Разработка технологического процесса механической обработки детали "Вал промежуточный"

где Rz_i-1 - высота микронеровностей поверхности, которая осталась после выполнения предшествующего этапа перехода);

h _i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего этапа (перехода);

- суммарные отклонения расположения поверхности и отклонения формы, возникающие при выполнении предшествующего этапа (перехода);

e_yi - погрешность при установке на выполняемом этапе (переходе).

Шероховатость заготовки примем равной Rz=80 мкм

Глубину поверхностного дефектного слоя заготовки примем равной h=500 мкм

Суммарное отклонение штамповки определим как векторную сумму кривизны и отклонения центрирования:

,

где Д_К=20•8=160 мкм - кривизна штамповки типа вал (для заготовок диаметром свыше 25 мм 4 мкм на 1 мм радиуса);

 - погрешность при центрировании заготовки (Т - допуск на диаметральный размер базы заготовки).

Для промежуточных этапов обработки остаточные отклонения расположения заготовки,

= _УзагК_у

где _Узаг - кривизна заготовки,

К_у - коэффициент уточнения (К_у = 0,06 - для чернового этапа, К_у = 0,05 - для получистового этапа, К_у = 0,02 - для чистового этапа), результаты сведем в таблицу 14.

_чр = 314•0,06=19 мкм

Погрешность при установке заготовки в радиальном направлении при закреплении в центрах (при диаметре базы D?18 мм) е_у=300 мкм.

Для промежуточных этапов обработки погрешность закрепления заготовки,

е_у = е_узагК_у

где е_узаг - погрешность закрепления заготовки,

К_у - коэффициент уточнения (К_у = 0,05 - для получистового этапа, К_у = 0,02 - для чистового этапа), результаты сведем в таблицу 14.

е_{у п/ч}=300•0,05=15 мкм.

2Z_{max i}=2Z_{min i}+T_i-1+T_i

Найдем значения минимального припуска на каждом этапе обработки:

2Z_{min чр}=2 [80+400+v(314²+300²)]?0,91 мм

2Z_{min п/ч}=2 [40+80+v(19²+15²)]?0,5 мм

2Z_{min чист}=2 [20+30+v(14²+6²)]?0,14 мм

2Z_{min п}=2 [10+20+v(12²+2²)]?0,042 мм

2Z_{min в}=2 [5+10+v(8²+0²)]?0,019 мм.

Определим значение максимального припуска на черновом этапе, расчеты максимального припуска на остальных этапах покажем в таблице 14.

2Z_{max чр}=0,91+1,4+0,21=2,52 мм

Определяем предельные межпереходные размеры и окончательные размеры заготовок по формулам:

- максимальные размеры

A_{max п}=A_{max в}+2Z_{min в}+Т_п=25,015+0,019+0,033=25,067 мм

A_{max чист}=A_{max п}+2Z_{min п}+Т_чист=25,067+0,042+0,052=25,161 мм

A_{max п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}+Т_п/ч=25,161+0,14+0,13=25,431 мм

A_{max чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}+Т_чр=25,431+0,5+0,21=26,141 мм

A_{max заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}+Т_заг=26,141+0,91+1,4=28,451 мм

- минимальные размеры

A_{min п}=A_{max в}+2Z_{min в}=25,015+0,019=25,034 мм

A_{min чист}=A_{max п}+2Z_{min п}=25,067+0,042=25,109 мм

A_{min п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}=25,161+0,14=25,301 мм

A_{min чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}=25,431+0,5=25,931 мм

A_{min заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}=26,141+0,91=27,051 мм

7.3 Расчет диаметральных размеров и размеров заготовки опытно-статистическим методом

Для остальных диаметральных размеров решим данную задачу опытно - статистическим методом.

Расчет диаметральных размеров для Ш38u6 () покажем в таблице 15

Таблица 15 - Расчет операционных размеров

Вид заготовки и план обработки поверхности	Допуск размера, Т, мм	2Zmin	2Zmax	Предельные размеры	Исполнительный размер
				Аmax	Аmin
Штамповка	1,4			41,287	39,887	41,287
Черновая	0,25	0,8	2,45	39,087	38,837	39,087-0,25
П/чистовая	0,16	0,25	0,66	38,587	38,427	38,587-0,16
Чистовая	0,062	0,15	0,212	38,277	38,215	38,277-0,062
ТО
Пов. точн.	0,039	0,06	0,161	38,155	38,116	38,155
Выс. точн.	0,016	0,04	0,095	38,076	38,060	38

Определяем предельные межпереходные размеры и окончательные размеры заготовок по формулам:

