Разработка технологического процесса механической обработки детали

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ»

им. Д.Ф. Устинова

Кафедра Н2

Курсовой проект на тему:

Разработка технологического процесса механической обработки детали

Выполнила: Осипова К.С.

группа: Н291

Проверил:

( Егоров В.А.)

Санкт-Петербург

2013

Содержание

Введение

Анализ исходных данных

План обработки детали

Технологический маршрут изготовления детали

Выбор заготовки

Выбор оборудования и технологической оснастки

Расчет припуска на обработку поверхности

Определение режимов резанья

Приспособление для операции фрезерование

Назначение и конструкция приспособления

Расчет силового замыкания

Расчет коэффициента запаса

Расчет погрешности установки детали в приспособлении

Расчет приспособления на прочность

Список использованной литературы

обработка деталь резание технологический

Введение

В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс механической обработки вала.

Любой технологический процесс должен соответствовать установленным требованиям. Требования в области техники безопасности, производственной санитарии, стандартах на типовые и групповые технологические процессы, инструкциях и других нормативных документах по технике безопасности и производственной санитарии.

В соответствии с Р 50-54-93-88 «Классификация, разработка и применение технологических процессов» разработка технологического процесса состоит из следующих этапов:

1. Анализ исходных данных для разработки ТП

2. Составление технологического маршрута

3. Разработка технологических операций

4. Нормирование ТП

5. Оформление документации на данный ТП

Анализ исходных данных

В данной работе деталь представляет собой вал.

Код по ЕСКД:

71 - класс детали, типа валов;

5 - с длинной свыше 2D (валы) с наружной поверхностью цилиндрической;

5 - без закрытых уступов, ступенчатый, с наружной резьбой

2 - с центральным глухим отверстием без резьбы

3 - без пазов и шлицев на наружной поверхности, с отверстиями вне оси детали

Деталь изготавливается из Стали 45 ГОСТ 1050-88 - сталь конструкционная, углеродистая, качественная

Изготавливаемая деталь имеет особенности:

Внешний контур имеет простую конфигурацию. Для его получения можно применить механообработку.

Вал имеет глухое, ступенчатое, осевое отверстие с отношениями L1/D1=5, L2/D2=7,5;

Вал также имеет внеосевое, сквозное отверстие. Для его получения используется сверление и зенкерование.

Так же в качестве исходной информации была проанализирована нормативная документация, содержащая требования по выполнению определенных операций, требования к оформлению технологической документации.

В соответствии с ГОСТ 3.1407-86 при оформлении техпроцесса используются маршрутно-операционные карты, которые являются одним из основных документов, где описывается весь процесс в технологической последовательности выполнения операций. Форма маршрутно-операционных карт приведена в ГОСТ 3.1118-82. Техпроцесс оформляется по формам 1 и 1б.

В маршрутно-операционной карте указывается информация о операциях: код и наименование операции, применяемое оборудование, содержание операции, режимы обработки, применяемая при выполнении операции технологическая оснастка. Обоснование информации, вносимой в маршрутно-операционную карту, приведено в соответствующих пунктах данного проекта.

Документы ЕСТД, рассмотренные при разработке техпроцесса, а именно ГОСТ 3.1404-86, ГОСТ 3.1407-86, ГОСТ 3.1702-72, ГОСТ 3.1128-93, ГОСТ 3.1105-84 устанавливают правила оформления технологической документации. Эти нормативные документы устанавливают требования к комплектности, построению и заполнению маршрутных и операционных карт.

Марка: 45 Заменитель: 40Х, 50, 50Г2 Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная Применение: вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. Химический состав в % материала сталь 45. C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.42-0.5 0.17-0.37 0.5-0.8  до 0.25  до 0.04  до 0.035  до 0.25  до 0.25  до 0.08   Температура критических точек материала сталь 45. Ac1=730, Ac3(Acm)=755, Ar3(Arcm)=690, Ar1=780, Mn=350 Механические свойства при Т=20oС материала сталь 45. Сортамент Размер Напр. ?в ?T ?5 ? KCU Термообр. - мм - МПа МПа % % кДж / м2 - Лист горячекатан. 80   590   18     Состояние поставки Полоса горячекатан. 6-25   600   16 40   Состояние поставки Поковки 100-300   470 245 19 42 390 Нормализация Поковки 300-500   470 245 17 35 340 Нормализация Поковки 500-800   470 245 15 30 340 Нормализация Твердость материала 45 горячекатанного отожженного HB=170 Твердость материала 45 калиброванного нагартованного HB=207   Физические свойства материала сталь 45. T E 10-5 ?106 ? ? C R 109 Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м 20 2.00     7826     100 2.01 11.9 48 7799 473   200 1.93 12.7 47 7769 494   300 1.90 13.4 44 7735 515   400 1.72 14.1 41 7698 536   500   14.6 39 7662 583   600   14.9 36 7625 578   700   15.2 31 7587 611   800     27 7595 720   900     26   708   Технологические свойства материала 45. Свариваемость: трудносвариваемая. Флокеночувствительность: малочувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Выбор заготовки

