Технологический процесс обработки детали щита подшипникового

Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Ливенский филиал ГОУ ВПО «Орел ГТУ»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Технология машиностроения

Технологический процесс обработки детали щита подшипникового

Содержание

• Введение 3
• 1 Общая часть 5
• 1.1 Характеристика детали 5
• 1.2 Материал детали и его свойства 5
• 1.3 Технологический анализ конструкции детали 6
• 1.4 Анализ технических требований 9
• 1.5 Определение типа производства 11
• 2 Технологическая часть 14
• 2.1 Выбор вида заготовки и обоснование метода её получения 14
• 2.2 Краткое описание способа получения заготовки 16
• 2.3 Выбор общих припусков с определением размеров заготовки 18
• 2.4 Определение коэффициента использования металла 19
• 2.5 Аналитический расчёт припусков на одну поверхность 19
• 2.6 Разработка плана технологического процесса с выбором оборудования (маршрутная технология) 25
• 2.7 Подробная разработка двух операций технологического процесса. Расчёт режима резания по эмпирическим формулам на один переход из двух операций 25
• 2.8 Расчет усилия резания на ЭВМ 36
• 2.9 Экономическое обоснование выбранного варианта обработки 38
• на одну из двух подробно разрабатываемых операций 38
• 3 Конструкторская часть 43
• 3.1 Конструирование режущего инструмента 43
• 3.2 Конструирование контрольно-измерительного инструмента 43
• Литература 49

Введение

Отличительной особенностью современного машиностроения является существенное ужесточение эксплуатационных характеристик машин: увеличиваются скорость, температуры, уменьшаются масса, объем, вибрация, время срабатывания механизмов и т.п. Темпы такого ужесточения постоянно возрастают, и машиностроители вынуждены все быстрее решать конструкторские и технологические задачи. В условиях рыночных отношений быстрота реализации принятых решений играет главенствующую роль.

Конструирование и изготовление машин представляет собой два этапа единого процесса. Эти этапы неразрывно связаны между собой. Уже нельзя себе представить конструирование без учета технологичности конструкции. Технологичная конструкция позволяет экономить затраты труда, повышать точность, использовать высокопроизводительное оборудование, оснастку и инструменты, экономить энергию. Чем более технологичной оказывается конструкция, тем совершеннее и дешевле будет ее производство, в ходе подготовки которого не требуется проводить корректировок чертежей и доделок.

На этапе изготовления машин особое внимание обращают на их качество и его важнейший показатель - точность. В ряде производств уже становится нормой изготовление деталей с микрометрической точностью. Понятие «точность» относится не только к размеру, но и к форме, взаимному расположению поверхностей, физико-механическим характеристикам деталей и среды, в которой их изготавливают.

Создание машин заданного качества в производственных условиях опирается на научные основы технологии машиностроения. Процесс качественного изготовления машины (выбор заготовок, их обработка и сборка деталей) сопровождается использованием закономерностей технологии машиностроения.

Важнейшим показателем качества является точность всех параметров изготовления детали. Сложность решения проблемы точности состоит в необходимости учета одновременного действия многих факторов, каждый из которых вызывает определенную первичную погрешность изготовления детали.

Многовариантность разработки ТП всегда связана с преодолением существенных трудностей. Каждый разработчик процесса, анализируя многие факторы, приходит в итоге к определенному технологическому решению (ТР). Однако нельзя гарантировать, что именно принятое решение является наиболее приемлемым, поскольку задача разработки процесса с самого начала содержала много неизвестных факторов, а в ряде случаев использовались гипотезы и предположения частного характера. Кроме того, в настоящее время для решения многовариантных задач с успехом применяют электронно-вычислительные машин (ЭВМ). При этом удается не только учесть многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время. Разработчик ТП должен владеть основами теории принятия ТР, знать ее основные правила и закономерности.

Основы технологии машиностроения традиционно включают несколько важнейших этапов разработки ТП. В любом типе производства оказывается необходимым анализ исходных данных и технологический контроль конструкторской документации. Экономические проблемы современного производства одной из основных делают задачу выбора заготовок и разработку маршрутного ТП. Выполнение этих этапов убедительно указывает на центральное место технологии машиностроения в машиностроительном производстве. Маршрутный и операционный ТП определяют особенности смежных производств (в частности, заготовительного), выбор оборудования и размещение заказов на создание нового оборудования, режущего инструмента, приспособлений, измерительных средств и всех элементов производства, которые образуют производственную среду.

1. Общая часть

1.1 Характеристика детали

Обрабатываемая деталь «Щит подшипниковый 244.00.00.02» является составной электродвигателя АИМ90. Электродвигатели предназначены для привода стационарных машин, установленных во взрывоопасных зонах.

Деталь «Щит подшипниковый 244.00.00.02» изготовлена из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85. В стойке имеется осевое отверстие для выхода вала электродвигателя, а также по краю детали находятся три отверстия для крепления щита подшипникового к станине.

В осевом отверстии имеются технологичные канавки для уплотнения резиновыми кольцами и установки подшипника.

Конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных затруднений при получении данной заготовки методом литья, но требует применение стержневой формовки для образования внутренних полостей. Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности.

1.2 Материал детали и его свойства

Заготовка выполняется из серого чугуна СЧ20.

Чугун - это многокомпонентный сплав железа с углеродом (более 2,14%) и другими элементами.

Серый чугун с пластинчатым углеродом является наилучшим литейным сплавом. Благодаря высоким литейным свойствам из него можно получать отливки различных размеров, массы и конфигурации, без прибылей или с малыми прибылями с наибольшим выходом годного литья.

