовой державки выполнялось методом конечных элементов.

Проведены несколько серий опытов для двух- и трехрезцовых наладок. К каждому из резцов прикладывались силы резания, соответствующие обработке стального вала диаметром 80 мм с глубиной резания t = 4 мм. Продольный вылет L_р резцов оценивается расстоянием между резцами. Он изменялся от 27,5 до 110 мм. Поперечный вылет резцов L_в изменялся от 30 до 70 мм с шагом 10 мм. Графики, характеризующие влияние продольного и поперечного вылетов резцов на их упругие смещения у вдоль оси Y, приведены на рисунке 10.3.



Рисунок 10.3 - Влияние продольного L _р и поперечного L_в вылетов резцов двухрезцовой (- - -) и тьрехрезцовой (____) наладок на их смещение у вдоль оси Y для каждого из резцов:

1- L_в3=70 мм; 2,3 - L_в2=70 мм; 4 - L_в3=30 мм; 5,6 - L_в2=30 мм; 7 - L_в1 = 70 мм; 8 - L_в1=30 мм.

Анализируя результаты теоретического исследования напряженно деформированного состояния многорезцовых наладок, приходим к выводу, что продольный и поперечный вылеты резцоз существенно влияют на величину упругих деформаций технологической системы. Вместе с тем упругие смещения резцов вдоль оси Y, влияющие на точность обработки цилиндрических поверхностей, при минимально возможных поперечных вылетах инструментов не превышают 0,03 - 0,035 мм, что приемлемо при черновом точении.

Для оценки влияния многорезцовой обработки на точность деталей и достоверность аналитических исследований были выполнены экспериментальные исследования точности обработки гладкого вала на токарном станке модели 16K20T1 с ЧПУ. На рисунке 10.4 указаны сечения обрабатываемых деталей, в которых производились контрольные измерения.

На величину упругих деформаций, вызывающих погрешности обработки, оказывают влияние жесткости передней и задней бабок, жесткость суппорта и системы крепления на нем режущих инструментов, жесткость обрабатываемой заготовки и контактная жесткость сопряжения "центровые отверстия заготовки -- центры станка". Выделить с достаточной точностью степень влияния каждого из этих факторов на величину погрешности обработки детали затруднительно. Средние значения диаметров d обработанных поверхностей в различных сечениях и упругих смещений у резцов вдоль оси Y приведены в таблице 10.1.

Рисунок 10.4 - Схема контрольных измерений диаметров цилиндрических поверхностен, обрабатываем их с помощью двурезцовой державки

Типовая схема формирования погрешности обработки от упругих деформаций технологической системы при точении на многорезцовом токарном полуавтомате, по данным проф. В. С. Корсакова, имеет вид, показанный на рисунок 10.3, а. Точка О является центром поворота оси заготовки и ее положение изменяется при перемещении продольного суппорта. Упругие отжатая продольного суппорта увеличивают диаметры шеек вала или размеры гладкого вала в различных сечениях и вызывают появление погрешности формы. Под действием радиальных и осевых составляющих силы резания продольный суппорт отжимается в радиальном направлении (от поверхности заготовки) и поворачивается на некоторый угол а' относительно точки О', являющейся его мгновенным центром поворота. Место положения точки О', радиальная и крутильная жесткости определяются экспериментально.

Погрешности формы обработанных шеек вала различны по величине и уменьшаются с уменьшением их длины, а также угла а путем отдаления точки О поворота заготовки от переднего центра. Это обеспечивается выравниванием упругих отжатий передней и задней бабок станка, а также поперечным смешением задней бабки.

Таблица 10.1 - Смещение резцов вдоль оси



Рисунок 10.5 - Схемы формирования погрешности обработки при точении:

а) па многорезцовых полуавтоматах; б) на токарных станках с ЧПУ, оснащенных многорезцовой державкой

В последнем случае получаемая погрешность формы может быть частично компенсирована созданием "встречной" или "обратной" конусности. Аналогичный результат получаем и при многорезцовом точении на токарном станке С ЧПУ, так как смешение резцов в этом случае также образует "обратную" конусность по отношению к смещению заготовки. При этом технологическая схема формирования погрешностей многорезцовой обработки будет иметь вид, показанный на рисунке 10.5, б, что существенно снижает величину погрешности формы и размеров.

Сравнительный анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований (таблица 10.2) подтверждает их хорошую сходимость и достаточно высокие точностные характеристики многорезцовой обработки на токарных станках с ЧПУ.

