Методы изготовления втулки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра машиностроения

Расчетно-графическая работа

По дисциплине: «Прогрессивные производственные

технологии».

Вариант 010.

Выполнила: студентка 5 курса

Шмидт А.А.

Проверил: Никитин Ю.В.

г. Бердск , 20010 г.

Содержание

1. Описание детали

1.1 Материал детали и его свойства

1.2 Анализ технологичности детали

1.3 Определение типа производства и размера партии

1.3 Отнесение детали к типовой группировке

2. Выбор вида и метода получения заготовки

3. Определение припусков и размеров заготовки

4. Проектирование маршрута обработки детали

5. Режимы резанья

6. Выбор инструмента и оборудования

7. Разработка лазерного упрочнения

8. Проектирование операции ультразвукового деформирования

9. Расчет технологической себестоимости

10. Список использованных источников

1. Описание детали

Втулка -- деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь.

1.1 Материал детали и его свойства

Втулка изготовлена из стали - 65 Г ГОСТ 4543-71

Сталь 65Г ГОСТ 4543-71 Сталь качественная легированная.

Это сталь конструкционная, рессорно-пружинная.

Химический состав:

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.62-0.7	0.17-0.37	0.9-1.2	до 0.25	до 0.035	до 0.035	до 0.25	до 0.2

Температура ковки:

Начала 1250, конца 780-760. Охлаждение заготовок на воздухе.

Технологические свойства стали 65Г

Свариваемость:	не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность:	малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	склонна.

Обрабатываемость резанием- в закаленном и отпущенном состоянии б.ст. = 0,80. тв.спл. = 0,85, KB = 820 МПа Kпри НВ 240 и Плотность- при 20°С - 7,81х10ікг/мі.

Модуль нормальной упругости при 20°С - 215 Гпа.

Удельная теплоемкость при 20-100°С - 490 Дж/(кг·°С)

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	HRCэ
Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 830 °С, масло, отпуск 470 °С.	Образцы	785	980	8	30
Листы нормализованные и горячекатаные	80		730	12
Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздух.	20	1220	1470	5	10	44-49
Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С, воздух.	60	690	880	8	30	30-35

Механические свойства при повышенных температурах

(Закалка 830 °С, масло. Отпуск 350 °С.)

испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %
200	1370	1670	15	44
300	1220	1370	19	52
400	980	1000	20	70

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

(Закалка 830 °С, масло.)

t отпуска, °С	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2	HRCэ
200	1790	2200	4	30	5	61
400	1450	1670	8	48	29	46
600	850	880	15	51	76	30

теплоемкость	теплопроводность	t. плав.	AC1	м
100	200	300	400	500	600	100	200	300	400	500	600
481	485	506	527	545	564	43,8	43,8	37	30,2	23,9	17	724	-465	0.271

Назначение:

Рессоры, пружины и другие детали, от которых требуется повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Таким образом, выбор материала для данной детали оправдан.

ПО чертежу детали видно, что форма отверстий позволяет :

- обрабатывать их напроход с одной двух сторон.

- есть свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям

- нет глухих отверстий.

- имеется паз.

1.2 Анализ технологичности детали

Деталь типа « втулка» представляет собой теловращение и является частью механизма станка.

Основными исполнительными поверхностями являются:

1) Наружная цилиндрическая поверхность 80с11

2) Наружная цилиндрическая поверхность 40e7

3) Поверхность центрального отверстия

4) Плоская поверхность (паз)

Самые высокие требования по точности по 7 квалитету 40e7 предъявляются наружной цилиндрической поверхности диаметром 40, что предполагает применение для получения этой поверхности чистовых и отделочных методов обработки:

· Тонкое точение

· Шлифование

Требования к центральному отверстию могут быть обеспечены применением:

· Сверление

· Развертывание

Наличие паза требует применения специальных приспособлений.

Резьбовая поверхность М 24 может быть изготовлена с помощью метчиков.

Минимальные требования шероховатости предъявлены к наружной цилиндрической поверхности 40e7 . Они могут быть обеспечены применением упрочняющей отделочной обработке. (Обработка шаром, ультразвуковое ППД)

Требования к остальным поверхностям могут быть получены обычными методами обработки.

Требования по твердости к поверхности В HRC 52…54 могут быть выполнены применением поверхностной закалки (ТВЧ) или с помощью лазера.

Количественная оценка технологичности производится расчетом ряда показателей, характеризующих отдельные свойства.

Коэффициент точности обработки детали:

Кто=(ni·ITi)/ N,

где ni - число поверхностей одного квалитета ITi, N - общее число поверхностей с нормируемой точностью.

Кто=(2*10)+(1*7)+(1*11)/4=9,5

Таким образом, точность обработки детали нормальная.

Коэффициент шероховатости поверхности:

Кш= (ni·Rai)/?N

где ni - число поверхностей одной шероховатости Rai, N - общее число поверхностей с нормируемой шероховатостью.

Кш=(1*0,2)/1=0,2

К шероховатости поверхности данной детали предъявлены высокие требования.

1.3 Определение типа производства и размера партии

Тип производства в значительной мере влияет на все технологические решения и на вид применяемой технологической оснастки. Тип производства определяют предварительно по массе детали. У нас m=1.03 кг, а программа выпуска № =18 000 штук в год. Получается как крупносерийное.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве используются универсальные станки оснащенные специальными приспособлениями, специализированные станки, предназначенные для выполнения типовых операций. Главным видом оборудования являются станки с ЧПУ. Технологическая оснастка так же применяется как универсальная, так и специальная. С увеличением серийности производства применяется все больше специальной оснастки. Операции выполняются в одну установку с ограниченным числом переходов.