Технология получения отливок из серого чугуна отличается простотой, высокими технологическими показателями, не требует дефицитных материалов и больших энергозатрат. Структура и свойства серого чугуна определяются в зависимости от процесса графитизации, от которого зависят не только количество и характер графитовых включений, но в значительной степени и структура матрицы. Химический состав представлен в таблице 1. Механические свойства серого чугуна представлены в таблице 2.

Таблица 1- Химический состав чугуна в %.

Углерод (С)	Кремний (Si)	Марганец (Mn)	Фосфор (Р)	Сера (S)
3,3?3,5	1,4?2,4	0,7?1,0	Не более 0,2	Не более 0,15

Таблица 2 - Механические свойства серого чугуна СЧ20

Марка	Плотность ?, кг/м?	Линейная усадка е, %	Модуль упругости при растяжении Е*0,02, Мпа	Теплопроводность (при 20? С) Вт*(м*град)??
СЧ20	0,071	1,2	850?1200	54

1.3 Технологический анализ конструкции детали

Анализ технологичности детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей, разрабатываемого технологического процесса. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости, металлоемкости, а так же возможности обработки детали высокопроизводительным методом, таким образом, улучшение технологичности конструкции детали позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для её назначения.

Деталь "Щит подшипниковый 244.00.00.02" относится к классу «дисков».

Качественная оценка технологичности детали.

Конструкцию детали можно считать технологичной, если она в полной мере позволяет использовать все возможности и особенности технологического процесса, обеспечивающего её качество.

Технологичность является важнейшим качеством конструкции детали. Пренебрежение этим качеством приводит к тому, что трудоемкость, металлоемкость, а значит, себестоимость отдельных ее частей и узлов могут быть во много раз выше нормальной. Чем технологичней конструкция, тем меньше трудоемкость, металлоемкость и себестоимость ее изготовления. Важнейшим признаком технологичности конструкции детали является конструктивная форма. Механическая обработка корпусных деталей сводится главным образом к обработке плоскостей и отверстий.

Деталь «Щит подшипниковый 244.00.00.02» изготавливается из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85 литьем. Конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовок. Тем не менее, при этом формовка должна производиться с применением стержней, формирующих внутренние полости.

С точки зрения механической обработки деталь не имеет больших трудностей. В основном деталь «Щит подшипниковый 244.00.00.02» достаточно технологична, допускается применение высокопроизводительных режимов обработки, имеют хорошие базовые поверхности для первоначальных операций.

С точки зрения точности и чистоты поверхностей не представляет значительных трудностей, заготовки достаточно прочные и жесткие. Все поверхности для обработки доступны. Специальных режущих инструментов не требуется. деталь щит подшипниковый припуск

По качественной оценке деталь «щит подшипниковый 244.00.00.02» может считаться технологичной.

Количественная оценка технологичности детали.

Для количественной оценки технологичности определяются коэффициенты унификации, точности и шероховатости.

Коэффициент унификации определяется по формуле:

; (1) [ 4]

где, Q_у.э - число унифицированных элементов; Q_у.э = 32;

Q_э - число конструктивных элементов; Q_э = 32.

=1

К_у.э > 0,6 - следовательно, по коэффициенту унификации деталь технологична.

Коэффициент точности обработки:

(2) [ 9]

где, Ктч- коэффициент точности обработки,

- средний квалитет точности обработки,

n_i- число поверхностей обработки,

Т- квалитет точности обработки.

По чертежу Т₁=7, п₁=10; Т₂=8, п₂=1; Т₃=9, п₃=1; Т₄=14, п₄=20.

К_тч 0,9

К_у.тч > 0,8 - следовательно, по коэффициенту точности деталь технологична. Среднее числовое значение параметра шероховатости поверхности определяется по формуле:

(3) [10]

где Ra_i - числовое значение параметра шероховатости поверхности:

m_i - количество поверхностей, имеющих соответствующую шероховатость;

m_? - общее количество принятых во внимание поверхностей.

По чертежу детали:

Ш₁= Ra2,5, n₁=4, Ш₂= Ra3,2, n₂=12, Ш₃=Ra6,3, n₃=10, Ш₄= Ra12,5, n₄=6.

5,8.

=0,17

К_ш < 0,32 - следовательно, по коэффициенту шероховатости деталь технологична.

В результате анализа технологичности конструкции детали приходим к выводу, что деталь технологична.

1.4 Анализ технических требований

Назначение любого вида обработки состоит в том, чтобы изготовить детали с заданной точностью. Под точностью обработки понимается соответствие размеров и формы обрабатываемых поверхностей заданной точности, а также взаимного расположения отдельных участков, чистоты обработки поверхности детали требованиям чертежа и техническим условиям. При изготовлении деталей стремятся выдержать все параметры в соответствии с рабочим чертежом. Однако абсолютно точно изготовить деталь невозможно, так как в результате обработки могут возникнуть различные погрешности. Степень соответствия параметров изготовляемой детали заданным параметрам называется точностью детали.

Допуск - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Степень точности, или квалитет является мерой точности. С увеличением квалитета точность понижается (допуск увеличивается).

Допуск по квалитету обозначается буквами IT с указанием номера квалитета, например IT8 -- допуск по 8-му квалитету.

Квалитеты с 01 до 4-го используются для изготовления калибров, и контркалибров.

Квалитеты от 5-го до 12-го применяют для изготовления деталей, образующих сопряжения.

Квалитеты от 13-го до 18-го используют для параметров деталей, не образующих сопряжений и не оказывающих определяющего влияния.