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, уменьшении напусков и припусков, повышении 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.

Заготовки деталей получают литьем, ковкой, штамповкой, сваркой, прессованием, прокаткой, волочением. Заготовки бывают металлические и неметаллические.

Неметаллические заготовки в основном получают из пластмасс -- синтетических веществ органического происхождения методом литья, прессования и выдавливания (экструзии)

К металлическим заготовкам относятся:

Прокат из стали и цветных металлов простых и сложных профилей в виде прутков и труб; поковки; листовая штамповка; отливки.

Большинство деталей типа валов, втулок, шайб и колец изготовляют из заготовок, поставляемых в виде круглых, шестигранных и квадратных прутков. Крупные и сложные по форме детали получают из штучных заготовок литьем, ковкой или штамповкой.

Выбор вида заготовки (прутков круглого, шестигранного или квадратного сечений, поковки, отливки и т. д.) зависит от конструктивных особенностей деталей. Например, болт с шестигранной головкой целесообразно изготовлять из шестигранного прутка, а не из круглого.

Заготовка должна иметь несколько большие размеры, чем обработанная деталь, т. е. предусматривается слой металла, снимаемый при механической обработке. Этот слой металла носит название припуска на обработку.

Величина припуска должна быть наименьшей, но при этом обеспечивать получение годной детали, т. е. заготовка по форме и размерам должна приближаться к форме и размерам готовой детали

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.

В данном случае в качестве заготовки выбран пруток диаметром 31 мм. Используется прокат стальной горячекатный круглый ГОСТ 2590-88. Точность В (обычная) предельные отклонения для d = мм. Площадь поперечного сечения 8,420 см3 .Масса 1 м профиля 6,31кг.

Коэффициент использования материала:

Vдет=43500,5 мм2

m дет = с.Vдет = 7,8.10-3* 43500,5 = 339,3 г

Vзаг= ПR2h = 3,14 * (15,5)2*200 = 150877 мм2

Коэффициент использования материала показывает, что неэффективно используется материал заготовки, не смотря на это в соответствии с другими критериями, оптимальнее всего выбрать именно этот вариант заготовки из данного материала.

План обработки детали

Номер поверхности	Размер точности	Шероховатость Ra, мм	Способ обработки
1	Ш15f9	6.3	Обтачивание однократное, шлифование однократное
2	Ш30h11	6.3	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое
3	200H12	6.3	Обтачивание однократное
4	Ш8H11	3.2	Сверление и зенкерование
5	11Н12	6.3	Фрезерование
6	Ш 15Н11	3.2	Обтачивание предварительное, обтачивание чистовое
7	Ш10Н12	3.2	Сверление и развёртывание
8	Ш5h11	6.3	Сверление и зенкерование

Технологический маршрут изготовления детали

В качестве заготовки используем калиброванный пруток.

Подрезаем торец на необходимую длину.

Получаем поверхность 2 на токарно-винторезном станке, для этого требуется обтачивание предварительное, обтачивание чистовое.

Получаем поверхность 1 необходимой длины на токарном станке, применяя обтачивание однократное.

Переворачиваем деталь в патроне.

На токарном станке сверлим отверстие диаметром 4 мм на определённую длину и зенкуем, тем самым получая поверхность 8. Затем сверлим осевое отверстие с диаметром 10 мм на определённую длину и развёртываем его, получая поверхность 7.

На токарном станке получаем поверхность 6, для этого требуется обтачивание предварительное, обтачивание чистовое. Делаем фаску.

На вертикально-сверлильном станке получаем отверстие с диаметром 8 ,зенкуем его - получаем поверхность 4.

На горизонтально-фрезерном станке получаем поверхность 5.

На шлифовальном станке шлифуем поверхность 1,тем самым получая нужную шероховатость поверхности.