1.4 Отнесение детали к типовой группировке

Не смотря на все многообразие машиностроительных деталей производственный опыт позволяет достаточно точно классифицировать их на несколько основных классов, для каждого из которых существует вполне определенный типовой технологический процесс. Поэтому одним из первых этапов проектирования является отнесение оригинальной детали к одному из классов.

Наша деталь относится к классу « Втулка». Она характеризуется соотношением длины 70мм к среднему диаметру 40мм., в пределах 0,5< L/D <5. Также для втулок характерно наличие точных наружных и внутренних поверхностей, что наглядно показывает наш чертеж.

2. Выбор вида и метода получения заготовки

Способ получения заготовки определяется прежде всего материалом, из которого изготавливается заготовка, и конфигурацией детали: материал льется или штампуется, можно ли прошить отверстие такого диаметра и такой глубины и т.п. Обязательно учитывается тип производства, т.к. с повышением серийности становится возможным получать более точные и сложные заготовки, обеспечивая и большую экономию металла.

«Заготовка» - полуфабрикат детали, предназначенный для точной механической обработки путем снятия стружки (лишнего металла).

Расчет характеристик заготовок выполняется в специальной программе.

Результаты расчетов представлены ниже.

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт. 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт. 10

Вид заготовки (код) Штамповка на гориз.-ковочной машине

Масса заготовки, кг 1,4

Коэффициент использования металла 0,85

Стоимость заготовки, руб. 24,7

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт 10

Вид заготовки (код) Пруток горячекатанный

Диаметр и длина прутка. мм 90 x 73,3

Масса заготовки, кг 3,637261

Коэффициент использования металла 0,45

Стоимость заготовки, руб. 38,3

ПРОТОКОЛ РАСЧЁТА ЗАГОТОВКИ

Исходные данные:

Материал детали (код) 2

Масса детали 1,19

Сложность детали 2

Объём производства, шт. 18000

Число смен 2

Габаритные размеры 70 x 80 x 20

РАСЧЁТНЫЕ ДАННЫЕ

Тип производства Крупносерийное

Такт выпуска, мин 14

Размер партии, шт 10

Вид заготовки (код) Штамповка на прессах (без прошивки отв.)

Масса заготовки, кг 1,35

Коэффициент использования металла 0,8

Стоимость заготовки, руб 13

Наилучшее использование материала имеет заготовка - Штамповка на прессах со стоимостью 13 руб.

3. Определение припусков и размеров заготовки

Так как, в качестве заготовки выбрана штамповка на прессах без прошивки отверстий, то необходимо, назначить припуски и определить размеры только для наружных размеров. Таким образом, необходимо рассчитать припуски на наружные цилиндрические поверхности диаметром 80 и 40 и торцевые поверхности длиной 70мм и 50мм.

«Припуск» - слой металла, который необходимо удалить для получения поверхности детали.

Припуск Zd - далется на весь диаметр.

Припуск Zl - припуск на сторону.

Величина припуска для заготовок может быть определена по следующим формулам:

Z_d= D^0,4·L^0,05/ IT^0,45 Z_l= D^0,3·L^0,05

где Z_d - припуск на наибольший диаметр детали, мм;

Z_l - припуск на общую длину детали, мм;

D - наибольший диаметр детали, мм;

L - длина детали, мм;

IT - квалитет размера на диаметр детали D (6,7,...10).

D=80 мм.

L=70 мм

Z_l= 80^0,3·70^{0,05 .=4,60 мм. Припуск на общую длину.}

Z_{d= 80}^0,4·70^0,05/11^0,45 =2,43 Припуск на наибольший диаметр.

Рассчитываем величина припуска на диаметр заготовки

Z=0.15·D^0,5·m^0.22·K_Т·K_сл

гдеD - размер, на который рассчитывается припуск, мм;

m - масса штамповки в кг;

K_Т - коэффициент точности штамповки (K_Т=1,0 штамповка I класса - точная; K_Т=1,35 штамповка II класса - менее точная);

Z80=0.15·80^0,5·(1,03*1,6)^0.22·*1*1=1,50 мм.

Z40=0.1540^0,5·(1,03*1,6)^0.22·*1*1=1,05мм.

Получаем величину диаметра припусков заготовки:

80+(1,5*2)=83 мм.

40+(1,05*2)=42,10мм.

Рассчитываем величину припуска на стороны заготовки:

Z=0.15·D^0,5·m^0.22·K_Т·K_сл

гдеD - размер, на который рассчитывается припуск, мм;

m - масса штамповки в кг;

K_Т - коэффициент точности штамповки (K_Т=1,0 штамповка I класса - точная; K_Т=1,35 штамповка II класса - менее точная);

K_сл - коэффициент сложности (K_сл=1 штамповка простая, K_сл=1,1 штамповка средней сложности, K_сл=1,3 штамповка высокой сложности).

Z70=0.15·70^0,5·(1,03*1,6)^0.22·*1*1=1,40 мм.

Z50=0.15·50^0,5·(1,03*1,6)^0.22·*1*1=1,18 мм.

Получаем величину сторон припусков заготовки:

70+1,4+1,4=72,8 мм.

50+(1,4-1,18)=50,22 мм

Составляем эскиз заготовки

4. Проектирование маршрута обработки детали

- разработка маршрутов обработки отдельных поверхностей.

Наружная цилиндрическая поверхность 40e7 , с длиной 50мм, с

диаметр заготовки 42,10 мм.

Ш Обтачивание (75%) 0,75*1,05=0,79мм

Д1=40,22+(2*0,16)=40,54 мм.

Ш Шлифование предварительное (15%) 0,15*1,05=0,16 мм Д2=40+(2*0,11)=40,22 мм

Ш Шлифование чистовое (10%) 0,10*1,05=0,11мм

Дз=Дд=40мм

Ультразвуковое ППД позволяет снизить

Наружная цилиндрическая поверхность 80с11 , с длиной 20мм, с

Диаметр заготовки=83 мм.

