Технологический процесс изготовления вала

.

Расчет режимов резания аналитическим методом

Операция 015 - токарная с ЧПУ. Станок модели 16К20.Т1.

Инструмент с пластинкой из твердого сплава Т15К6.

Содержание операции:

1. Черновое точение поверхностей 52, Ш48, 55, Ш64и торца.

2. Чистовое точение поверхностей 52, Ш48, 55, торца и фасок.

3. Точить 2 канавки b=3мм;

4. Точить канавку b=2,5мм;

5. Нарезать резьбу М55х2-6g.

Расчет ведем для чернового точения 55.

Глубина резания

t = 1 мм.

Рекомендуемая и принятая по паспорту станка подача

S_о = 1 мм/об.

Рассчитываем скорость резания по формуле, [6]:

(8.1)

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

-показатель степени по стойкости Т;

- показатель степени при глубине резания ;

- показатель степени при подаче ;

Т=30 мин -значение стойкости,

- глубина резания,

- подача,

- поправочный коэффициент. Рассчитаем по формуле:

, (8.2)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала:

(8.3)

где n=1 - показатель степени для твердого сплава,

=1,23,

=0,8 - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки, [6];

=1 - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Тогда

Найдем скорость резания

м/мин.

Найдем по формуле частоту вращения шпинделя:

(8.4)

Принимаем по паспорту станка частоту вращения мин^-1.

Найдем действительную скорость резания:

(8.5)

Рассчитаем силу резания[7]:

, (8.6)

где - постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала;

- показатель степени при глубине резания ;

- показатель степени при подаче ;

- показатель степени при скорости резания;

- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания:

, (8.7)

где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на силу резания

,(8.8)

где n=0,75 - показатель степени для твердого сплава,

=0,86,

=0,94 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние главного угла на силу резания;

=1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние переднего угла в плане на силу резания;

=1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на силу резания;

=1 - поправочный коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

Тогда

,

Определим мощность резания по формуле:

(8.9)

Мощность двигателя главного привода станка:

кВт

N<N_ст

Таким образом, привод станка обеспечивает обработку при заданных режимах.

Определяем минутную подачу

, (8.10)

мм/мин

Определяем основное время

, (8.11)

где L - длина резания, мм;

- количество рабочих ходов.

Определяем длину резания

, (8.12)

где l - длина рабочего хода инструмента, мм;

y - величина врезания, мм.

, (8.13)

где у_подв - величина подвода инструмента;

у_врез - величина врезания инструмента;

у_п - величина пробега инструмента.

мм,

мм,

мин.

мин.

Основное время:

1) При обработке 48 (=1)

2) При обработке 52 (=1)

3) При обработке 64 (=1)

Основное время на черновую обработку:

(8.14)

Операция № 025 Вертикально-сверлильная с ЧПУ.

Станок модели 2Р135Ф2-1

1. Сверлить отв. Ш14l=53

2. Зенкеровать отв.

3. Зенковать фаску

2. Нарезать резьбу М16

Определяем величину припуска

, (8.15)

где D - диаметр сверла, мм.

мм

Подачу принимаем S=0,3 мм/об.

Определяем скорость резания

, (8.16)

где - поправочный коэффициент;

m=0,2 - показатель степени по стойкости Т;

q=0,4 - показатель степени при диаметре D;

y =0,5- показатели степени при подачеS;

Т =45 мин - период стойкости;

K_v - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

=, (8.17)

где К_mv- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_lv=0,85 - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

К_uv=1 - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

(8.18)

где К_г=1 - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

- предел прочности материала, МПа;

n_v=0,9 - показатель степени.

,

,

Определяем частоту вращения шпинделя

,

мин^-1.

Принимаем n=500 мин^-1.

Определяем действительное значение скорости резания

Определяем крутящий момент

, (8.19)

где - поправочный коэффициент;

q=2 - показатель степени при диаметреD;

y = 0,8 - показатель степени при подаче S;

K_p - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

,

,

Н·м.