Шероховатость поверхности, совокупность неровностей, образующих микрорельеф поверхности детали. Возникает главным образом вследствие пластической деформации поверхностного слоя заготовки при её обработке из-за неровностей режущих кромок инструмента, трения, вырывания частиц материала с поверхности заготовки, вибрации заготовки и инструмента. Шероховатость поверхности -- важный показатель в технической характеристике изделия, влияющий на эксплуатационные свойства деталей и узлов машин -- износостойкость трущихся поверхностей, усталостную прочность, коррозионную устойчивость, сохранение натяга при неподвижных посадках. Требования к шероховатости поверхности устанавливают, исходя из функционального назначения поверхностей деталей и их конструктивных особенностей.

Критерии оценки и классификация шероховатости поверхности установлены ГОСТ 2789--59. Согласно этому стандарту шероховатость поверхности определяется одним из следующих двух критериев: средним арифметическим отклонением Ra или высотой неровностей R. При определении шероховатости пользуются базовой линией (базовой длиной), в пределах которой отсчитывают высоты неровностей. Высота неровностей определяется как среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии.

Согласно ГОСТ 2789--59 установлено 14 классов чистоты поверхности, для которых максимальные числовые значения критериев шероховатости при определенных длинах базовой линии. Для 6--12-го классов чистоты основной является шкала Ra, а для остальных классов -- шкала Rz.

Точность геометрической формы поверхностей детали:

- отклонение округлости отверстия O72G7 мм не более 0,016 мм.

- отклонение профиля продольного сечения отверстия O72G7 мм не более 0,016 мм.

- радиальное биение отверстия O158Н8 мм относительно базы А не более 0,05 мм.

- радиальное биение отверстия O30,1Н9 мм относительно базы А не более 0,05 мм.

Анализ поверхностей детали показаны в таблице 3.

Таблица 3 - Анализ поверхностей детали

№ п.п.	Наименование поверхностей детали	Количество	Квалитет точности	Отклонения размеров, мм	Класс шероховатости
1	2	3	4	5	6
Внутренние цилиндрические:
1	O9	3	Н14	+0,3	3(Rа12,5)
2	O75	1	Н14	+0,3	4(Rа6,3)
3	O72,2	1	Н14	+0,3	4(Rа6,3)
4	O72	1	G7		6(Ra2,5)
5	O30,1	1	Н9	+0,062	6(Ra2,5)
6	O158	1	Н8	+0,072	6(Ra2,5)
7	М5-7Н	9	7Н	+0,022	5(Rа3,2)
Фаски:
8	0,6?450	3	14	+0,25	4(Rа6,3)
9	1?450	3	14	+0,25	4(Rа6,3)
	Длины:
10	1,9	1	14	±0,125	5(Rа3,2)
11	7	1	14	+1	3(Rа12,5)
12	9,4	1	14	±0,18	4(Rа6,3)
13	12	1	14	+1	5(Rа3,2)
14	19	1	14	+0,2	5(Rа3,2)
15	20	2	14	+1	3(Rа12,5)
16	25,4	1	14	±0,26	5(Rа2,5)
17	47,4	1	14	±0,31	4(Rа6,3)

1.5 Определение типа производства

Тип производства определяется исходя из годовой программы выпуска N=25000 шт. и массы детали q=3,7 кг, по табл. 3.11[4] - тип производства: среднесерийный.

Определяем партию запуска деталей по формуле:

(4) [9]

где, Р_д - число дней работы оборудования в году; Р_д =280 дней;

q - необходимый запас деталей на складе в днях, 5?8 дней. Для средних деталей q = 8 дней.

Вывод: с учетом годового объема выпуска и массы детали принимаем среднесерийный тип производства. Партия запуска деталей n=714шт.

2. Технологическая часть

2.1 Выбор вида заготовки и обоснование метода её получения

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод ее получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения напусков и припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности,-- о наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений, выступов.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска.

Трудность выбора способа литья усугубляется также тем, что большую часть отливок можно изготовить несколькими способами, которые в равной степени обеспечивают требуемые свойства литой детали.

На основании анализа детали по чертежу отбираем два способа получения отливки в литье в песчаные формы ручной и машинной формовкой.

Затраты на заготовку можно определить по формуле [2]:

S_заг=((S/1000) ·Q ·k_т ·k_с ·k_з ·k_м ·k_п))-(Q-q)·S_отх /1000 (5) [2]

где, S-базовая стоимость одной тонны заготовок;

Q-масса заготовки, кг;

q-масса готовой детали, кг;

S_отх - цена одной тонны отходов;

K_т - коэффициент, зависящий от точности отливок;

k_с - коэффициент, зависящий от группы сложности;

k_в - коэффициент, зависящий от массы заготовки;

k_м - коэффициент, зависящий от марки материала;

k_п - коэффициент, зависящий от типа производства.

Вариант І. Затраты на заготовку получаемую литьем машинной формовкой: где Q=3,7 кг; q=4,22 кг; S =36000 руб.; S_отх =6500 руб.;

Коэффициенты [2]:

k_т=1; k_с =1; k_в=0,91; k_м =1; k_п=1.

S_заг = ((36000/1000)·4,22·1·1·0,91·1·1)) - (4,22-3,7)·6500/1000 =134,87 руб.

Вариант IІ. Затраты на заготовку получаемую литьем в кокиль:

Масса припусков 0,444 кг.

где Q=3,7 кг; q=4,144 кг; S =36000 руб.; S_отх =6500 руб.;

Коэффициенты находим по [2], стр.32?40:

k_т=1; k_с =1; k_в=0,91; k_м =1; k_п=1.

S_заг = ((36000/1000)·4,144·1·1·0,91·1·1)) - (4,144-3,7)·6500/1000 =132,87 руб.

Исходя из полученных результатов S_загІ < S_загІI (132,87 <134,87), получение заготовки литьем машинной формовкой более рациональным.

Экономический эффект:

Э=(S_загІ - S_загІI )•N = (134,87-132,87)•25000 =50000 руб.