Ш Обтачивание предварительное (80%) 0,8*1,5=1,2 мм.

Д1=80+(2*0,3) =80,06 мм.

Ш Обтачивание чистовое (20%) 0,2*1,5=0,3мм.

Дз=Дд=80мм

Наружная цилиндрическая поверхность d 38, с длиной 5 мм, с

Ш Обтачивание однократное

Дз=Дд=38 мм

Центральное отверстие, с длиной 70 мм, с

Ш Сверление Z1св =Дсв/|2=19,6/2=9,8 мм

Д1=Д2-2Z2=20- (2*0,2)=19,6 мм

Ш Развертывание (максимальный припуск=0,2 мм), Z1=0,2 мм.

Дз=Дд=20 мм

Резьба в центральном отверстии М24

Ш Сверление (рассверливание) Zсв.=Д/2=21/2=10,5 мм

Ш Нарезание резьбы метчиком Д св=Др-1,2*Sрез.=21-(1,2*2,5)=21 мм.

Z= (Др-дсв)/2=(21-21)/2=1,5 мм.

Др=Дд=24

Поверхность паза , с длиной 80 мм, с

Фрезерование черновое (75%) 0,75*14=10,5 мм

Z2=12,6-2,1=10,5 мм.

Фрезерование получистое (15%) 0,15*14=2,1 мм

Z2=14-1,4=12,6 мм.

Фрезерование чистовое (10%) 0,10*14=1,4 мм

Составление общего маршрута обработки детали.

Сначала делается черновая обработка всех поверхностей, потом предварительная, чистовая, тонкая и отделочная.

005 Вертикально сверлильная.

Тип станка- вертикально-сверлильный.

Сверлить отверстие диаметром 19,6 мм на длину 70 мм.

Глубина резания t=Z=Дсв|2=9,8 мм.

Развертывать отверстие диаметром 20 мм на дину 70мм.

Глубина резания t=Z=0,2 мм.

010 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Точить однократно диаметром 40,54 на длину 50 мм.

Глубина резания t=Z=0,79 мм.

Точить диаметр 80,06 мм на длину 20

Глубина резания t=Z=1,2 мм

Точить канавку диаметром 38 мм, шириной 5 мм,

Lк обработки=(40-38)/2=1 мм.

Глубина резания t=Z=5 мм

015 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Точить диаметр 80 мм на длину 20

Глубина резания t=Z=0,3 мм или 1,5

020 Шлифование

Тип станка- кругло-шлифовочный

Шлифовать предварительно диаметр 40,22 длиной 50мм

Глубина резания t=Z=0,16 мм

025 Токарная

Тип станка- токарно-револьверный.

Рассверлить отверстие под резьбу диаметр 21 мм, длиной 30мм

Глубина резания t=Z=(Др-Дсв)/2=(21-20)/2=0,5 мм

Нарезать резьбу метчиком на длину 30мм

Глубина резания t=Z=1,5 мм

030 Фрезерная

Тип станка- горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 10,5 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=10,5 мм

035 Фрезерная

Тип станка- горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 12,6 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=2,1 мм

040 Фрезерная

Тип станка - горизонтально-фрезерный

Фрезеровать паз диаметром 14 мм на длину 80мм

Глубина резания t=Z=1,4 мм

045 термическая

Тип станка- лазерно-технологический комплекс

Закалить поверхность В лучом лазера до НRС 52….54 на длину 45 мм. (50-5)

050 Шлифовальная

Тип станка-кругло-шлифовальный

Шлифовать поверхность диаметром 40, длиной 50мм

Глубина резания t=Z=0,11 мм

065 отделочная

Тип станка - токарно-винторезный с комплексом ультразвукового оборудования

Обрабатывать поверхность В до

5. Режимы резанья

Операция № 1 «Вертикально-сверлильная»

Проводим сверление поверхности центрального отверстия Rа 6.3 до 19,6 мм

Проводим развертывание поверхности центрального отверстия до 20 мм.

Операция « 2 «Токарная»

Проводим черновое обтачивание поверхности до 40,54 мм.

Обтачивание однократное поверхности до 80,06 мм

Черновое обтачивание канавки до 38мм.

Операция № 3 «Токарная»

Проводим чистовое обтачивание поверхности до 80,00 мм.

Операция № 4 «Шлифовальная»

Проводим шлифование предварительное наружной поверхности до 40,22 мм.

Операция № 5 «Токарная»

Рассверливание отверстия (фаски) под резьбу до 21 мм.

Нарезание резьбы метчиком.

Операция № 6 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза получистовой обработкой до 10.5 мм.

Операция № 7 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза чистовой обработкой до 12,6 мм.

Операция № 8 «Фрезерная»

Обработка поверхности паза тонкой обработкой до 14 мм.

Операция № 9 «Шлифовальная»

Проводим шлифование чистовое наружной поверхности до 40,00 мм

Операция № 10 «Отделочная»

Обрабатывать поверхность В до с комплексом ультразвукового оборудования.

6. Выбор инструмента и оборудования

Операция № 05

Для обработки центрального отверстия Ш 20Н10, длиной 70мм выбираем следующую модель станка:

Вид операции: Вертикально-сверлильный

Модель станка: Вертикально-сверлильный 2Н125

Техническая характеристика	2Н125
Наибольший диаметр сверления по стали, мм	25
Расстояние от центра шпинделя до направл. Б, мм	250
Расстояние от торца шпинделя до стола В, мм	5-700
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	9
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	45-2000
Наиб. перемещение шпинделя, мм	200
Конус Морзе шпинделя А	3
Число ступеней подач	9
Предел подач шпинделя, мм/об	0,1-1,6
Размеры стола, мм	400х450
Размер паза Г, мм	14
Шаг пазов д, мм	200
Мощность эл.двигат., кВт	2,2
Габариты станка в плане, мм	1130х850

Сверло цилиндрический хвостовик (ГОСТ 10902-77) Ш20-189,98

(кол-во переточек -10),.