Выбор оборудования и технологической оснастки

Обработка поверхностей 1,2,6,7,8

Используется токарно-винторезный станок 1А616 .

Рис.2 Токарно-винторезный станок 1А616

Описание станка

Универсальный станок токарно-винторезный 1А616, выпускался средне-Волжским станкостроительным заводом. На станке данной марки можно выполнять различные токарные работы как индивидуального характера, так и мелкосерийного производства, которые предполагают работу в патроне и в центрах. В частности станок используют для нарезания дюймовой, метрической, а так же модульной резьбы.

Расстояние между центрами токарного станка равна 710 миллиметрам, а высота центров - 165 миллиметров. Максимальный диаметр обрабатываемой заготовки дискового класса 320 миллиметров, а класса валов, которые закрепляются в центрах непосредственно над нижней гранью суппорта, 180 миллиметров.

В отверстие шпинделя может проходить пруток диаметром равным 34 миллиметра. Максимальная длинна заготовки, обтачиваемой с мех. подачей суппорта 660 миллиметров, это на 50 миллиметров меньше чем расстояние между центрами станка токарно-винторезного 1А616.

Без специальных колес на станке 1А616 возможно нарезать резьбу высокой точности ( метрическую резьбу с шагом от 0,5 до 24 миллиметров, модульную резьбу с шагом от 0,25 до 5,5 миллиметров, а так же питчевую резьбу с шагом 128-2 питч.

Технические характеристики станка токарно-винторезного 1А616

максимальный наружный диаметр заготовки , мм	320
максимальный наружный диаметр заготовки , при обработке над ступором , мм	180
максимальный диаметр прутка, проходящего в патрон , мм	34
Расстояние между центрами , мм	710
Нарезаемые резьбы : - метрическая , шаг в мм ; - дюймовая , число ниток на один дюйм ; - модульная , шаг в модулях	0,5 - 48 48 - 2,5 0,25 - 5
Максимальное перемещение суппорта , мм : - продольное ; - поперечное	670 195
Максимальный угол поворота резца , градусах	90
Максимальное перемещение верхней части суппорта , мм	120
Максимальное перемещение пиноли , мм	120
Число скоростей шпинделя	21
Пределы чисел оборотов , об/мин.	11 - 2240
Число продольных и поперечных подач суппорта	24
Пределы подач суппорта , мм/об : - продольных ; - поперечных	0,08 - 2,64 0,08 - 1,65
Мощность главного электродвигателя , кВт	4,5
Габаритные размеры , мм	2225 x 1275 x 1220
Масса станка , кг	1500
Год выпуска

Для закрепления заготовки используется патрон токарный самоцентрирующийся трёхкулачковый. Тип 7100-0002.



Диаметр наружный D, мм	100
Условный размер конуса шпинделя (тип2)	-
Диаметр присоединительного пояска(тип1), мм, D2	72Н7
Диаметр расположения крепежных отверстий, мм, D3	86 -
Высота корпуса Н, мм	55
Наружный диаметр изделия, зажимаемого в прямых кулачках, мм наибольший	35
Внутренний диаметр изделия, зажимаемого в прямых кулачках, мм наибольший	80
Наружный диаметр изделия, зажимаемого в обратных кулачках, мм наибольший	90
Максимально допустимая частота вращения, мин -1	3500
Минимальная суммарная сила зажима, DaH	1700
Масса патрона, кг нетто/брутто	3.2/3.7
Диаметр отверстия в корпусе, мм	20
Вылет прямого кулачка, мм, Е	25

1) Установить заготовку в станке с помощью патрона.

2) Подрезать торец.

3) Точить поверхность (2) Ш30h12, применяя точение предварительное, на длину 205 мм.

4) Точить поверхность (2) Ш30h11,применяя точение чистовое , на длину 205 мм.

5) Подрезать деталь на длину 200 мм.

6) Точить поверхность (1) Ш15f9 ,используя обтачивание однократное, на длину 65 мм.

7) Сверлить глухое осевое отверстие Ш4h12 ,поверхность (8),на длину 80 мм.

8) Зенкеровать глухое осевое отверстие Ш4h11 ,поверхность (8), на длину 78 мм.

9) Сверлить глухое осевое отверстие Ш10Н13 ,поверхность (7), на длину 45 мм.

10) Развёртывать глухое осевое отверстие Ш10Н12 ,поверхность (7),на длину 50 мм.