Определяем мощность резания

, (8.20)

кВт

Определяем мощность электродвигателя станка

N_дв = ,

где _ст - коэффициент полезного действия станка;

К_п - коэффициент перегрузки.

N_дв = кВт,

Получившаяся мощность меньше мощности главного привода станка равной 3,7 кВт.

Определяем минутную подачу

,

мм/мин

Определяем основное время

,

где L - длина резания, мм;

i - число отверстий.

Определяем длину резания

,

где l - длина отверстия, мм;

y - величина врезания, мм.

, (8.21)

мм.

мм,

мин.

Расчет режимов резания по нормативам

Операция 015 - токарная с ЧПУ.

Станок модели 16К20.Т1.

Инструмент с пластинкой из твердого сплава Т15К6.

Содержание операции:

1. Черновое точение поверхностей 52, Ш48, 55, Ш64и торца.

2. Чистовое точение поверхностей 52, Ш48, 55, торца и фасок.

3. Точить 2 канавки b=3мм;

4. Точить канавку b=2,5мм;

5. Нарезать резьбу М55х2-6g.

Расчет ведем для чистового точения 55

Глубина резания

t = 0,6мм.

Рекомендуемая и принятая по паспорту станка подача

S_о = 0,3мм/об.

Рассчитываем скорость резания по формуле,[7]:

(8.22)

где - табличное значение скорости, м/мин;

К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К₁=0,7;

К₂ - коэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава, К₂=1;

К₃ - коэффициент, зависящий от вида обработки, К₃=1.

м/мин.

Рассчитываем частоту вращения шпинделя

(8.23)

Принимаем по паспорту станка частоту вращения мин^-1.

Найдем действительную скорость резания:

Определяем минутную подачу по формуле 8.10

мм/мин

Определяем основное время по формуле 8.11

мин.

Основное время:

1) При обработке 55 (=1)

2) При обработке 52 (=1)

3) При обработке 48 (=1)

Аналогично рассчитываем режимы резания на остальные операции и результаты сводим в таблицы 10, 11.

Таблица 10 - Сводная таблица режимов резания для принятого техпроцесса

Таблица 11 - Сводная таблица режимов резания для базового техпроцесса

9 Расчет норм времени

Тип производства изготовления вала соответствует среднесерийному производству, в котором в качестве нормы времени рассчитывается штучно - калькуляционное время , мин по формуле

, (9.1)

где - штучное время на операцию, мин;

- подготовительно-заключительное время, мин;

- размер партии, шт.

Норма штучного времени определяется по формуле

,(9.2)

где - основное время, мин;

вспомогательное время, мин;

- время перерывов на отдых и на обслуживание рабочего места, мин.

Расчет нормы времени на операцию 015 - токарную с ЧПУ.

Основное время на операцию .

Определяем составляющие вспомогательные времени:

1) время на установку и снятие детали ;

2)время на приемы управления станком

- включение, выключение станка ;

- открытие и закрытие заградительного щитка ;

- включить пульт лентопротяжного механизма ;

- продвинуть ленту в исходное положение ;

- установить координаты ;

- ввести коррекцию ;

- перемотка ленты ;

3) время на измерение четырех диаметров скобами и измерения резьбы

.

Вспомогательное время

, (9.3)

Оперативное время

(9.4)

Время на обслуживание рабочего места и отдых

(9.5)

Тогда штучное время

Подготовительно-заключительное время , мин:

1) получить наряд, чертеж, инструмент, заготовки

2) ознакомиться с документацией

3) установить инструменты

4) установить исходные координаты

5) установить программоноситель

6) установить патрон с центром

Штучно-калькуляционное время

По этим же нормативам рассчитываем нормы времени на остальные операции и результаты расчетов сводим в таблицы 12, 13.

Таблица 12 - Сводная таблица норм времени для принятого техпроцесса, мин.

Таблица 13 - Сводная таблица норм времени для базового техпроцесса, мин.