При сравнении двух вариантов получения заготовок, очевидно, что второй вариант организации заготовительного цикла предпочтительнее

Стоимость заготовки, полученная литьем в песчаные формы с машинной формовкой S_загII=132,87 руб., меньше стоимости заготовки, полученной литьем в песчаные формы вручную - S_заг1=134,87 руб. При сравнении двух вариантов получения заготовок, предпочтительнее получение отливки литьём в кокиль.

2.2 Краткое описание способа получения заготовки

Кокилем называют металлическую литейную форму из чугуна, стали или алюминия.

Отливка получается в результате заполнения полости литейной формы расплавленным жидким металлом, охлаждения его в форме и затвердевания. Для изготовления отливок применяют большое число различных приспособлений, которые называют литейной оснасткой. Часть оснастки, включающая все приспособления, необходимые для получения в форме отпечатка модели отливки, называют модельным комплектом.

Перед заливкой кокили подогревают, рабочую поверхность их окрашивают. Заливают расплав. Кокиль в 3--5 раз быстрее песчано-глинистой формы отводит теплоту перегрева и затвердевания сплава. Интенсивность затвердевания отливки, а также ее отдельных частей регулируют главным образом температурой нагрева кокиля и толщиной теплоизоляционной краски.

Из кокиля отливку удаляют горячей при температуре, составляющей 0,6--0,8 температуры солидуса сплава. Далее она охлаждается на воздухе или в специальной камере. Кокиль охлаждают или подогревают до оптимальной температуры 200--300° С. Цикл повторяется.

В кокиле можно получать простые отливки без полостей (например, слитки, валки) и фасонные отливки со сложными полостями и отверстиями.

Полости в отливках оформляются песчаными, оболочковыми или металлическими стержнями. Кокили с песчаными стержнями применяют преимущественно для получения чугунных и стальных отливок, с металлическими стержнями -- для отливок цветных легких сплавов (алюминиевых, магниевых). Металлические стержни удаляют из отливки до извлечения ее из кокиля, после образования достаточно прочной корки в отливке.

Технологический процесс изготовления отливок состоит из следующих операций:

- подготовки кокиля;

- сборки кокиля (установки стержней в кокиля, закрытия и закрепления частей кокиля);

- заливки кокиля жидким металлом, затвердевания отливки;

- извлечения отливок из кокиля после остывания (раскрытие кокиля с помощью механизмов или вручную);

- обрубки, очистки и, в случае надобности, термической обработки отливок.

2.3 Выбор общих припусков с определением размеров заготовки

Допуски линейных размеров отливок, изменяемых и неизменяемых обработкой, должны соответствовать по точности отливки 10-0-0-12 по ГОСТ26645-85 в соответствии с чертежом.

Для обрабатываемых поверхностей отливок установлено симметричное расположение полей допусков, для необрабатываемых поверхностей допускается симметричное и несимметричное (частично или полностью) расположение полей допусков размеров, формы и расположения.

Для устранения погрешностей размеров, формы и расположения неровностей и дефектов обрабатываемой поверхности, формирующихся при изготовлении отливки и последовательных переходах её обработки, в целях повышения точности обрабатываемого элемента отливки назначается общий припуск.

Общие припуски назначаются по полным значениям общих допусков. Ряд припуска на обработку отливки определяются по ГОСТ 26645-85 по точности отливки 8-7-6-4 в соответствии с чертежом. Данные сводим в таблицу 3.

Таблица 4 - Припуски и допуски на размеры отливки

Размер, на который определяют припуск, мм	Припуски на сторону, мм	Размер заготовки, мм
O45	1,6	O41,8±1,2
O158	3,0	O152±2,8
9,4	1,4	10,8±0,9
47,4	1,6	50,6±1,2

2.4 Определение коэффициента использования металла

Определение веса заготовки определяем для материала СЧ20 ГОСТ 1412-85.

Определяем коэффициент использования металла по формуле:

(6) [9]

где, q - масса детали, кг; q=3,7кг; Q - масса заготовки, кг;

Вариант 1. Заготовка получена литьем в песчаные формы ручной формовкой:

Масса детали q₁=3,7 кг.

Масса заготовки Q=q•15%/100% + q=3,7•0,15+3,7=4,26 кг.

Масса припусков 0,56 кг.

Вариант 2. Заготовка получена литьем в кокиль:

Масса детали q₁=3,7 кг.

Масса заготовки Q=q•12%/100% + q=3,7•0,12+3,7=4,144 кг.

Масса припусков 0,444 кг.

Определение коэффициента использования металла

2.5 Аналитический расчёт припусков на одну поверхность

Рассчитаем припуск на обработку отверстия 72G7мм.

Технологический маршрут обработки отверстия 72G7мм состоит из двух операций: чернового и чистового растачивания, выполняемых при одной установке обрабатываемой детали. Заготовка базируется по цилиндрической поверхности O45мм и зажимается в трех кулачковом патроне. Согласно требованиям чертежа, имеем:

Таблица 5 - Расчётные величины

Определяемые величины	Метод определения	Значение, мкм	Источник
1	2	3	4
Rz	таблица	200	[2, табл. 27]
T	таблица	300	[2, табл. 27]
кор			[2, табл. 31]
	?к=0,7?1
	?к	0,7
		53
см	?=±0,5	240	[2, табл. 7]
заг
		246
Черновое растачивание
Rz	таблица	50	[2, табл. 30]
T	таблица	50	[2, табл. 30]
ост	ост =0,04·заг ·ост =0,04·246	10
?i
	?1=	200
?о	таблица	200	[2, табл. 38]
?р	таблица	0
Чистовое растачивание
Rz	таблица	20	[2, табл. 30]
?2	?2=0,05·?1+ ?инд ?инд=0 - с одной установки 1=0,05·200	10

Припуск на поверхность определяется по формуле:

2Zmin=2(R_zi-1+ T_i-1+) (7) [2]

где, R_zi-1- высота микронеровностей;

T_i-1 - глубина дефектного слоя;

- суммарное пространственное отклонение;

- погрешность закрепления.