- максимальные размеры

A_{max п}=A_{max в}+2Z_{min в}+Т_п=38,076+0,04+0,039=38,155 мм

A_{max чист}=A_{max п}+2Z_{min п}+Т_чист=38,155+0,06+0,062=38,277 мм

A_{max п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}+Т_п/ч=38,277+0,15+0,16=38,587 мм

A_{max чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}+Т_чр=38,587+0,25+0,25=39,087 мм

A_{max заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}+Т_заг=39,087+0,8+1,4=41,287 мм

- минимальные размеры

A_{min п}=A_{max в}+2Z_{min в}=38,076+0,04=38,116 мм

A_{min чист}=A_{max п}+2Z_{min п}=38,155+0,06=38,215 мм

A_{min п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}=38,277+0,15=38,427 мм

A_{min чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}=38,587+0,25=38,837 мм

A_{min заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}=39,087+0,8=39,887 мм

Рассчитанные операционные размеры для Ш35u6 () покажем в таблице 16.

Таблица 16 - Расчет операционных размеров

Вид заготовки и план обработки поверхности	Допуск размера, Т, мм	2Zmin	2Zmax	Предельные размеры	Исполнительный размер
				Аmax	Аmin
Штамповка	1,4			38,287	36,887	38,287
Черновая	0,25	0,8	2,45	36,087	35,837	36,087-0,25
П/чистовая	0,16	0,25	0,66	35,587	35,427	35,587-0,16
Чистовая	0,062	0,15	0,212	35,277	35,215	35,277-0,062
ТО
Пов. точн.	0,039	0,06	0,161	35,155	35,116	35,155
Выс. точн.	0,016	0,04	0,095	35,076	35,060	35

Определяем предельные межпереходные размеры и окончательные размеры заготовок по формулам:

- максимальные размеры

A_{max п}=A_{max в}+2Z_{min в}+Т_п=35,076+0,04+0,039=35,155 мм

A_{max чист}=A_{max п}+2Z_{min п}+Т_чист=35,155+0,06+0,062=35,277 мм

A_{max п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}+Т_п/ч=35,277+0,15+0,16=35,587 мм

A_{max чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}+Т_чр=35,587+0,25+0,25=36,087 мм

A_{max заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}+Т_заг=36,087+0,8+1,4=38,287 мм

- минимальные размеры

A_{min п}=A_{max в}+2Z_{min в}=35,076+0,04=35,116 мм

A_{min чист}=A_{max п}+2Z_{min п}=35,155+0,06=35,215 мм

A_{min п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}=35,277+0,15=35,427 мм

A_{min чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}=35,587+0,25=35,837 мм

A_{min заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}=36,087+0,8=36,887 мм

Расчет диаметральных размеров для Ш37u6 () покажем в таблице 17.

Таблица 17 - Расчет операционных размеров

Вид заготовки и план обработки поверхности	Допуск размера, Т, мм	2Zmin	2Zmax	Предельные размеры	Исполнительный размер
				Аmax	Аmin
Штамповка	1,4			40,287	38,887	40,287
Черновая	0,25	0,8	2,45	38,087	37,837	38,087-0,25
П/чистовая	0,16	0,25	0,66	37,587	37,427	37,587-0,16
Чистовая	0,062	0,15	0,212	37,277	37,215	37,277-0,062
ТО
Пов. точн.	0,039	0,06	0,161	37,155	37,116	37,155
Выс. точн.	0,016	0,04	0,095	37,076	37,060	37

Определяем предельные межпереходные размеры и окончательные размеры заготовок по формулам:

- максимальные размеры

A_{max п}=A_{max в}+2Z_{min в}+Т_п=37,076+0,04+0,039=37,155 мм

A_{max чист}=A_{max п}+2Z_{min п}+Т_чист=37,155+0,06+0,062=37,277 мм

A_{max п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}+Т_п/ч=37,277+0,15+0,16=37,587 мм

A_{max чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}+Т_чр=37,587+0,25+0,25=38,087 мм

A_{max заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}+Т_заг=38,087+0,8+1,4=40,287 мм

- минимальные размеры

A_{min п}=A_{max в}+2Z_{min в}=37,076+0,04=37,116 мм

A_{min чист}=A_{max п}+2Z_{min п}=37,155+0,06=37,215 мм

A_{min п/ч}=A_{max чист}+2Z_{min чист}=37,277+0,15=37,427 мм

A_{min чр}=A_{max п/ч}+2Z_{min п/ч}=37,587+0,25=37,837 мм

A_{min заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}=38,087+0,8=38,887 мм