10 Уточнение типа производства

Расчет ведем по методике [3], данные заносим в таблицу 14.

Таблица 14 - Расчет коэффициента закрепления операций для принятого техпроцесса

Располагая временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков

, (10.1)

где N-годовой объем выпуска, шт;

Т-время, мин;

F_д-действительный годовой фонд времени=4029 часов;

з_зн=0,75…0,85-нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Фактический коэффициент загрузки

.(10.2)

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, рассчитывается по формуле:

, (10.3)

где з_зф-фактический коэффициент загрузки оборудования.

Рассчитаем коэффициент закрепления операций

, (10.4)

где П_о-суммарное число различных операций;

Р_я-явочное число различных подразделений, выполняющих различные операции.

.

Полученный коэффициент К_зо соответствует среднесерийному производству.

Таблица 15 - Расчет коэффициента закрепления операций для базового техпроцесса

По формуле 10.4 коэффициент закрепления операций

Полученный коэффициент К_зо соответствует среднесерийному производству.

11 Конструирование и расчет приспособлений

Приспособление фрезерное

Назначение и устройство приспособления

Проектируемое приспособление предназначено для фрезерования пазов на вертикально-фрезерной операции на вертикально-фрезерном станке модели 6Р13РФ3.

Приспособление состоит из корпуса 1, на котором расположены две призмы 8, 9, прихват 3.

Базирование заготовки в приспособлении происходит на призмах и упором в торец. Торец упирается в призму 8.Закрепление заготовки осуществляется прихватом 3 посредством затягивания винта 5.

Установка приспособления на столе станка производится по плоскости В корпуса 1 с помощью двух шпонок 15, крепление на столе осуществляется посредством проушин в приспособлении.

Выбор и расчет привода приспособления

Рассчитаем необходимую силу закрепления детали, для этого составим схему сил, действующих на деталь.

Схему сил, действующих в приспособлении при зажиме заготовки представляем на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схема действия сил и моментов в приспособлении

Заготовка закреплена в призмах с углом б и находится под действием момента обработки М_р и осевой силы Р_z создаваемые силы и моменты трения противодействуют сдвигу вдоль оси и повороту заготовки.

Силу закрепления, предупреждающую поворот заготовки рассчитаем по формулам, [4]

где r - радиус детали;

М_р - момент от действия сил резания;

Р_z - осевая сила момента резания;

f₁ - коэффициент силы трения, f₁=0,15;

f_пр- приведенный коэффициент силы трения;

k - коэффициент запаса.

Приведенный коэффициент силы трения найдем по формуле

Коэффициент запаса

, (11.4)

где k₀ - гарантированный коэффициент запаса, k₀=1,5;

k₁ - коэффициент, учитывающий степень затупления инструмента ,k₁=1,4;

k₂ - коэффициент, учитывающий неравномерный припуск, k₂=1,2;

k₃ - коэффициент, учитывающий прерывистость резания, k₃=1,2;

k₄ - коэффициент, учитывающий непостоянство сил закрепления, k₄=1,3;

k₅ - коэффициент, учитывающий непостоянство сил закрепления при ручном приводе, k₅=1;

k₆ - коэффициент, учитывающий непостоянство положения сил на поверхностях контакта установочных элементов с заготовкой, k₆=1.

Осевая сила момента резания

где - поправочный коэффициент;

х=0,86 - показатель степени по глубине резанияt;

q=0,86 - показатель степени при диаметре фрезы D;

y=0,72 - показатели степени при подаче на зуб фрезыs_z;

n =0,35 - показатели степени при ширине фрезы В;

z =5 - число зубьев фрезы;

w=0 - показатели степени при частоте вращения фрезы;

К_mр- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

(11.6)

- предел прочности материала, МПа;

n_v=0,35 - показатель степени.

Момент от действия сил резания

где r - радиус заготовки.

Для расчета необходимой силы в винтовом зажиме составляем схему сил, действующих на прихват (рисунок 5).