Развертка слесарная ГОСТ 7722-77 Ш20-129,80

(кол-во переточек -1)

Патрон сверлильный -600 руб

Стоимость инструмента: 919, 6

Стоимость станка: 55000.00 руб.

Операция № 010

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40,54, длиной 50 мм выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Техническая характеристика	1Е325
Наибольший диаметр обработки прутка, мм	25
Наибольший диаметр обработки над станиной, мм	320
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм	100
Наибольшая длина обрабат.заготовки, мм	140
Расстояние от шпинделя до револ. головки, мм	107-400
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	14
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	80-3150
Подача револьверного суппорта, мм/об	0,05-1,3
Кол-во ступеней подач револьверного суппорта	3
Поперечная подача, мм/об	0,05-1,3
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	3915х925

Проходной резец - ГОСТ 18879-73 -53,10

(кол-во переточек -3)

отрезной резец ГОСТ 18880-73 (Т5К10)- 53,10

(кол-во переточек -3)

Токарный патрон-8800 руб.

Стоимость инструмента-8906,20 -

Стоимость станка:90 000 руб.

Операция № 015

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 80с11, длиной 20 мм глубиной резанья 1,5 мм выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Техническая характеристика	1Е325
Наибольший диаметр обработки прутка, мм	25
Наибольший диаметр обработки над станиной, мм	320
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм	100
Наибольшая длина обрабат.заготовки, мм	140
Расстояние от шпинделя до револ. головки, мм	107-400
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	14
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	80-3150
Подача револьверного суппорта, мм/об	0,05-1,3
Кол-во ступеней подач револьверного суппорта	3
Поперечная подача, мм/об	0,05-1,3
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	3915х925

отрезной резец ГОСТ 18880-73 (Т5К10)- 53,10

(кол-во переточек -3)

Токарный патрон-8800 руб.

Стоимость инструмента-8906,20 -

Стоимость станка: 90 000 руб.

Операция № 020

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40е7, длиной 50 мм , глубиной резанья 0,16 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Шлифовальная»

Модель станка: Кругло-шлифовальный

Техническая характеристика	3М150
Наиб.диаметр обраб. заготовки, мм	100
Наиб. длина обраб заготовки, мм	360
Рекоменд. диаметр наруж. шлифования, мм	10-45
Наиб. длина наружного шлифования, мм	340
Наиб. размеры шлиф. круга DxB, мм	400х40
Частота вращения шпинд. шлиф. бабки, об/мин	2350; 1670
Частота вращения шпинделя изделия (Б/ст), об/мин	100-1000
Скорость перемещения стола (бесступенч.), м/мин	0,2-4
Поперечная подача шлиф. бабки на одно дел. лимба, мм	0,002
Непрерывн. подача врезного шлиф. (б/ст), мм/мин	0,05-0,5
Мощность эл.двигат., кВт	4
Габариты станка, мм	2500х2220

Патрон токарный-8800

Стоимость инструмента: 8800 руб.

Стоимость станка:380 000 руб.

Операция № 025

Для данной операции выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Токарная»

Модель станка: Токарно-револьверный 1Е325

Техническая характеристика	1Е325
Наибольший диаметр обработки прутка, мм	25
Наибольший диаметр обработки над станиной, мм	320
Наибольший диаметр обработки над суппортом, мм	100
Наибольшая длина обрабат.заготовки, мм	140
Расстояние от шпинделя до револ. головки, мм	107-400
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	14
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	80-3150
Подача револьверного суппорта, мм/об	0,05-1,3
Кол-во ступеней подач револьверного суппорта	3
Поперечная подача, мм/об	0,05-1,3
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	3915х925

Патрон сверлильный-600 руб.

Метчики для трубной цилиндрической, дюймовой и трубной конической резьбы (ст. У12) резьба Ѕ=194,70

Стоимость инструмента-794,70 руб -

Стоимость станка: 90 000 руб.

Операция № 030 «Фрезерная»

Для обработки плоской поверхности (паза) 10,5, длиной 80 мм , глубиной резанья 10,5 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Фрезерная»

Модель станка: Горизонтально-фрезерный

Техническая характеристика	6P80Г
Размеры рабочего стола, мм	800х20
Расстояние от оси шпинд. до стола А, мм	20-320
Расстояние от вертикаль. направл. до середины стола Б, мм	180-340
Наиб. перемещение стола продольное,мм	500
Наиб. перемещение стола поперечн.,мм	160
Наиб. перемещение стола вертикаль.,мм	300
Угол поворота стола, град	45
Кол-во скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин50	2240
Конец шпинделя по ГОСТ836-72	40
Число ступеней подач стола	12
Подача стола (продол. и попереч.), мм/мин	25-1120
Подача стола (вертикальная), мм/мин	12,5-560
Мощность эл.двигат. главн. движ., кВт	3
Габариты станка в плане, мм	1525х1875

Фрезы дисковые 3-х сторонние (ГОСТ 3755 и ГОСТ 9474) 60х14-997,10

(кол-во переточек -4), чисел зубьев-80

Приспособление специальное -7000 руб.

Стоимость инструмента -7997,10

Стоимость станка: 415 000 руб.