Расчёт припусков на обработку отверстий 72G7 мм ведём путём составления таблицы 6, в которую последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстий и все значения элементов припуска. На основании записанных в таблице 5 данных производим расчёт минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь формулой:

2Zmin=2(Rz_i-1+ T_i-1+) (11) [2]

Минимальный припуск под растачивание:

черновое: 2Z_min=2(500+)=2·817 мкм

чистовое: 2Z_min=2(50+)=2·64мкм

Таблица 6 - Расчёт припусков на обработку отверстий 72G7мм

Технологические переходы обработка поверхности	Элемент припуска, мкм	Рас- чётный припуск, мкм	Расчётный размер, dр, мм	До- пуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска
	Rz	T		?				dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	200	300	-	-		70,278	820	69,458	70,278
Растачивание:
черновое	50	50	246	200	2·817	71,912	425	71,487	71,912	1634	2029
чистовое	20	20	10	10	2·64	72,04	30	72,01	72,04	128	523
ИТОГО	1762	2552

На основании выбранных и рассчитанных параметров проводим расчет минимальных значений межоперационных припусков и сводим в таблицу 5.

Расчетный (чертежный) размер последнего перехода:

d_р=72,04 мм,

для чернового:

d_р1=72,04- 0,128=71,912 мм,

для заготовки:

d_р3=71,912 - 1,634=70,278 мм.

Определяем допуск на каждый переход:

для чистового ?₂=30 мкм,

для чернового ?₁==425 мкм,

для заготовки ?₃=820 мкм.

Определяем предельные размеры перехода:

для чистового D_max=72,04 мм; D_min=72,04 - 0,03=72,01 мм,

для чернового D_max=71,912 мм; D_min=71,912 - 0,425=71,487 мм,

для заготовки D_max=70,278 мм; D_min=70,278 - 0,82=69,458 мм.

Предельные значения припусков для чистового растачивания:

2?_min2=72,04- 71,912 =0,128 мм=128 мкм,

2Z_max2=72,01 - 71,487 =0,523 мм=523 мкм.

Предельные значения припусков для чернового растачивания:

2Z_min1=71,912 - 70,278 =1,634 мм=1634 мкм,

2Z_max1=71,487 - 69,458 =2,029 мм=2029 мкм.

На основании расчетов строим схему допусков и припусков (рис.1).

Общие припуски:

2Z_{0 min}=128+1634=1762 мкм,

2Z_{0 max}=523 +2029 =2552 мкм.

Общий номинальный припуск:

Z_{0 ном}=Z_{0 min}+В₃ - В₀. (12) [2]

Z_{0 ном}=d_{д ном} - z_{0 ном} . (13) [2]

Подставляем значения и получаем:

Z_{0 ном}=1769 +425 - 30 = 2164 мкм,

d_{3 ном}=72,01 - 2,164 = 69,846 мм.

Производим проверку расчетов:

Z_max2 - Z_min2=523 - 128=395 мкм,

?₁ - ?₂= 425 - 30 = 395 мкм,

Z_max1 - Z_min1=2029- 1634=395 мкм,

?₃ - ?₁=820 - 425=395 мкм.

d_max растачивания чистового 72,040 мм

d_min растачивания чистового 72,010 мм

? растачивания чистового 0,030 мм

d_max растачивания чернового 71,912 мм

d_min растачивания чернового 71,487мм

? растачивания чернового 0,425 мм

d_max заготовки 70,278 мм

d_ном заготовки 69,846 мм

d_min заготовки 69,458 мм

? заготовки 0,82 мм

на растачивание черновое 2,552 мм

на растачивание черновое 1,762 мм

на растачивание чистовое 0,523мм

на растачивание чистовое 0,128 мм

Рис. 1. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия 72G7мм

2.6 Разработка плана технологического процесса с выбором оборудования (маршрутная технология)

При разработке технологического процесса следует руководствоваться следующими принципами:

- при обработке заготовок, полученных литьем, необработанные поверхности можно использовать в качестве баз для первой операции;

- при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве технологических баз для первой операции целесообразно использовать поверхности с наименьшими припусками;

- в первую очередь следует обрабатывать те поверхности, которые являются базовыми в дальнейшей обработке;

- далее выполняют обработку тех поверхностей, при снятии стружки с которых в меньшей степени уменьшается жесткость детали;

- в начале технологического процесса следует осуществлять те операции, в которых велика вероятность получения брака из-за дефекта.

План технологического процесса внесен в таблицу 6.

Таблица 6 - План технологического процесса.

№ п/п	Наименование операции	Оборудование	Инструмент
			Режущий	Мерительный
1	2	3	4	5
005	Токарная	Токарно-винторезный c ЧПУ 16К20Т1	Резец расточной ВК8; Резец подрезной ВК8; Резец канавочный ВК8	Штангенциркуль ШЦ-І-0,1-125; калибр-пробка O72G7; калибр-пробка O158Н8; шаблон
010	Токарная	Токарно-винторезный c ЧПУ 16К20Т1	Резец расточной ВК8; Резец подрезной ВК8	Штангенциркуль ШЦ-І-0,1-125; калибр-пробка O30,1Н9
015	Сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	Сверло O9 Р6М5	Штангенциркуль ШЦ-І-0,1-125
020	Сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	Сверло O4,2 Р6М5; Зенковка O10 Р6М5 Метчик М5 Р6М5	Штангенциркуль ШЦ-І-0,1-125; калибр резьбовой М5-7Н
025	Фрезерная	Станок фрезерный 6Р13	Фреза концевая O20, Z=5 Р6М5	Штангенциркуль ШЦ-І-0,1-125; шаблон

2.7 Подробная разработка двух операций технологического процесса. Расчёт режима резания по эмпирическим формулам на один переход из двух операций

Операция 010

Токарная.