Расчет диаметральных размеров для Ш50h11 (_-0,16) покажем в таблице 18

Таблица 18 - Расчет операционных размеров

Вид заготовки и план обработки поверхности	Допуск размера, Т, мм	2Zmin	2Zmax	Предельные размеры	Исполнительный размер
				Аmax	Аmin
Штамповка	1,4			52,2	50,8	51,2
Черновая	0,16	0,8	2,36	50	49,84	50-0,16

Определяем предельные межпереходные размеры и окончательные размеры заготовок по формулам:

- максимальные размеры

A_{max заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}+Т_заг=50+0,8+1,4=52,2 мм

- минимальные размеры

A_{min заг}=A_{max чр}+2Z_{min чр}=50+0,8=50,8 мм

8. Расчет режимов резания

Операция 010 - токарная черновая

Исходные данные:

Заготовка - штамповка

Материал - сталь 20ХГНМ ГОСТ 4543-71

Твердость - 248…293 НВ

Оборудование - токарный патронный с ЧПУ станок модель 16К20Ф3

Эскиз обработки см. чертеж.

Содержание операции:

1. Точить диаметры

а) Ш 26,141 мм

б) Ш 36,087 мм

в) Ш 38,087 мм

г) Ш 39,087 мм

д) Ш 42

е) Ш 50

ж) Ш 47

2. Подрезать торцы.

Определяем глубину резания

а) t = 0,65 мм

б) t = 2,09 мм

в) t = 1,09 мм

г) t = 0,6 мм

д) t = 2,3 мм

е) t = 1,2 мм

ж) t = 2,1 мм

Определяем длину рабочего хода

Lр.х. = Lрез. + у + Lдоп., мм [6, c. 13]

где: Lрез - длина резания,

у - длина подвода, врезания,

Lдоп. - дополнительная длина резания

а) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 15,36 + 0 + 0 = 15,36 мм.

б) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 41 + 0 + 0 = 41 мм.

в) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 37,6 + 0 + 0 = 37,6 мм.

г) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 31,95 + 0 + 0 = 31,95 мм.

д) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 23,565 + 0 + 0 = 23,565 мм.

е) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 51 + 0 + 0 = 51 мм.

ж) Lр.х. = Lрез + у + Lдоп. = 4 + 0 + 0 = 4 мм.

Назначение подачи суппортов на оборот шпинделя [6, с. 51-59]

S_о = S_т · Кs

а) S_т = 0,25 мм/об

б) S_т = 0,3 мм/об

в) S_т = 0,3 мм/об

г) S_т = 0,3 мм/об

д) S_т = 0,38 мм/об

е) S_т = 0,4 мм/об

ж) S_т = 0,38 мм/об

Кs:

а) 1,35

б) 1,05

в) 1,15

г) 1,35

д) 1

е) 1,15

ж) 1,05

S_о:

а) S_о =0,25 · 1,35 = 0,34 мм/об

б) S_о =0,3 · 1,05 = 0,315 мм/об

в) S_о =0,3 · 1,15 = 0,345 мм/об

г) S_о =0,3 · 1,35 = 0,405 мм/об

д) S_о =0,38 · 1 = 0,38 мм/об

е) S_о =0,4 · 1,15 = 0,46 мм/об

ж) S_о =0,38 · 1,05 = 0,4 мм/об

S_ск = 0,35 мм/об [паспорт станка]

Определяем стойкость инструмента [6, с. 60]

Тр = Тн*, где

= Lрез/Lр.х. - коэффициент времени резания,

при > 0,7 - не учитывается

Тн - нормированная стойкость инструмента 30 мин.

= 41/56,36 = 0,74> 0,7;

Тр = 120 мин;

Расчет скорости резания

V = Vтабл · К_v, [3, с. 114] где

Где: Vтабл - табличная скорость резания, м/мин;

К_v - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

Vтабл = 122 м/мин;

К_v = 0,95;

V = 122 · 0,95 = 115,9 м/мин

Расчет числа оборотов шпинделя

n = 1000·V/·D, [6, с. 105]

а) n = 1000· 115,9/ 3,14·26,141 = 1413 об/мин;

б) n = 1000· 115,9/ 3,14·36,087 = 1025 об/мин;

в) n = 1000· 115,9/ 3,14·38,087 = 965 об/мин;

г) n = 1000· 115,9/ 3,14·39,087 = 950 об/мин;

д) n = 1000· 115,9/ 3,14·42 = 820 об/мин;

е) n = 1000· 115,9/ 3,14·50 = 740 об/мин;

ж) n = 1000· 115,9/ 3,14·47 = 790 об/мин;