Операция № 035 «Фрезерная»

Для обработки плоской поверхности (паза) 12,6, длиной 80 мм , глубиной резанья 2,1 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Фрезерная»

Модель станка: Горизонтально-фрезерный

Техническая характеристика	6P80Г
Размеры рабочего стола, мм	800х20
Расстояние от оси шпинд. до стола А, мм	20-320
Расстояние от вертикаль. направл. до середины стола Б, мм	180-340
Наиб. перемещение стола продольное,мм	500
Наиб. перемещение стола поперечн.,мм	160
Наиб. перемещение стола вертикаль.,мм	300
Угол поворота стола, град	45
Кол-во скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин50	2240
Конец шпинделя по ГОСТ836-72	40
Число ступеней подач стола	12
Подача стола (продол. и попереч.), мм/мин	25-1120
Подача стола (вертикальная), мм/мин	12,5-560
Мощность эл.двигат. главн. движ., кВт	3
Габариты станка в плане, мм	1525х1875

Фрезы дисковые 3-х сторонние (ГОСТ 3755 и ГОСТ 9474) 60х14-997,10

Приспособление специальное -7000 руб.

Стоимость инструмента -7997,10

Стоимость станка: 415 000 руб.

Операция № 040 «Фрезерная»

Для обработки плоской поверхности (паза) 14Н 10, длиной 80 мм , глубиной резанья 1,4 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Фрезерная»

Модель станка: Горизонтально-фрезерный

Техническая характеристика	6P80Г
Размеры рабочего стола, мм	800х20
Расстояние от оси шпинд. до стола А, мм	20-320
Расстояние от вертикаль. направл. до середины стола Б, мм	180-340
Наиб. перемещение стола продольное,мм	500
Наиб. перемещение стола поперечн.,мм	160
Наиб. перемещение стола вертикаль.,мм	300
Угол поворота стола, град	45
Кол-во скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин50	2240
Конец шпинделя по ГОСТ836-72	40
Число ступеней подач стола	12
Подача стола (продол. и попереч.), мм/мин	25-1120
Подача стола (вертикальная), мм/мин	12,5-560
Мощность эл.двигат. главн. движ., кВт	3
Габариты станка в плане, мм	1525х1875

Фрезы дисковые 3-х сторонние (ГОСТ 3755 и ГОСТ 9474) 60х14-997,10

Приспособление специальное -7000 руб.

Стоимость инструмента -7997,10

Стоимость станка: 415 000 руб.

Операция № 050 «Лазерное упрочнение поверхности «В».

Для операции «Лазерное упрочнение» применяем лазерный технологический комплекс

Мощность-100 кВт

Занимаемая площадь-100 кв.м.

Стоимость комплекса: 1 500 000 руб.

Операция № 055

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40,22, длиной 50 мм, глубиной резанья 0,16 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Шлифовальная»

Модель станка: Кругло-шлифовальный

Техническая характеристика	3М150
Наиб.диаметр обраб. заготовки, мм	100
Наиб. длина обраб заготовки, мм	360
Рекоменд. диаметр наруж. шлифования, мм	10-45
Наиб. длина наружного шлифования, мм	340
Наиб. размеры шлиф. круга DxB, мм	400х40
Частота вращения шпинд. шлиф. бабки, об/мин	2350; 1670
Частота вращения шпинделя изделия (Б/ст), об/мин	100-1000
Скорость перемещения стола (бесступенч.), м/мин	0,2-4
Поперечная подача шлиф. бабки на одно дел. лимба, мм	0,002
Непрерывн. подача врезного шлиф. (б/ст), мм/мин	0,05-0,5
Мощность эл.двигат., кВт	4
Габариты станка, мм	2500х2220

Шлифовальный круг-400 руб.

Патрон токарный-8800

Стоимость инструмента: 9200 руб.

Стоимость станка: 380 000 руб.

Операция № 060

Для обработки наружной цилиндрической поверхности 40,22, длиной 50 мм, глубиной резанья 0,16 выбираем следующую модель станка

Вид операции: «Шлифовальная»

Модель станка: Кругло-шлифовальный

Техническая характеристика	3М150
Наиб.диаметр обраб. заготовки, мм	100
Наиб. длина обраб заготовки, мм	360
Рекоменд. диаметр наруж. шлифования, мм	10-45
Наиб. длина наружного шлифования, мм	340
Наиб. размеры шлиф. круга DxB, мм	400х40
Частота вращения шпинд. шлиф. бабки, об/мин	2350; 1670
Частота вращения шпинделя изделия (Б/ст), об/мин	100-1000
Скорость перемещения стола (бесступенч.), м/мин	0,2-4
Поперечная подача шлиф. бабки на одно дел. лимба, мм	0,002
Непрерывн. подача врезного шлиф. (б/ст), мм/мин	0,05-0,5
Мощность эл.двигат., кВт	4
Габариты станка, мм	2500х2220

Шлифовальный круг-400 руб

Патрон токарный-8800

Стоимость инструмента: 9 200 руб.

Стоимость станка:380 000 руб.

Операция № 065

Вид операции: «Отделочная»

Модель станка: Токарно-винторезный с комплексом ультразвукового оборудования

Техническая характеристика	ИТ-1М
Наиб.диам. об-ки над станиной,мм	400
Наиб.диам. об-ки над суппортом, мм	225
Наиб.диам. прутка, проходящего через отв. шпинд., мм	36
Расстояние между центрами, мм	1000
Шаг нарез.резьбы (метрич), мм	0,25-112
Кол-во ступеней частоты вращения шпинделя	12
Наиб. и наим. частота вращения шпинделя	28-1250
Наиб.перемещение суппорта продоль.
Наиб.перемещение суппорта попереч.
Предел подач продольных, мм/об	0,05-6,0
Предел подач поперечных, мм/об	0,025-3,0
Мощность эл.двигат., кВт	3
Габариты станка, мм	2165х960

Стоимость: 90000+70 000=160000 руб.