11) Точить поверхность (6) Ш 15Н12,используя обтачивание предварительное, на длину 100 мм.

12) Точить поверхность (6) Ш 15Н11,используя обтачивание чистовое, на длину 100 мм.

13) Точить фаску 1х45є.

Режущий инструмент:

1) Резец проходной токарный отогнутый Т15К6 ГОСТ 18868-73 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 120)

2) Резец токарный отрезной из быстрорежущей стали Р18 ГОСТ 18874-73 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 121)

3) Резец проходной упорный пластинками из твердого сплава ВК8 ГОСТ 18879-73 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 121)

4) Сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 886-77 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 138), диаметр сверла (d)- 4,8 мм ,длина сверла (L) -132 мм, длина рабочей части(l) - 87 мм.

5) Сверло твердосплавное и оснащённое пластинами из твёрдого сплава, спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 22735-77 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 139), d=9,6 мм, L=105 мм, l = 60 мм.

6) Зенкер с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 21579-76, d = 4 мм, L= 132 мм, l = 87 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 153)

7) Развёртка машинная цельная с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 1672-80 d = 10 мм, L= 184 мм, l = 121 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 156)

Мерительный инструмент:

Для контроля длины штангенциркуль ШЦ-III 0-150 ГОСТ 166-73 , калибр-скоба регулируемая 8118-0005 Ш 15Н11 , калибр-пробки 8133-0910 ГОСТ 14810-69 Ш4h11, Ш10Н12

Фрезерование поверхности

Используется горизонтально-фрезерный станок 6Т82Г

Рис. 3

Горизонтально-фрезерный станок 6Т82Г предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и другими фрезами. Применяются для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей, пазов, рамок, углов, зубчатых колес, спиралей, моделей штампов, пресс-форм и других деталей из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.

По техническим характеристикам и параметрам станок 6Т82Г является точным аналогом отечественных фрезерных станков 6Р82Г, 6М82Г, 6Н82Г и благодаря универсальности и высокой точности используется во всех отраслях современного машиностроения.

Высокая жесткость станков позволяет применять фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, а также инструмент, оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов. Большая мощность привода главного движения и тяговое усилие продольной подачи стола позволяют производить за один проход обработку широких горизонтальных поверхностей набором цилиндрических или фасонных фрез, установленных на горизонтальной оправке.

Технические характеристики горизонтально-фрезерного станка 6Т82Г (аналог 6Р82Г, 6М82Г, 6Н82Г):

Наименование параметра, размерность	Величина параметра
Характеристика	6Т82Г (6Р82Г)
Размеры рабочей поверхности стола, мм	1250х320
Наибольшее перемещение стола, мм
- продольное	800 (850*)
- поперечное	320
- вертикальное	420
Поворот стола в обе стороны, град	-
Расстояние от оси горизонтального шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	30-450 (280-650*)
Пределы частот вращения шпинделя, мин -1	31,5-1600 (50-2500*)
Диапазон подач стола, мм/мин:
- продольных	12,5-1600
- продольных (бесступенчато регулируемый)	5-3150*
- поперечных	12,5-1600
- поперечных (бесступенчато регулируемый)	5-3150*
- вертикальных	4,1-530
- вертикальных (бесступенчато регулируемый)	+
Ускоренное перемещение стола, мм/мин:
- продольное	4000
- поперечное	4000
- вертикальное	1330
Мощность электродвигателей приводов, КВт
- основного шпинделя	7,5
- подач стола	3
Конус шпинделя по ГОСТ 30064-93	ISO 50
Максимальная масса обрабатываемой детали с приспособлением, кг	1000
Максимальное тяговое усилие приводов стола, Н:
- продольное и поперечное	40000
- вертикальное	25000
Габаритные размеры, мм:
- длина	2280
- ширина	1965
- высота	1690
Масса станка с электрооборудованием, кг	3050
Дополнительная по заказу:
- цифровая индикация Ф1	+
- направляющие из фторопласта	+

1)Установить заготовку на фрезерном станке.

2) Фрезеровать поверхность (5) 11 на длину 55 мм.

Режущий инструмент:

Фреза прорезная (шлицевая) ГОСТ 2679-73 диаметр D =160 мм, ширина B= 5 мм, диаметр вала d=32 мм, число зубьев (тип 1) = 100 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 184).

Мерительный инструмент:

Для контроля длины штангенциркуль ШЦ-III 0-150 ГОСТ 166-73

Сверление отверстия 4

Используем вертикально-сверлильный малогабаритный станок 2М112.