Составляем условие равновесия сил, действующих на прихвате

, (11.8)

где Q - усилие, необходимое для получения заданной силы зажима, Н.

Рисунок 5 - Схема сил, действующих на прихват

(11.9)

Определяем момент, приложенный к винту, и необходимый для сообщения зажимающей силы Q

, (11.10)

где d_ср - средний диаметр резьбы, мм;

б - угол подъема резьбы, °;

ц - приведенный угол трения, °.

Н·мм.

Определяем силу, с которой необходимо воздействовать на рукоятку ключа при завинчивании болта

, (11.11)

где l - длина рукоятки ключа, мм.

Н.

Расчет приспособления на точность

Расчет приспособления на точность будем производить в соответствии с методикой изложенной в [4].

Расчетным параметром точности приспособления является отклонение от параллельности оси симметрии призм относительно поверхности шпонки.

Определяем допуск на изготовление приспособления Т_пр, мм, для обеспечения точности размера 16_-0,043 (ширина паза) по формуле

 (11.12)

где Т - допуск на обработку, мм;

K_т - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, K_т = 1,1;

K_т1 ? коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках, K_т1 = 0,8;

K_т2 ? коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызванной факторами, не зависящими от приспособления, K_т2= 0,7;

е_б ? погрешность базирования заготовки, мм;

е_з ? погрешность закрепления, мм;

е_у ? погрешность установки приспособления на станке, мм;

е_и ? погрешность, связанная с износом элементов приспособления, мм;

е_п ? погрешность от перекоса режущего инструмента, мм;

w ? экономическая точность обработки паза, w = 0,27 мм.

Т. к. совмещены измерительная и установочная базы (оси симметрии заготовки и призмы), а погрешностями расположения и формы базовых поверхностей можно пренебречь

Погрешность закрепления , т.к. при закреплении не происходит смещения заготовки в направлении выдерживаемого размера .

Погрешность установки приспособления на станке

(11.13)

где s - максимальный зазор между шпонкой и пазом стола притпосадкеH8/h8, s=0,044мм;

l_шп - расстояние между шпонками, l_шп=114мм;

l - длина обрабатываемой детали.

Погрешность от смещения инструмента

(11.14)

где - точность деления шкалы механизма перемещения фрезы,

=0,005 мм;

Т_щ - точность изготовления щупа, Т_щ = 0,004 мм.

Погрешность из-за износа установочных элементов приспособления

, т. к. паз располагается симметрично относительно изнашиваемой поверхности призмы.

Таким образом, расчет допуска на изготовление приспособления

Таким образом, для выбранного расчетного параметра допуском на приспособление является отклонение от параллельности оси симметрии призм относительно боковой поверхности шпонки равное 0,13 мм.

12 Расчет экономического эффекта

Экономическое обоснование принятого техпроцесса проводим на основании тех изменений, которые были внесены в базовый техпроцесс. В принятом техпроцессе заменяем станки на токарной, вертикально-фрезерной и вертикально-сверлильной операциях на станки с ЧПУ.

Данные изменения привели к повышению точности обработки.

В общем случае экономический эффект от реализации проектируемого техпроцесса (Э) будет равен

Э = (Зб - Зп) N, (12.1)

где Зб и Зп - приведенные затраты по базовому и проектируемому вариантам техпроцесса, тыс. р.;

N - программа выпуска деталей, шт.

Приведенные затраты в данном случае равны:

З = С +Ен (К_с+К_зд), (12.2)

где С - технологическая себестоимость единицы продукции, тыс. р.;

К_с, К_зд - удельные капитальные вложения в станок и здания соответственно, тыс.р.;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности

капитальных вложений (Ен = 0,1).

Расчет основной и дополнительной зарплаты выполняется по формуле

С_з=С_ч· К_д· З_н· К_о.м.,(12.3)

где С_ч - часовая тарифная ставка рабочего, р/ч;

К_д - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления, К_д =1,7;

З_н - коэффициент, учитывающий оплату наладчика, З_н =1;

К_о.м. - коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании, К_о.м. =1.