Обрабатывать поверхность В до

7. Разработка операции лазерного упрочнения

Исходные данные:

Характеристики источника нагрева:

· d (диаметр луча) - 3,8мм

· положение оси луча - 2,0

· V луча (скорость перемещения луча) 1, 5 см/с.

Характеристика материала:

Плотность - 7,81кг./=7810

Предел текучести - 1210;

Температура плавления t - 1500 ;

АС1 - 724

V закалки - 465

НВ = 240

7 5 20 Размер расчетной области (мм).

11 11 11 Размеpность задачи (не более 30 по кажд. коорд.).

2.0 Положение оси луча (мм).

1.5 Скорость перемещения луча (см/с).

9820 Плотность теплового потока (Вт/см**2).

20 Температура детали (град C).

200 Коэффициент теплоотдачи (Вт/м**2/К).

0.10 Относительное количество внутренних итераций.

30 Количество шагов установления.

0.10 Шаг установления (с).

10.00 Точность расчетов (град/с).

Результаты расчета операции лазерного упрочнения поверхности «В».

Построение графика изменения температуры по слоям в процессе нагрева и охлаждения.



	t, с.	0	0,13	0,27	0,40	0,53	0,67	0,80	0,93	1,07	1,20	1,33
	h = 0 мм	20	1500	626	323	222	173	146	128	117	109	104
	h = 0,5 мм	20	773	503	306	217	171	145	128	116	108	104
Т, °С	h = 1,0 мм	20	429	376	269	203	165	141	126	115	108	104
	h = 1,5 мм	20	252	275	227	184	155	136	123	113	107	103
	h = 2,0 мм	20	156	200	187	164	144	130	119	111	105	102
	h = 2,5 мм	20	103	147	153	144	133	123	115	109	104	101
	АС1,°С =	724	724	724	724	724	724	724	724	724	724	724

2. Построение графика изменения скорости нагрева/ охлаждения.

	t, с.	0	0,13	0,27	0,40	0,53	0,67	0,80	0,93	1,07	1,20	1,33
	h = 0 мм	0	11102	-6559	-2274	-754	-364	-207	-130	-87	-59	-32
	h = 0,5 мм	0	5646	-2027	-1473	-669	-343	-199	-126	-85	-58	-31
Т, °С	h = 1,0 мм	0	1739	169	-356	-319	-217	-144	-99	-70	-50	-27
	h = 1,5 мм	0	1023	325	-97	-173	-146	-108	-79	-59	-44	-24
	h = 2,0 мм	0	622	330	41	-66	-82	-72	-59	-47	-37	-21
	h = 2,5 мм	0	391	289	108	6	-31	-41	-40	-36	-30	-18
	Vзак,°С=	-465	-4	-465	-465	-465	-465	-465	-465	-465	-465	-465

3. Расчет величины упрочненного слоя.

3. Расчет величины упрочненного слоя
	3.1. Введите номер первого слоя, который не пересекает Ас1	j =	3	1
	3.2. Введите максимальную температуру слоя, который не пересекает Ас1	Tj =	429
	3.3. Введите максимальную температуру предыдущего слоя					Tj-1 =	773
	3.4. Температура		точки Ас1 =	724
	3.5. Введите шаг расчетной сетки в мм		Sx2 =	0,5				2
										340
	grad T =	(Tj-1 - Tj)/Sx2	= (	773	-429	) /	0,5	=	688	°C/мм
									50	0,00147	0,073529412	0,5
	hупр =	Sx2	(j - 2)	+	(Tj-1 - Ас1) /		grad T		=		0,5712	мм

Вывод:

В результате расчета установили что, требуемый уровень твердости

НRC 52…54, обеспечивается при лазерном упрочнении поверхности детали лазером d луча = 3,8 мм;

при скорости перемещения = 1.5 (см/с);

при плотности теплового потока = 9820 (Вт/см**2);

При этом толщина упрочненного слоя составляет - 0,5712мм.

Алгоритм определения режимов и расчета основного времени при лазерном упрочнении

1. Перевести скорость перемещения луча V в м/мин.

V=1.5 cм/с

V= (1.5*60)/100=0, 9 м/мин.

2. Рассчитать число оборотов детали n = 1000*V /(?*d) , где d - диаметр детали, ? = 3,14

n=(1000*0.9)/(3.14*40)=7.165

3. Рассчитать величину подачи: S = Kпер * dлуча , где Kпер - коэффициент перекрытия пятен нагрева (принять равным 0,6)

S=3,8*0,6=2,28

4. Рассчитать основное время to = L /(S*n) , где L - длина обрабатываемой поверхности

To=50/(2,28*7,165=3,06

8. Проектирование операции ультразвукового деформирования поверхности «В»

Исходные данные:

Амплитуда 0,0007 м.

Диаметр -0,0095мм

Частота колебаний-20 000

Модуль нормальной упругости:

Е = 2,15E+11 Па

Коэффициент Пуассона

м= 0,271

Амплитуда УЗО = 0,0000025Гц

Диаметр деформации элемента Д = 0,008 м.

Плотность р = 7850(кг/м в кубе)

Площадь волновода 0,000225м^2

Скорость звука = 5100 м/с

НД =3,6E+09Н/м^2

Результаты расчета операции ультразвукового деформирования.

1. Построение графика зависимости динамического усилия (Fmax) от статического (Fct).

Fct, Н	0	7	47	130	237	334
Fmax, Н	0	97	353	684	1002	1227



2. Построение графика зависимости диаметра отпечатка (dotp) от статического усилия (Fct).

Fct, Н	0	7	47	130	237	334
dotp, мм	0	0,186	0,353	0,492	0,595	0,659

3. Построение графика зависимости максимальной глубины внедрения деформатора (hmax) от статического усилия (Fct).