Рис. 4.

Вертикальный настольно-сверлильный станок 2М112 позволяет выполнять как сверлильные работы, операции по обработке отверстий, так и нарезание внутренней резьбы метчиками. Станок обладает жесткостью и устойчивостью благодаря основанию из цельнолитой массивной плиты. Глубина сверления или нарезания резьбы может контролироваться как по линейке расположенной на передней поверхности корпуса шпинделя, так и по лимбу штурвала. Возможность выбирать обороты шпинделя из пятиступенчатого диапазона и лёгкость управления сверлильным станком способствуют эффективному использованию станка в течении длительного времени.

Технические характеристики вертикального-сверлильного малогабаритного станка 2М112
Максимальный диаметр сверления и резьбонарезания, мм:	12
Расстояние от оси шпинделя до образующей колонны, мм	190
Размер конуса шпинделя наружный по ГОСТ 9953-82	B18
Расстояния от торца шпинделя до рабочей поверхности стола мин. / макс., мм	50 / 400
Наибольшее перемещение шпинделя, мм	100
Цена деления лимба, мм	1
Подача при сверлении	ручная
Количество скоростей шпинделя	5
Диапазон скоростей вращения шпинделя, об/мин:	450…4500
Мощность электродвигателя, кВт	0,55
Частота вращения электродвигателя, об/мин.	1500
Напряжение трёхфазного эл.питания, В	380
Размеры рабочей поверхности стола, мм	200 х 250
Количество Т-образных пазов	3
Расстояние между пазами, мм	50
Ширина пазов, мм	14
Габаритные размеры станка, мм	- длина	370
	- ширина	770
	- высота	950
Масса сверлильного станка, кг	120

Установить заготовку на сверлильном станке с помощью специального приспособления.

Сверлить сквозное отверстие Ш8H12.

Зенкеровать сквозное отверстие Ш8H11, образуя поверхность 4.

Режущий инструмент:

Сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 4010-77, d= 7,5 мм, L= 79 мм, l= 37 мм, (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 137).

Зенкер цельный твёрдосплавный с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 21543-76, d = 8 мм, L= 117 мм, l = 20 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 153)

Мерительный инструмент:

Калибр-пробка 8133-0910 ГОСТ 14810-69 8H11.

Шлифование поверхности 1

Используем круглошлифовальный универсальный станок 3Б12 (Рис. 5).

Рис. 5

Станок круглошлифовальный универсальный 3Б12 предназначен для наружного шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей. Шлифование происходит в патроне и в неподвижных центрах.

Станок круглошлифовальный 3Б12 может быть применим в условиях серийного производства.

Технические характеристики станка круглошлифовального 3Б12:

Класс точности станка по ГОСТ 8-82		П
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия	мм.	250
Наибольшая длина изделия, устанавливаемого в бабках	мм.	630
Высота центров	мм.	125
Расстояние между центрами универсальной и задней бабок	мм.	550
Размеры рабочей поверхности стола	мм.	900х140
Угол поворота стола в горизонтальной плоскости	град.	900
Пределы частоты вращения шпинделя	об/мин.	2240; 4500; 6300
Электродвигатель главного привода	кВт.	1,4
Габариты	мм.	2050х1820х1550
Масса	кг.	1285

1)Установить заготовку на шлифовальном станке с помощью специального приспособления.

2)Шлифовать поверхность (1) Ш15f9 .

Абразивный инструмент:

Шлифовальный круг универсальный прямого профиля (ПП) ГОСТ 2424-67 диаметр D = 300 мм, высота h = 40 мм, диаметр отверстия d = 76 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 253)

Мерительный инструмент:

Калибр-скоба регулируемая 8118-0005 , Ш15f9.

Расчет припуска на обработку поверхности

Обрабатывается поверхность 2,обтачивание предварительное, обтачивание чистовое Ш30h11

Технологичес-кие переходы обработки поверхности Ш30h11	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2Zmin,мкм	Расчет- ный размер dp, мм	Допуск ,мкм	Предельный размер, мм	Предельное значение припусков
	Rz	T					dmin	dmax
Заготовка	150	250	4,2	-	30,878	330	30,9	31,208
Обтачивание предварительное	50	50	0,252	808	30,070	210	30,070	30,280	808	928
Обтачивание чистовое	30	30	-	200	29,870	130	29,9	30	200	280

Таблица . Расчетные значения припусков.