Расчет часовых затрат по эксплуатации рабочего места выполняется по формуле

С_эксп=С_ч.з. · К_м ,(12.4)

где С_чз - часовые затраты на базовом рабочем месте (принимаются по данным базовых предприятий), р./ч;

К_м - коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка (принимается по данным [1]).

Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по формуле

, (12.5)

где Ц_с - отпускная цена станка, р.;

К_м - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж, Км= 1,1;

С_п -- принятое число станков на операцию, С_п= 1,0;

N-- годовой объем выпуска деталей.

Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле

, (12.6)

где С_пл - стоимость 1м² производственной площади (принимается по материалам производственной практики), р./м2;

П_с - площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2;

С_п - коэффициент загрузки станка.

Площадь, занимаемая станком П_с, определяется по формуле

П_c=f · K_c,(12.7)

где f - площадь станка в плане (длина к ширине), м2;

К_с - коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь.

Технологическая себестоимость рассчитывается для всех операций по формуле

С = (С₃ + С_экспл) (12.8)

Результаты расчетов приведенных затрат сводятся в таблицу 16.

Таблица 16 - Расчет приведенных затрат

Приведенные затраты базового техпроцесса

З_баз=7146+1·(12286+13930)=33362 руб.

З_пр=6575+1·(12749+13900)=33224 руб.

В общем случае экономический эффект от реализации проектируемого техпроцесса по формуле 12.1 будет равен

Э=(33362-33224)·4000=552000р.

В результате внесенных изменений в базовый технологический процесс при заданной годовой программе 4000 штук получен предполагаемый годовой экономический эффект в размере 552 тыс.р.

Заключение

В результате разработки данного курсового проекта было проведено полное исследование технологического процесса получения детали вала.

Были предложены два варианта технологического процесса изготовления вала и выбран наиболее рациональный.

Предложенные мероприятия по замене оборудования позволили повысить производительность станочных работ.

В курсовом проекте спроектировано и рассчитано станочное приспособление для фрезерования.

В результате предложенных мероприятий по совершенствованию технологического процесса при заданной годовой программе 4000 штук получен предполагаемый экономический эффект в размере 552 тыс.р.

Список литературы

1 Технология машиностроения. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие / Под общ. ред. М. Ф. Пашкевича. - Минск : Изд-во Гревцова, 2010.

2 Проектирование технологических процессов сборки машин / Под ред. А. А. Жолобова. - Минск : Новое знание, 2005.

3 Горбацевич,А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А. Ф. Горбацевнч, В. А. Шкред. - Минск :Выш. шк., 1983.

4 Горошкин, А. К. Приспособления для металлорежущих станков: справочник/ А. К. Горошкин. -М. : Машиностроение, 1979.

5 Режимы резания металлов : справочник / Под ред. Ю. В. Барановского. - М.: Машиностроение, 1972.

6 Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 1.

7 Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 2.

8 Обработка металлов резанием : справочник технолог а / Под ред. А. А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988.

9 Станочные приспособления : справочник в 2 т. / Под ред. Б. Н. Вардашкина, А. А. Шатилова. - М. : Машиностроение, 1984. -Т. 1-2.

10 Технологическая оснастка : учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / М. Ф. Пашкевич [и др.]. - Минск Адукацыя i выхаванне, 2002.

11 Филиппов Г.В. Режущий инструмент / Г.В. Филиппов. - Л. 6 Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981.

12 Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Зуборезные, горизонтально-расточные станки. - М.: Машиностроение. 1974.

13 Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках. - М. : Машиностроение, 1974.

14 Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийное производство. - М. : Машиностроение, 1974.

15 Безопасность производственных процессов: Справочник. / Под общ, ред. С.В.Белова. - М.: Машиностроение, 1985.

Размещено на Allbest.ru