Оборудование - токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Т1.

1-й переход: точить торцевую поверхность, выдерживая размер 47,4 мм. Режущий инструмент - резец подрезной с пластиной из твердого сплава ВК8.

Режимы резания определяем по нормативам [7]:

1) Глубина резания t = 3 мм;

2) Подача s = 0,25 мм/об., карта 2 с.37 [7];

3) Скорость резания v =108 м/мин = 1,8м/с, карта 9 с.50?51 [7]

4) Частота вращения:

(14) [1]

=176 об/мин= 1,83 с^-1.

5) Машинное время:

(15) [1]

=3,4 мин.

2-й переход: расточить отверстие O24,5 мм начерно, на проход.

Режущий инструмент - резец расточной снабженный пластинкой из твердого сплава ВК8.

1) Глубина резания t = 2,5 мм;

2) Подача s = 0,2 ? 0,3 мм/об, табл.12 стр.267 [1];

Принимаем s = 0,3 мм/об.

3) Скорость резания:

(16) [1]

по табл. 17 [1] находим коэффициенты:

Сv= 292; х= 0,15; у= 0,2; Т= 60; m = 0,2;

где, К_v - общий поправочный коэффициент, учитывающий отличные от табличных условий резания.

К_v = Кмv·Кпv·Киv·К?•Кr (17) [1] где, , табл.1 стр.261 [1]

n= 1,25 [1, табл.2 стр.262], ;

Кnv = 0,85 - [1, табл.5 стр.263];

Киv = 0,83 - [1, табл.6 стр.263];

К? = 1,0 - [1, табл.18 стр.271];

Кr = 1,0 - [1, табл.18 стр.271];

Кv = 0,94·0,85·0,83·1·1 = 0,66

=94 м/мин = 1,57 м/с..

4)Частота вращения:

=1014 об./мин = 10,55 с^-1.

5) Сила резания:

P_z = 10·Cp·t^x·s^у·Vⁿ·Kp, Н (18) [1]

По [1, табл. 22 с.274] находим: Ср= 92; x= 1,0; у= 0,75; n= 0;

где, Кр - общий поправочный коэффициент;

К_р = Кмр·К?р?К?р?К?р?Кrр, (19) [1]

где, Кмр = , n = 0,4 - табл.9 стр.264 [1]; Кмр = ;

К?р = 1,0 [1, табл.23 с.275];

К?р = 1,0 [1, табл.23 с.275];

К?р =1,0 [1, табл.23 с.275];

Кrр = 1,0 [1, табл.23 с.275].

Кр = 1,06?1?1?1?1 = 1,06.

Pz = 10·92·2,5¹·0,3^0,75·93⁰·1,06=988 Н

6) Мощность на резание:

, (20) [1]

=1,5кВт

Проверяем токарную обработку по мощности резания:

N_шп = N_дв??

где, ? - к.п.д. станка, по паспорту ? = 0,75;

Nдв - мощность станка, по паспорту Nдв = 10 кВт

N_шп = 10·0,75 =7,5 кВт.

Т.к. N_шп > Nе, то обработка возможна.

5) Машинное время:

где, ,

у = 2мм - величина врезания,

? = 3мм - величина перебега.

L=181+2+3=23мм

=0,1мин=6с.

3-й переход: Расточить отверстие O30,1Н9 мм начисто, на проход.

1) Глубина резания t = 0,25мм;

2) Подача s = 0,15 мм/об., карта 3 с.39 [7]

3) Скорость резания:

Скорость резания v =114 м/мин =1,9 м/с, карта 9 с.50?51 [7]

4)Частота вращения:

=1205об./мин = 12,53 с^-1.

5) Машинное время:

где, , у = 2мм - величина врезания, ? = 3мм - величина перебега.

L=18+2+3=23 мм

=0,13 мин.

Норма штучного времени на операцию:

(21) [8]

где, То - машинное время на операцию;

Т_о = 3,4+0,1+0,13= 3,63 мин;

Т_в - вспомогательное время на операцию;

аабс; аотл - время на обслуживание рабочего места, аабс = 4% Топ, карта 88, с.203[8];

аотл = 4% Топ, карта 88, с.203 [8];

ktв - поправочный коэффициент на вспомогательное время;

ktв = 1,0, карта 1, с.31 [8];

Т_в = tуст + tизм + tпер, мин (22) [8]

где, tуст - вспомогательное время на установку и снятие детали,

tуст = 0,19 мин, карта 16, с.54 [8];

tизм - вспомогательное время на контрольное измерение,

t_изм = 3·0,13·0,4=0,16 мин

где 0,4 - коэффициент периодичности, карта 87 с.204 [8];

tизм = 0,16 мин

tпер- вспомогательное время, связанное с переходом,

t_пер =3·0,49=1,47 мин, карта 18, стр.65 [8].

Тв = 0,19 + 0,16 +1,47 = 1,82 мин.

=5,89 мин.

(23) [3]

где, Тпз - подготовительно-заключительное время; Тпз= Тпз1+ Тпз2+ Тпз3

Тпз1 - время на наладку станка и приспособления Тпз1 =17мин, карта 19, с.70?71 [8]

Тпз2 - время на дополнительные приемы, Тпз2 =2мин, карта 19, с.70?71 [8]

Тпз3 - время на получения приспособления и его сдачу, Тпз1 =10мин, карта 19, с.70?71 [8]

Т_пз= 17+ 2+ 10=29мин.