Rz - средняя высота поверхностных микронеровностей, полученных на соответствующем технологическом переходе.

T - глубина дефектного поверхностного слоя.

- остаточное пространственное отклонение, полученное на соответствующем технологическом переходе.

е - погрешность установки при выполняемой обработке.

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности.

Качество поверхности заготовок:

Вид заготовки: прокат горячекатный, диаметр от 26…75, значит Rz=150 мкм; T=250 мкм.

Для заготовок из проката при консольном закреплении в самоцентрирующих патронах:

(Горбацевич стр. 67)

- (общее отклонение оси от прямолинейности, удельная кривизна заготовок)

Остаточное пространственное отклонение

Расчёт минимальных значений припусков

, где:

Rz - шероховатость, полученная на предыдущем этапе обработке;

T - величина дефектного слоя;

- пространственное отклонение

е - погрешность установки заготовки

еi=0 мкм.

Тогда формула для расчетного припуска примет следующий вид:



Предварительное обтачивание: =2.(150+250+4,2)=808 мкм

Чистовое обтачивание: =2.(50+50+0,252)=200 мкм

Расчётный размер

d= 30h11

IT11=130мкм 30-0,130 мм

es=0 мкм

ei=-130 мкм

Формула для расчета размера на каждом переходе:

мм

мм

Определение допуска

Заготовка: 13 квалитет, =330 мкм.

Предварительное обтачивание : 12 квалитет, =210 мкм.

Чистовое обтачивание: 11 квалитет, =130 мкм.

Наибольший предельный размер

dmax чистовоемм

мм

мм

Общие значения припусков



2Z пр max предварительное=31,208 - 30,280=928 мкм

2Z пр max чистовое = 30,280 - 30 = 280 мкм

2Z пр min предварительное 30,878 - 30,070 = 808 мкм

2Z пр min чистовое =30,070 - 29,870 = 200 мкм

Проверка

мкм

мкм

Zmax чист- Zmin чист= 280-200 = 80 мкм

мкм

Проверка показывает - расчет выполнен верно.

Расчет режимов резания. Сверление

Рассчитаем режим резания для операции сверления отверстия Ш8Н11(Rz=3,2 мм).

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Вертикально-сверлильный1 станок 2М112.L=15мм.Материал заготовки Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Сверло: Сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 4010-77, d= 7,5 мм, L= 79 мм, l= 37 мм, (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 137),подача S0=0,16 мм/об (стр. 111 по справочнику Барановского).

V=ПDn/1000

Vтабл=23 м/мин

Число оборотов:

n0=996 об/мин

Кз=Кr(750/1050)=0.71 , Кr=1.

n= n0 * К1 * К2 * К3

К1 =1; К2=0,91

n= 976 * 0,71 *1 * 0,91 = 630 об/мин

По паспорту станка n= 600 об/мин

V=ПDn/1000 = 3,14 * 7,5 *600/1000 = 14,13

Д = 7,5 мм

S = 0,16 мм/об

n= 600 об/мин

2) Рz=10*Cp*tx*Sy*Vn* Kp

Cp=339 ; Kp=0,71

Kp=Kmp * Kup (1) * Kyp (1) * Kлp (1) * Krp (1)

Kmp=(бв/750)=(1050/750)0,75=1,3

x= 1 ; y =0,5 ; n =-0,4

Рz= 419,5 кН

Мощность

N=Pz * Vср /1000 * 60 =419,5 * 1000*14,13 / 1000*60 = 99 Вт

Расчёт режимов резания. Зенкерование

Для зенкерования отверстия из материала Сталь 45 Ш8Н11 с Rq=6,3 мкм;

Подача : S0 =Ks * KHBS [мм/об]

Припуск под зенкерование : t = 0,4 * d0,54 мм

Ks= 0,009d+0,15 = 0,009 * 8+0,15 = 0,222 (тип операции)

KHBS = 14/(НВ)0б5 = 14/(250)0,5 = 0,88 (влияние твёрдости)

S0= 0,222 * 0,88 = 0,195 мм/об

Но в паспортных данных станка другая подача, берём ближайшую.