Fct, Н	0	7	47	130	237	334
hmax, мкм	0	0,91	3,286	6,37	9,326	11,43

4. Построение графика изменения динамического усилия (F) в периоде контакта инструмента с деталью (t0 - t2) для режима Q0 = -60°

	t0	tia	tib	tic	tid	t1	t2
t, мкc	0	3,9	7,81	11,71	15,62	19,53	27,07
F, H	0	249	579	903	1140	1227	0
		Fa	Fb	Fc	Fd	Fmax



5. Построение графика изменения глубины внедрения деформатора (h) в периоде контакта инструмента с деталью (t0 - t2) для режима Q0 = -60°

	t0	tia	tib	tic	tid	t1=tza	tzb	tzc	t2 = tzb
t, мкc	0	3,9	7,81	11,71	15,62	19,53	22,54	24,05	27,07
h, мкм	0	2,32	5,39	8,41	10,61	11,43	11,08	10,55	8,98
		hia	hib	hic	hid	hmax
						hza	hzb	hzc	hzb
						2,45	2,1	1,57	0

Алгоритм определения режимов и расчета основного времени при ультразвуковом упрочнении

1. Определить значение шероховатости поверхности (Rz исх.) перед ультразвуковой обработкой (принять равной шероховатости, получаемой на операции шлифования)

Шероховатость поверхности после шлифований перед ультразвуковой обработкой =

;

где hmax - наибольшая глубина внедрения деформатора в поверхностный слой детали.

hупр.- величина упругой деформации в момент наибольшего внедрения деформатора.

2. По графику h = h(t) найти отношение I = hmax / h

3. Найти заданное значение hmax зад. =I * Rz исх.

4. На графике h = h(t) отложить значение hmax зад. и найти, соответствующий ему момент времени tзад.

h мах заданное = 2,04 мкм.

t заданное = 3,95 мкс

5. На графике F = f(t) отложить значение tзад.и найти, соответствующее ему значение динамического усилия Fзад.

Fзад.мах = 225 Н

t заданное = 3,95 мкс.

6. На графике Fmax = f(Fct) отложить значение Fзад.и найти, соответствующее ему значение статического усилия Fct зад.

Fзад.мах = 225 Н

Fct зад.=26Н

7. На графике hmax = f(Fct) отложить значение Fct зад.и найти, соответствующее ему значение максимальной глубины внедрения деформатора hmax пров.

Fct зад.=26Н

hmax пров.=2,0 мкм

8. Найти значение отклонения:( hmax зад. - hmax пров.) / hmax зад.

(2,04-2,04)/2,04=0,0196

9. Сделать вывод об уровне точности определения Fct зад. - если отклонение < 0,1, то точность приемлемая.

Полученный результат свидетельствует о том, что точность определения Fсt приемлема.

10. На графике dotp = f(Fct) отложить значение Fct зад.и найти, соответствующее ему значение диаметра отпечатка dotp зад.

Fct зад.=26Н

dotp зад.=0,28

11. Определить глубину отпечатка, соответсвующую значению шероховатости, заданному на чертеже h = 4*Ra

h=4*0,2=0,8=0,0008мкм.

12. Рассчитать параметр Х по формуле:

13. Рассчитать величину подачи S=2* Х

S=2*0,087=0,174

14. Рассчитать величину скорости обработки V= |S|* f , где f - частота колебаний

V= 0,174*20 000=3480

15. Рассчитать число оборотов детали n = 1000*V /(p*d) , где d - диаметр детали, p = 3,14

n = (1000*3480)/(3,14*40)=27707,10

16. Рассчитать основное время to = L /(S*n) , где L - длина обрабатываемой поверхности

To=50/(0,174*27707,10)=0,0133 мин.

9. Расчет технологической себестоимости

Как видно из предыдущих разделов в основе всех технико-экономических расчетов лежит оценка трудозатрат на выполнение одной или нескольких технологических операций, а иногда и всего технологического процесса. Эти трудозатраты и определяют так называемую технологическую себестоимость.

Технологическая себестоимость операции складывается из следующих элементов:

С= З₀ + Эл + Ам + Пр + Ин + Цх,

где З₀ - заработная плата основных производственных рабочих, руб; Эл - затраты на силовую электроэнергию, руб; Ам - амортизационные отчисления на основное оборудование; Пр - расходы на станочные приспособления; Ин - расходы по эксплуатации режущего инструмента; Цх - прочие цеховые накладные расходы (зарплата наладчиков, обслуживающего персонала, тепло, освещение цеха и т.п.). Прежде чем рассчитать технологическую себестоимость, найдем неизвестные элементы затрат:

Основная заработная плата производственных рабочих за выполнение одной операции:

З₀= S * K * t _шт / 60 , руб,

Где: S - часовая тарифная ставка станочника 1-го разряда. руб; S=100 руб/час

К - тарифный коэффициент требуемого для операции разряда; К=1

t _шт - норма штучного времени на операцию, мин.

В данном проекте принять t_шт = Т_ш-к.

Штучно-калькуляционное время Т_ш-к = ф_к t_о, где t_о- основное время операции.

Рассчитаем норму штучного времени на каждую операцию:

t штучное = t основное *Кt

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Рассчитаем основную заработную плату производственных рабочих за выполнение одной операции:

З₀= S * K * t _шт / 60 , руб,

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Затраты на силовую электроэнергию.