По паспорту станка принимаем n_шп = 1400 об/мин

Уточняем скорость резания

V = n·D·/1000, [6, с. 105]

а) V = 1400·26,141·3,14/1000= 114 м/мин;

б) V = 1400·36,087·3,14/1000= 158 м/мин;

в) V = 1400·38,087·3,14/1000= 167 м/мин;

г) V = 1400·39,087·3,14/1000= 172 м/мин;

д) V = 1400·42·3,14/1000= 185 м/мин;

е) V = 1400·50·3,14/1000= 220 м/мин;

ж) V = 1400·47·3,14/1000= 205 м/мин;

Расчет силы и мощности резания

Определение силы резания

Рz = Рzтабл. · К₁ · К₂ [6, с. 35-36],

где: Рz_табл - табличная сила резания, Рz_табл, = 0,6 кН;

К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К₂ - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении.

Рz = 0,6·0,85·1,1 = 0,561 кН

Определяем мощность резания

Nр = Рz · V /60

а) Nр = 0,561·114/60 = 1,1 кВт

б) Nр = 0,561·158/60 = 1,47 кВт

в) Nр = 0,561·167/60 = 1,56 кВт

г) Nр = 0,561·172/60 = 1,6 кВт

д) Nр = 0,561·185/60 = 1,72 кВт

е) Nр = 0,561·220/60 = 2,0 кВт

ж) Nр = 0,561·205/60 = 1,9 кВт

Проверка по мощности двигателя

Nрез.< 1,2*Nдв*,

где - КПД станка

Nр < 18·0,85 = 15,3 кВт

Условие выполнено, значит режимы по мощности проходят [6. с. 4]

Основное время:

Т_о =

Длина рабочего хода резца L_р.х. = 64,19 мм, Д = 0 мм;

у = t · ctgц = 0,65 · ctg90 = 0 мм.

а) Т_о = = 0,025 мин.

б) Т_о = = 0,06 мин.

в) Т_о = = 0,06 мин.

г) Т_о = = 0,05 мин.

д) Т_о = = 0,08 мин.

е) Т_о = = 0,08 мин.

ж) Т_о = = 0,01 мин.

Операция 035 - шлифовальная

Исходные данные:

Заготовка - обработанный вал: Ш25,067_-0,033, Ш35,155_-0,039, Ш37,155_-0,039, Ш38,155_-0,039

Материал - сталь 20ХГНМ ГОСТ 4543-71

Твердость - 248…293 НВ

Оборудование - Шлифовальный станок с ЧПУ GU3250CNC (V_max=45 м/сек).

Содержание операции:

Установ А, II:

Шлифовать по программе 4 ступени вала: Ш 25, Ш 35, Ш 37_-0,039, Ш 38

Выпишем значения припусков на каждый диаметр в соответствии с пунктом 7 данной работы:

Ш25: 2Пр=0,067 мм;

Ш35: 2Пр=0,155 мм;

Ш37: 2Пр=0,155 мм;

Ш38: 2Пр=0,155 мм.

Выберем группу и подгруппу обрабатываемого материала:

Для стали 20ХГНМ - группа 2, подгруппа а.

Выбор СОЖ:

Выберем СОЖ первой группы: Содовый раствор по ГОСТ 10689-70.

Выбор характеристик шлифовального круга:

Для группы обрабатываемости 2а шлифовальный материал - 92А;

Зернистость (по минимальной шероховатости Ra=0,4 мкм) - 20Н;

Твердость (по твердости заготовки 249…293НВ) - СТ2;

Структура - 7.

Выбор частоты вращения заготовки:

При шлифовании ступени Ш25 n_T=265 об./мин;

При шлифовании ступени Ш35 n_T=240 об./мин;

При шлифовании ступени Ш37 n_T=240 об./мин;

При шлифовании ступени Ш38 n_T=240 об./мин;

Скорректируем частоту вращения заготовки по формуле:

n= n_T•K_П

При шлифовании шейки Ш25 n=265•0,8=212 об./мин;

При шлифовании шейки Ш35 n=240•0,8=192 об./мин;

При шлифовании шейки Ш37 n=240•0,8=192 об./мин;

При шлифовании шейки Ш38 n=240•0,8=192 об./мин;

Выбор скоростей подач, припуски по ступеням цикла, основного времени:

При шлифовании шейки Ш25 S_T1=0,054 об./мин, Пр₁=0,034 мм, To_T=0,09 мин;

При шлифовании шейки Ш35 S_T1=0,50 об./мин, Пр₁=0,078 мм, To_T=0,011 мин;

При шлифовании шейки Ш37 S_T1=0,50 об./мин, Пр₁=0,078 мм, To_T=0,011 мин;