S0= 0,25 мм/об

Частота вращения шпинделя

n = (1000 * Kv * KM* KHBV* KT* KИ)/d

Kv = 7,6

KHBV = 70 / (HB)0,8 = 70/82,86 = 0,84 (Влияние твёрдости обрабатываемого материала)

KM=0.9 (учитывает особенности обработки сталей)

KИ =1 (характеризует материал режущей части)

Стойкость зенкеров Т = 90 мин (нормальная)

n = 1000 * 7,6 * 0,84 * 0, 97 * 1/8

KT = 2,4/ T0,2 = 0,97

N = 774 об/мин ;

V=ПDn/1000 = 19,4 м/мин

Осевое усилие :

Д = 8 мм

S = 0,25 мм/об

n = 774 об/мин

Рz=10*Cp*tx*Sy*Vn* Kp

Cp=339 ;

Kp=Kmp * Kup (1) * Kyp (1) * Kлp (1) * Krp (1)

Kmp=(бв/750)=(1050/750)0,75=1,3

x= 1 ; y =0,5 ; n =-0,4 ; Kp=1,3

Рz= 462,73 кН

Мощность

N=Pz * Vср /1000 * 60 =462,73 * 19,4/60 = 949,6 Вт

Определение основного (технологического времени)

l1(врезание, переброс инструмента)

Длина отверстия 8 мм = l

Время каждого перехода:

t1 (сверл.)=(l + l1) / S*n = (8+4) / 0,16*600 = 0,125 мин.

t2 (сверл.)=(l + l1) / S*n = (8+20)/0,25 * 774 = 28 / 193,5 = 0,144 мин.

Основное время:

T0 = t1+ t2=0,125+0,144 = 0,27 мин.

Разработка специального приспособления

Назначение и конструкция приспособления

Приспособление разрабатывается для сверлильной операции, отверстие Ш8Н11

Приспособление обеспечивает неподвижность заготовки и её точное положение относительно станка и режущего инструмента в процессе обработки, а также требуемый уровень точности получаемых размеров согласно требованиям.

Обрабатываемое отверстие выполняется по 11 квалитету. Точность диаметральных размеров обеспечивается свёрлами, точность положения оси отверстия относительно осей цилиндрических поверхности A и торца Б - базированием заготовки и точностью положения направляющих элементов для свёрл относительно установочных элементов приспособления.

Таким образом ,чтобы закрепить заготовку используем призму с упором поверхности Б в корпус. Для направления сверла служит кондукторная втулка. В качестве зажимного элемента использован вилкообразный прихват.

Расчет погрешности установки заготовки в приспособлении

Чтобы обеспечить правильное размещение и закрепление заготовки в приспособлении, используем конструкцию из призмы и передвижного прихвата.

Сначала необходимо рассчитать погрешность базирования на призму. В данном приспособлении используется призма опорная ГОСТ 12195-66 H(длина) = 20 мм , L(высота) = 12 мм, B(ширина) = 38 мм, призма с углом б=900. Нижняя поверхность призмы имеет шероховатость Ra=0,4 мкм.

Погрешность базирования при установке в призму является функцией погрешности формы цилиндрической поверхности заготовки. Если в призму устанавливать заготовку, базовая поверхность которой имеет погрешность формы в виде конусности, то ее ось будет располагаться наклонно.

Так как на чертеже отсутствует допуск на конусность данной цилиндрической поверхности, будем считать, что он находится в пределах допуска на диаметр.

Тогда конусность заготовки равна отношению разности диаметров двух поперечных сечений к расстоянию между ними:

i= 0,043/60 = 0,00072

б - угол призмы ;

в - искомый угол наклона к оси ;

tgв = 0,00072/1,4 = 0,00051

Искомый угол наклона в = 0,050

Отклонение от перпендикулярности оси вала 15f9 равен 0,009 мм.

Поле допуска перпендикулярности оси - область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску перпендикулярности , а ось перпендикулярна базовой поверхности.

Положение реальной оси отверстия 15f9 ограничено цилиндром, диаметр которого равен допуску Т=0,009 мм плюс допуск на диаметр отверстия Т1=43 мкм.

Т = 9+43=52 мкм.

Таким образом ось отверстия может сместиться на некоторое расстояние, при установке заготовки в призму с углом наклона = 0,050:

тогда Т=8 мкм

Значение отклонения оси - 8 мкм,T = 52 мкм, значит, что установка заготовки в призму обеспечивает выполнение требования по точности перпендикулярности оси отверстия.

Расчет усилия закрепления

Действия сил на заготовку при сверлении отверстия:

Сила закрепления должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособлении заготовки.