Операция 015

Сверлильная

Оборудование - вертикально-сверлильный станок 2Н125.

1-й переход: сверлить три отверстия O9^+0,1мм на проход.

Режущий инструмент - сверло O9 Р6М5.

1) Глубина резания определяется по формуле:

, мм (24) [1]

=4,5мм

2) Определим подачу в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра сверла стр. 277 табл. 25 [1]:

s₀=0,41?0,47 мм/об.

принимаем s₀ = 0,41мм/об.

Период стойкости сверла принимаем Т=25 мин. Определим скорость резания допустимую режущими свойствами стр. 276 [1]

, м/мин (25) [1]

По табл. 28 [1] находим коэффициенты:

C_V=17,1; q=0,25; y=0,4; m=0,125;

где, -общий поправочный коэффициент учитывающий отличные от табличных условия резания.

(26) [1]

где = - коэффициент на обрабатываемый материал,

табл.1 стр. 261[1]; где n = 1,3 табл.2 с.262 [1];

=1,0 - коэффициент на обрабатывающий материал, табл. 6 с. 263 [1]

=1,0 - коэффициент, учитывающий глубину сверления, табл. 3 с. 262 [1]

=0,88·1·1=0,88

=23 м/мин

Определим частоту вращения соответствующей найденной скорости резания

, об/мин (27) [1]

=813 об/мин

по паспортным данным станка принимаем n = 710 об/мин =7,4 с^-1.

Определим действительную скорость резания:

, м/мин (28) [1]

=20 м/мин =0,3 м/с

Крутящий момент:

Мкр=10·См·D^q·s^у·Кр , Н·м (29) [1]

где, С_М = 0,021; q = 2,0; y = 0,8 табл. 32 с.281 [1];

К_р = К_рм = , n = 0,6 табл.9 с.264 [1], К_р = .

М_кр=10·0,021·9²·0,41^0,8·1,09=9 Н·м

Осевая сила:

Р0=10·Ср·D^q·s^у·Кр , Н (30) [1]

где, С_р =42,7; q = 1,0; y = 0,8 табл. 32 с.281 [1]

Р₀=10·42,7·9¹·0,41^0,8·1,09=2053 Н

8) Мощность необходимая для резания:

,кВт (31) [1]

где, М_кр - крутящий момент , Н

n - частота вращения.

=0,65кВт

Проверяем сверлильную обработку по мощности резания:

N_шп = N_дв??

где, ? - к.п.д. станка, по паспорту ? = 0,8;

Nдв - мощность станка, по паспорту Nдв =2,8 кВт

N_шп = 2,8?0,8 = 2,24 кВт.

Т.к. N_шп= 2,24 кВт > Nе= 0,65 кВт, то обработка возможна.

Машинное время определяем:

Т_м =

где, L=l+y+, у = 0,3?D = 0,3?9= 2,7мм - величина врезания,

? = 2 мм - величина перебега.

L=11+2,5+2 =15,5мм

Тм = =0,16мин=9,6с.

Норма штучного времени на операцию:

где, Т_о - машинное время на операцию; Т_о = 0,13мин;

Т_в - вспомогательное время на операцию;

а_абс; а_отл - время на обслуживание рабочего места, а_абс = 4% Т_оп , карта 88, с.203 [8]; а_отл = 3% Т_оп, карта 88, с.203 [8];

k_tв - поправочный коэффициент на вспомогательное время; k_tв = 1,0, карта 1, с.31 [8];

Т_в = t_уст + t_изм + t_пер, мин

где, t_уст - вспомогательное время на установку и снятие детали, t_уст = 0,19 мин, карта 16, с.54 [8];

t_изм - вспомогательное время на контрольное измерение, t_изм = 0,13·0,4=0,1 мин

где 0,4 - коэффициент периодичности карта 87, с.203 [8];

t_изм = 0,1 мин

t_пер- вспомогательное время, связанное с переходом,

t_пер = 0,49 мин, карта 18, стр.65 [8].

Т_в = 0,19 + 0,1 +0,49 = 0,78мин.

.

Т_пз= 16+ 2+ 8=26мин.

Т_пз1 - время на наладку станка и приспособления Т_пз1 =16мин, карта 19, с.70?71 [9]

Т_пз2 - время на дополнительные приемы, Т_пз2 =2мин, карта 19, с.70?71 [9]

Т_пз3 - время на получения приспособления и его сдачу, Т_пз1 =8мин, карта 19, с.70?71 [9]

2.8 Расчет усилия резания на ЭВМ

Операция 020

Токарная

INPUT ” введите коэффициент Ср ”, Cp

INPUT ” введите коэффициент t ”, t

INPUT ” введите коэффициент x ”, x

INPUT ” введите коэффициент s ”, s

INPUT ” введите коэффициент y ”, y

INPUT ” введите коэффициент V ”, v

INPUT ” введите коэффициент n ”, n

INPUT ” введите коэффициент Kp ”, Kp

P_z = 10 * Cp * t ^ x * s ^ y * V ^ n * Kp

PRINT ” сила резания = ” ; Pz

END

введите коэффициент Ср 92

введите коэффициент t 2,5

введите коэффициент x 1,0

введите коэффициент s 0,3

введите коэффициент y 0,75

введите коэффициент V 93

введите коэффициент n 0

введите коэффициент Kp 1,06

сила резания = 988 H

2.9 Экономическое обоснование выбранного варианта обработки на одну из двух подробно разрабатываемых операций

Рассмотрим следующие два варианта технологических процессов обработки корпуса:

- по первому варианту обработка ведется на токарно-винторезном станке 1М63,

- по второму варианту обработка ведется на токарно-винторезном станке с ЧПУ 16К20Т1.