При шлифовании шейки Ш38 S_T1=0,50 об./мин, Пр₁=0,078 мм, To_T=0,011 мин;

Поправочные коэффициенты в зависимости от:

- окружной скорости:

Ks_1V=1,0 K_Tv=1,0;

- формы шлифуемой поверхности:

Ks_1Ш=1,0 K_Тш=1,0;

- податливости технологической системы:

Ks_1l=1,0; K_Tl =1,0

- квалитета детали и заготовки:

Ks_1к=1,0 Kп_к=1,0 K_Tv=1,0

Для шейки Ш35:

Ks_1к=1,0 Kп_к=1,0 K_Tv=1,0

Для шейки Ш38:

Ks_1к=1,0 Kп_к=1,0 K_Tv=1,0

- погрешность обработки из за геометрической неточности станка:

Кs_1д=1,0 К_Тд=1,0

- шлифовального материала зерен:

Кs_1Ш=0,58 K_TШ=1,64

- группа обрабатываемого материала и твердости круга:

Кs_1O=1,0 К_TO=1,0

- группы СОЖ:

К_ПЖ=1,0 К_ТЖ=1,0.

Для каждой шейки:

S₁=0,054*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*0,58*1,0*1,0=0,03 об/мин.

Т_о=0,09*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*1,0*1,64=0,11 мин.

Определим значение S_прод=2400 мм/мин.

n=120 об/мин.

Длина шлифования принимается равной L=70 мм.

9. Управляющая программа

Операция 010: Токарный С ЧПУ 16К20Ф3:

М40

Т1

М3

S1400

F0,35

M8

Z3,00~

X28,00~

X26,141

Z - 15,36

X36,087

Z - 46,36

X38,087

Z - 52,96

X39,087

Z - 127,99

X53,00

X150,00~

Z3,00~

M9

M0

T1

M3

S1400

F0,35

M8

Z3,00~

X28,00~

X26,141

Z - 15,66

X36,087

Z - 46,395

X46,00

Z - 64,16

G13*

X58,00*

Z - 70,16

Z - 46,00~

X42,00~

Z - 64,16

G13*

X54,00*

Z - 70,16

X50,00

Z - 121,16

X53,00

X150,00~

Z3,00~

M9

T2

М3

S1400

F0,35

M8

Z - 121,16~

X58,00~

G13*

X46,00*

Z - 127,16

Z - 142,36

X49,00*

Z - 150,96

Z - 157,00

Z - 121,16~

X54,00~

G13*

X42,00*

Z - 127,16

Z - 142,36

X47,00*

Z - 150,96

Z - 157,00

X150,00~

Z3,00~

M9

M5

M30

Заключение

деталь технологичность вал

В ходе данной работы был составлен чертеж детали типа «вал», определены расчетным и табличным методами допуски формы, расположения и шероховатость поверхностей.

Выполнен анализ технологичности детали, а так же анализ технологичности выбора заготовки в условиях серийного производства.

На основе анализа допусков формы и расположения поверхностей, а также их шероховатости определена самая точная элементарная поверхность и сформирован маршрут обработки всех элементарных поверхностей детали типа «вал».

Сформирована последовательность обработки поверхностей детали и произведен анализ структуры операций на конкретном оборудовании в соответствии с серийным типом производства.

На основании этого была составлена операционная карта и карта эскизов обработки поверхностей детали, включая эскизы базирования детали на каждой операции обработки. В соответствии с технологическим маршрутом были рассчитаны неизвестные операционные размеры.

Список использованной литературы

1. Метелев Б.А., Куликова Е.А., Тудакова Н.М. Технология машиностроения. Ч1: комплекс учебно-методических материалов/ Б.А. Метелев, Е.А. Куликова, Н.М. Тудакова; Нижегород.гос. техн. ун-т Нижний Новгород, 2007 - 107 с.

2. Горбацевич А.Ф., Шкрет В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения, 4-е изд., Москва - Высш. Школа, 1983 - 256 с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. - 5-е изд., перераб. и доп.-М Машиностроение, 2001. 912 с., ил.

4. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Ч2, Москва - Экономика, 1990.

5. Расчет припусков: метод. Указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломн. проектах для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения/НГТУ; Сост.: Д.С. Пахомов. Н. Новгород, 2001. - 24 с.

6. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.

7. Техническое нормирование операций механической обработки детали: Учебное пособие. Компьютерная версия. /И.М. Морозов. И.И. Гузеев, С.А. Фадюшин. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ. 2003. - 65 с.

Размещено на Allbest.ru