, где

Pz - сила резания (Pz = 419,5 кН - из расчета режима резания)

f1, f2 - коэффициенты трения (f1=f2=0,16)

К - коэффициент запаса

K=K1K2K3K4=1,5

где K1 - гарантированный коэффициент запаса (K1=1,5)

K2 - учитывает состояние технологической базы(при чистых K2 =1,0)

K3 - учитывает стабильность силового привода(при механизированном приводе K3 =1,0)

K4 - учитывает определенность расположения опорных точек при смещении заготовки моментом сил (при установке на опоры с неограниченной в пределах базы зоной контакта K4=1)

Расчет точности сверления в кондукторе

Точность сверления в кондукторе обуславливают следующие основные факторы:

±у' - предельное отклонение размеров кондуктора (для кондуктора нормальной точности 0,05 мм)

Dвн - Dсм - величина зазора в посадочном отверстии сменной рабочей втулки (диаметр промежуточной втулки равен 9H6, следовательно Dвн - Dсм = 0,009 мм)

dвн - dсв - величина зазора в направляющем отверстии рабочей втулки под сверло (диаметр промежуточной втулки равен 4,30F7, следовательно dвн - dсв = 0,012 мм)

ерб - эксцентриситет рабочей втулки (0,005 мм)

b - глубина сверления (5 мм)

l - длина направляющего отверстия рабочей втулки (21 мм)

h - расстояние между нижним торцом рабочей втулки и заготовкой (4 мм)

Для кондуктора нормальной точности коэффициенты равны:

F=0,8 - учитывает вероятный предел отклонения координат центров отверстий в кондукторе

К=0,5 - учитывает наиболее вероятный предел зазоров в сопряжениях и наиболее вероятное смещение

m=0,4 - учитывает наиболее вероятную величину эксцентриситета сменной втулки

Р=0,35 - учитывает наиболее вероятную величину перекоса сверла

Величина допуска, обеспечиваемая кондуктором, рассчитывается по формуле:

Max = 0,0545 мм

Min = 0,0286 мм

Допуск IT = Max - Min = 0,0259 мм

Размер, который необходимо обеспечить (расстояние от оси заготовки до оси отверстия) 10±IT12/2 имеет допуск IT = 0,013 мм.

Так как yLизд = 0,013?0,00072 сделаем вывод о том, что приспособление обеспечивает требуемую точность.

Расчет приспособления на прочность

Наиболее нагруженный элементом приспособления можно считать шпильку, которая является опорой прихвата (рычага) и на которую действует стягивающая сила , равная 2 W.Шпилька работает на растяжение .Её опасным сечение является внутренний диаметр резьбы d ,который в соответсвии с рекомендациями определяется по формуле

d=C

где С - коэффициент( для метрических резьб С = 1,4) - допускаемое напряжение при растяжении (для улучшенной стали 45 при пульсирующей нагрузке = 155МПа)

После подстановки значений в формулу определяется внутренний диаметр резьбы

d = 1,4 =11,87 мм

По Гост 2204.1 - 76 принимается шпилька М16-120 -7Н из улучшенной стали 45 с внутренним диаметром резьбы d = 13,835 мм.

Назначение размеров элементов приспособления и основных посадок сопрягаемых поверхностей

Назначение посадок сопрягаемых элементов приспособления:

1) Для соединения быстросменной кондукторной втулки с промежуточной втулкой используется посадка F7/m6.

2) Соединение винтовое или типа болт-гайка выполняется по посадке с зазором для среднего класса точности H6/g6.

3) Для установки опорной призмы на стойку используется штифтовое соединение с цилиндрическим штифтом, установка производится по переходной посадке H7/m6 (ГОСТ 3128-70, рекомендации по установке штифтов).

4) Для соединения промежуточной кондукторной втулки с кронштейном предпочтительна средняя посадка с натягом H7/r6.

5) Для установки шпильки в плите используем посадку H6/g6.

Литература

1. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник, 7е издание, перераб. И доп. - М: Машиностроение, 1979

2. Терликова Т.Ф., Мельников Ф.С., Баталов В.И. Основы конструирования приспособлений: Учебное пособие для машиностроительных вузов - М: Машиностроение, 1980

3. Горбацевич А.Ф., Шквед В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учебное пособие для машиностроит. Спец. вузов] - Мн.:Выш. Школа, 1983

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х томах, Т. 1,под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 4е издание, перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1986

5. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983

6. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов - 2е издание, перераб. И доп. - М: Машиностроение, 1983

Размещено на http://www.allbest.ru