Проведем расчет стоимости механической обработки для первого варианта технологического процесса по формуле:

Cо1=Спз1·Тшт1/60, (32) [2]

где, Спз1 - часовые приведенные затраты на операции,

Тшт1 - штучное время на операции, Тшт1 = 5,49 мин,

Часовые приведенные затраты определяются по формуле:

Спз1= Сз/М+ Сиз+Ен (Кс+ Кз) , руб./ч (33) [2]

где, Сз - основная и дополнительная заработные платы, а также отчисления на социальное страхование оператору и наладчику за физический час работы,

М - коэффициент многостаночности, М=1,

Сиз - часовые затраты по эксплуатации рабочего места,

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности, Ен=0,2,

Кс - удельные часовые капитальные вложения в станок, руб.,

Кз - удельные часовые капитальные вложения в здание, руб.,

Сз= Ст.ф 1,53·h руб./ч (34) [2]

где Ст.ф - часовая тарифная ставка для 4-го разряда основного рабочего

С_т.ф =42,94 руб./ч

h-коэффициент, учитывающий заработную плату наладчика, h=1,15

С_з=42,94·1,53·1,15=75,55 руб./ч

Определяем часовые затраты по эксплуатации рабочего места:

Сиз= Сиз.?·kм , руб/ч (35) [2]

где, Сиз.? - практические скорректированные часовые затраты на базовом рабочем месте для серийного производства, Сиз.?=36,3 руб./ч.

kм=0,9 - для токарных станков, табл. II, приложение II, с. 174 [2]

С_из=36,3·0,9=32,67 руб./ч

Определяем удельные часовые капитальные вложения в станок:

К_с1=. (36) [2]

где, F_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, F_Д=4015 ч. ?_з - коэффициент, загрузки станка, ?_з=0,7.

К_с1=

Определяем часовые капитальные вложения в здание:

К_з=, руб./ч . (37) [2]

где, F-производственная площадь, занимаемая станком с учетом проходов,

F=f ·hf , м?. (38) [2]

где , f -удельная производственная площадь на один станок.

где, F=8,8·2,5 =22 м?, при f=8,8м² - hf =2,5.

К_з= руб./ч

Определяем величину часовых приведенных затрат операций:

Спз1= (75,55 /1)+ 32,67 +0,2(346,25+103,13)=198,1 руб./ч

Стоимость механической обработки по первому варианту технологического процесса:

Cо1=Спз1·Тшт1/60

Со1=198,1 ·5,99 /60=19,78 руб.

Проведем расчет стоимости механической обработки для второго варианта технологического процесса:

Cо2=Спз·Тшт/60, руб.

где, Т_шт=5,44 мин,

Ст.ф =36,59 руб./ч часовая тарифная ставка для 3-го разряда основного рабочего

С_з=36,59 ·1,53·1,15=64,38 руб./ч

Основная и дополнительная заработная плата с отчислениями по второму варианту:

С_из=36,3·0,9=32,67 руб./ч

Удельные часовые капитальные вложения в станок:

где, Ц - балансовая стоимость станка, Ц=850000 руб.,

М_у - установленная мощность станка, М_у=18,5.

К_с1=

Определяем часовые капитальные вложения в здание:

К_з= руб./ч. При f=25,44м² - hf =1,5. F=25,44·1,5 =38,16 м?

Капитальные вложения в здания будут равны:

Определяем величину приведенных затрат:

Спз2=(64,38 /1)+ 32,67 +0,2·(265,63+89,44)=168,06 руб.

С₀₂=168,06 ·5,89/60=14,75 руб.

Величину годовой экономии определяем по формуле:

Эм=(Со1 - Со2)·N, руб (39) [2]

Э_м=(19,78 - 16,5)·25000=82050 руб.

Таким образом применение второго варианта технологического процесса механической обработки должно дать годовой экономический эффект в 82050 рубля, следовательно его применение экономически целесообразно.

3. Конструкторская часть

3.1 Конструирование режущего инструмента

Обоснование выбора материала режущей и хвостовой части сверла.

Для экономии быстрорежущей стали все сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром более 8 мм и сверла с коническим хвостовиком более 6 мм изготовляются сварными.

В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45...56HRC), чугуна и пластмасс. Исходя из твердости обрабатываемого материала - 197НВ, принимаем решение об изготовлении сверла из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х ГОСТ 454-74.

Спиральное сверло O9 предназначено для сверления сквозного отверстия.

Задний угол ?. Величина заднего угла на сверле зависит от положения рассматриваемой точки режущего лезвия. Задний угол имеет наибольшую величину у сердцевины сверла и наименьшую величину - на наружном диаметре. Рекомендуемые величины заднего угла на наружном диаметре приведены в ([2], стр.151, табл.44). По этим рекомендациям выбираем: ? = 8°.

Передний угол. Также является величиной переменной вдоль режущего лезвия и зависит, кроме того, от угла наклона винтовых канавок ? и угла при вершине 2?. Передняя поверхность на сверле не затачивается и величина переднего угла на чертеже не проставляется.

Угол при вершине сверла. Значение углов 2?? для свёрл, используемых для различных обрабатываемых материалов приведены в ([2], стр.152, табл.46). По этим рекомендациям принимаем: 2?=?118°.

Угол наклона винтовых канавок. Угол наклона винтовых канавок определяет жесткость сверла, величину переднего угла, свободу выхода стружки и др. Он выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра сверла. По ([6],табл.5) назначаем ? = 30°.

Угол наклона поперечной кромки. При одном и том же угле ? определенному положению задних поверхностей соответствует вполне определенная величина угла ? и длина поперечной кромки и поэтому угол ? ?служит до известной степени критерием правильности заточки сверла. По рекомендациям ([2], стр152, табл.46) назначаем: ? = 45°.