Сравнительный анализ производительности и интенсивности формообразования при одно- и многорезцовом точении выполнен на примере изготовления ступенчатого вала из стального прутка на токарно-винторезном станке и токарном станке с ЧПУ, в том числе и с применением многорезцовой державки. В таблице 10.3 приведены затраты технологического (основного) времени Т_о, машин но-вспомогательного времени Т_мв, времени Т_ца цикла автоматической работы станка по программе, вспомогательного времени Т_в и штучкою времени Т_шт. Как видим, применение многорезцовых державок позволяет существенно повысить производительность токарного станка с ЧПУ.

Сопоставлялась также интенсивность формообразования, представляющая собой фиктивную скорость рассредоточенного технологического воздействия на заготовку, осуществляемого кинематически или структурно связанными инструментами технологической системы, и определенная с учетом влияния технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов. Интенсивность формообразования является системным показателем, имеющим иерархическую структуру, которая соответствует структуре технологической системы, а также структуре показателя "штучная производительность".

Таблица 10.2 - Среднее смещение резцов

Таблица 10.3 - Затраты технологического времени

Технологическая интенсивность W_т формообразования, определяющая величину технологической производительности, представляет собой действительную скорость поступательного перемещения инструмента в направлении рабочей подачи (минутную подачу).

Цикловую интенсивность W_u формообразования, определяющую величину цикловой производительности обработки, находим с учетом вспомогательного времени в цикле работы станка, которое затрачивается на управление станком, ускоренные перемещения инструмента, установку, закрепление и снятие летали и инструмента.

Нормативную интенсивность W_H формообразования рассчитываем с учетом нормы штучного на выполнение операции.

Значения удельной интенсивности формообразования, приходящейся на один резец, для сравниваемых токарных операций приведены в таблице 10.4.

Таблица 10.4 - Интенсивность формообразования

Как видим, применение многорезцовых державок для обработки на токарных станках с ЧПУ, оснащенных револьверными инструментальными головками, позволяет существенно повысить производительность и интенсивность формообразования, а также формы и размеров детали.

Вывод

В ходе выполнения курсовой роботы был выполнен следующий объем работ.

При анализе служебного назначения были отражены основные технические характеристики и назначение компрессора. Что касается самого «Шток», то был проведен анализ всех его поверхностей, а также функций, исполняемых ими.

При анализе технических требований были описаны свойства стали 30Х13, а также были проанализировали требования, предъявляемые при изготовлении детали конструктором, их соответствие общепринятым стандартом.

Был определен тип производства -- мелкосерийный -- и определена периодичность запуска n = 47 шт.

В качестве заготовки была принята поковка, так как она более экономически выгодная.

Во время выполнения работы был проанализирован технологический процесс изготовления детали.

Список литературы

1. Методичні вказівки до курсового проекту для студентів, що навчаються за освітньо-кваліфікаційним рівнем «Бакалавр» за напрямом 0902 «Інженерна механіка» усіх форм навчання/ Укладачі Євтухов, Захарків,.

Суми: Вид-во СумДУ 2000 23 с.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения.-4-е изд., перераб. И доп.- Мн.:Выш. Школа, 1983.-256 с., ил.

3. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение, 1985. 534с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 496 с., ил.

5. Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. Панов. - М.: Машиностроение, 1980.-527 с.

6. Общестроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного времени для технического нормирования станочных работ: Серийное производство. - М.: Машиностроение, 1974. - 421 с.

7. Худобин Л.В. и др. Курсовое проектирование по ТМС. - М.: Машиностроение, 1989. -288с.

8. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник Под ред. А.К. Кутая, Б.М. Сорочкина. - Л.: Машиностроение, 1983.- 368 с.

9. Сорочкин Б.М. и др. Средства для линейных измерений. -Л.: Машиностроение, 1978. - 264 с.

10. Городецкий Ю.Г. Конструкция, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов.-М.: Машиностроение, 1971.-367 с.

11. Металлорежущие станки: Каталоги-справочники. - М.: НИИМАШ, 1965 1972.-461 с.

12. Методические указания по оформлению документации в курсовых и дипломных проектах по курсам: "Технология машиностроения", "Основы технологии производства электрофизических приборов" для студентов специальностей 12.01, 20.06.02 всех форм обучения. /Сост. А:А: Ягуткин, А.Б. Руденко. - Сумы: ЗФТИ, 1994.-Ч.1.-42С.

13. Методические указания к практическим занятиям "Анализ ;лужебного назначения машины и детали" по курсу «Технология Машиностроения» для студентов специальности 0501 дневной и вечерей форм обучения/Сост. О.А. Топоров. - Харьков: ХПИ, 1987. - 16 с.

14. ГОСТ 3.1105-84. Правила оформления документов общего назначения.

15. ГОСТ 7829-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Технические требования.

16. ГОСТ 3.1105-84. Правила оформления документов общего назначения.

Размещено на Allbest.ru