По каждой операции определяются отдельно, по следующей формуле:

Эл= (С_{э *}N_{y *}*t_o ) / (60* ₎, руб

где С_э - отпускная цена за кВт силовой электроэнергии, руб = 2,0 руб\квт;

N_y - установочная мощность электродвигателей станка, кВт;

- коэффициент загрузки станка по мощности (на черновых операциях 0,8; на чистовых 0,5);

t_o - основное (машинное) время обработки, мин;

- коэффициент, учитывающий различные потери -0,75

Рассчитаем затраты на силовую энергию :

Рассчитаем расходы на амортизацию оборудования:

Ам

Они определяются по формуле

Ам= (S_o*Кa*t _шт-к ) / (F_{д *}*•60)

где S_o - балансовая стоимость оборудования, руб;

Кa - коэффициент амортизационных отчислений, определяющий срок окупаемости оборудования 0,15-основные виды станков);

t _шт-к - штучно-калькуляционное время выполнения операции, мин;

F_д - действительный годовой фонд работы оборудования, час (двух сменах работы составляет 4140 час.);

- коэффициент загрузки оборудования (0,8- при серийном производстве).

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Рассчитаем расходы на эксплуатацию специальных приспособлений ( паз 14H10):

Пр= S_пр*(а+в) / N, руб,

где S_пр - стоимость специального приспособления = 7000 руб;

а - коэффициент амортизации (0,3);

в - коэффициент затрат на текущий ремонт (0,1);

N - годовая программа производства деталей. для изготовления которых сделано это приспособлений = 27 000 штук.

Рассчитаем расходы на эксплуатацию режущего инструмента:

где S_и - стоимость режущего инструмента, руб;

n - число допустимых переточек за срок эксплуатации;

Т - период стойкости инструмента между переточками-(50) ;

К-коэффициент затрат на переточки инструмента (1,5);

t_o - основное машинное время на операцию;

- коэффициент времени резания данным инструментом в составе операции =1(1).

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Прочие цеховые расходы.

Определяются общими затратами на содержание цеха и соотносятся с площадью рабочего места, приходящегося на операцию, и времени ее выполнения:

Н= (S_уд..* F*t_шт-к) / (60*F_д),

где S_уд - норматив годовых затрат на содержание 1м² основной производственной площади цеха, руб/м²; = 5500 руб.

F - площадь, приходящаяся на рабочее место, занимаемое данной операцией, м²;

t_шт-к - штучно-калькуляционное время на операцию, мин;

F_д - действительный годовой фонд времени работы оборудования. = 4140ч.

1. Вид операции: Токарно-револьверная (точение).

Модель станка: Токарно - револьверный 1Е325;

Габаритные размеры станка: 3915*925мм.=(3915/1000)*(925/1000) = 3,621

2. Вид операции: Вертикально-сверлильный. (сверление, развертывание)

Модель станка: Вертикально-сверлильный 2Н125

Габаритные размеры станка: 1130х850мм (1130/1000)*(850/1000)=0,96

3.Вид операции «Фрезерная».

Модель станка: Горизонтально- фрезерный 6Р80Г

Габаритные размеры станка, (в плане): 1525*1875мм = (1525/1000)*(1875/1000) = 2,860

4.Вид операции «Шлифование»

Модель станка: Кругло - шлифовальный 3М150

Габаритные размеры станка: 2500*2220мм.=(2500/1000)*(2220/1000)=5,55

5. Вид операции «Лазерное упрочнение поверхности

Модель комплекса: «лазер технологический»;

Габаритные размеры станка: (10000 /1000)*(10000/1000) -100 .

6.Вид операции: «Ультразвуковая обработка».

Модель станка: Токарно - винторезный ИТ-1М, дополненный ультразвуковым оборудованием.

Габаритные размеры станка: 2165х960мм.=(2165/1000)*(960/1000) = 2,08

Рассчитаем прочие цеховые расходы по операциям:

1.

2

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13

14.

15.

Находим общую стоимость каждой операции:

Технологическая себестоимость операции складывается из следующих элементов:

С= З₀ + Эл + Ам + Пр + Ин + Цх,

№ п/п	Зар.плата	Силовая Эл. энергия	Амортизация	Спец. приспособления	Реж. инструмент	Цеховые расходы	Итого на каждую операцию
1	1,04	0,0375	0,0276	0,013	0,273	0,013	1,4041
2	0,758	0,017	0,02	0,013	1,36	0,0096	2,1776
3	0,113	0,0053	0,0049	0,196	0,02	0,005	0,3442
4	0,09	0,0043	0,0039	0,196	0,016	0,0043	0,3145
5	0,113	0,0053	0,0049	0,196	0,02	0,005	0,3442
6	0,27	0,008	0,012	0,196	0,05	0,013	0,549
7	0,376	0,021	0,069	0,196	0,35	0,03	1,042
8	0,553	0,019	0,10	0,196	0,51	0,041	1,419
9	0,23	0,008	0,01	0,013	0,06	0,011	0,332
10	1,3	0,029	0,057	0,013	3,4	0,062	4,861
11	0,127	0,0053	0,25	0,156	0,37	0,005	0,9133
12	0,076	0,002	0,015	0,156	0,22	0,003	0,472
13	0,053	0,0013	0,011	0,156	0,15	0,002	0,3733
14	6,63	0,68	4,8		----	8,8	20,91
15	0,03	0,00088	0,0022	1,56	---	0,008	1,60
Всего	11,759	0,8439	5,39	3,25	6,8	9,01	37,057

Себестоимость детали типа «втулка» составляет = 11,759+0,8439+5,39+3,25+6,8+9,01=37, 057 руб.

Список использованных источников

1.Фетисов Г.П. и др.. Материаловедение и технология металлов. М.; Высшая школа; 2000. 637с.

2. Петруха П.Г., Марков А.И., и др. Технология обработки конструкционных материалов. М.: Высшая школа, 1991, 512 с.

3. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов. М.; Машиностроение; 1992. 447 с.

4. Волчок И.П. Современные технологии производств. 1-4 часть. - Запорожье, 1996.-120с.

5. Замятин В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборостроения: Справочник. - М.:Машиностроение, 1995. - 608 с.