;

;

;

.

Определим расчётный минимальный размер D_р для каждого перехода по формуле [5]:

; (6.2)

;

;

;

.

Округлим значение D_p для каждого перехода до того же знака десятичной дроби, с каким задан допуск на размер для этого перехода, в сторону увеличения.

;

;

;

;

.

Округлённые значения D_р заносим в графу 8 таблицы 6.1.

Определим максимальный размер для каждого перехода по формуле [5]:

; (6.3)

;

;

;

;

.

Максимальное значение размера заносим в графу 9 таблицы 6.1.

Максимальное значение припуска определяем по формуле [5]:

; (6.4)

;

;

;

.

Минимальное значение припуска на диаметр:

;

;

;

.

Значение 2z_min и 2z_max заносим в графы 10 и 11 таблицы 6.1. В строке, соответствующей переходу 00, делаем прочерк.

Определяем общий припуск на обработку z₀, суммируя промежуточные припуски:

;

;

;

Значение z_0max и z_0min заносим в строку 7 таблицы 6.1.

Проверим правильность расчётов по формулам [5]:

; (6.5)

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

; (6.6)

;

.

где Td_заг - допуск на размер заготовки; Td_дет - допуск на размер готовой детали.

Проверка сходится, следовательно, припуски рассчитаны, верно.

Таблица 6.1

Расчёт припусков на обработку

№ оп	Название операции	JT	Td	б	Д	е	Dmin	Dmax	2zmin	2zmax
00	Заготовитель-ная	16	2,400	0,30	0,65	-	47,756	50,156	-	-
10	Токарная (черновая)	12	0,250	0,18	0,063	0	45,856	46,106	1,900	4,050
15	Токарная (чистовая)	10	0,070	0,08	0,025	0	45,370	45,440	0,486	0,666
80	Кругло- шлифовальная (предваритель-ная)	7	0,025	0,03	0,006	0,06	45,160	45,185	0,210	0,255
85	Кругло- шлифовальная (чистовая)	5	0,011	0,02	0,003	0,05	44,980	44,991	0,180	0,194
2z0min	2,776	2z0max	5,165

Схема расположения припусков, допусков и операционных размеров для поверхности 20 45g5 представлена на рисунке 6.1. Припуски и допуски на остальные поверхности определяем табличным методом [7]. В качестве заготовки используем сортовой прокат. Все интересующие допуски и припуски на остальные размеры смотреть в разделе 3.1. данного дипломного проекта.

Рис. 6.1. Схема расположения припусков, допусков и операционных размеров для поверхности 20 45g5()

7. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ В РАДИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ

Задача раздела - необходимо выявить размерные контуры для каждого из замыкающих звеньев (припусков, размеров и отклонений от концентричности, получаемых косвенным путем), то есть проверить размерную корректность в радиальном направлении.

7.1 Основные термины, относящиеся к размерному анализу

Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей машин включает специальные способы выявления и фиксации связей размерных параметров детали при ее изготовлении, а так же методы расчета этих параметров путем решения размерных цепей.

Операционная размерная цепь - совокупность размеров или иных размерных параметров, образующих замкнутый контур и определяющих связь между операционными размерами или другими параметрами на различных стадиях обработки заготовки.

Звено размерной цепи - размер или иной точностной параметр детали на различных стадиях ее изготовления: припуск, величина пространственной погрешности (отклонение от концентричности, параллельности, перпендикулярности, изогнутость оси), толщина покрытия или насыщения поверхности химическими элементами.

Составляющее звено - размер или иной размерный параметр, предписанный к обязательному выполнению в ходе технологического процесса в пределах заданного допуска.

Замыкающее звено операционной размерной цепи - размер или иной размерный параметр, который получается в результате выполнения составляющих звеньев. Замыкающими звеньями могут быть операционные припуски и чертежные размеры, или иные размерные параметры получаемые косвенно в результате выполнения операционных размеров.

Уравнение размерной цепи - математическое выражение, устанавливающее взаимосвязь между замыкающим и составляющими звеньями отдельной размерной цепи, входящей в размерную схему.

Проектная (прямая) задача позволяет определить при ее решении промежуточные операционные размеры исходной заготовки исходя из окончательных размеров детали и проектного варианта технологического процесса.

Проверочная (обратная) задача при ее решении позволяет провести размерный анализ действующего или спроектированного процесса и по известным характеристикам операционных размеров определить характеристики замыкающих звеньев.

7.2 Размерные цепи и их уравнения

В общем случае уравнение операционных размерных цепей (уравнение номиналов) выглядят следующим образом [17], [18]:

, (7.1)

где [A] - номинальное значение замыкающего звена;

Аi - номинальные значения составляющих звеньев;

i - порядковый номер звена;

n - число составляющих звеньев;

о_i - передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению (о_i = 1 для увеличивающих звеньев, о_i = -1 для уменьшающих звеньев).

Уравнения замыкающих звеньев:



;

;

;

.

После этого проверяем точность изготовления детали. Проверка размерной корректности путем решения обратной задачи позволяет до начала расчетов размерных цепей убедиться в том, что намеченный вариант технологии изготовления обеспечит получение готовых деталей в соответствии с требованиями рабочего чертежа.

7.3 Проверка условий точности изготовления детали

Проверка проводится для чертежных размеров и технических требований на расположение поверхностей детали, которые выполнялись косвенно, и являются замыкающими звеньями в размерных цепях. Условие выполнения точности выглядит следующим образом [17], [18]:

ТАчерт ? щ[A] , (7.2)

где ТАчерт - допуск по чертежу размера или пространственного отклонения;

щ[A] - погрешность этого же параметра, возникающая в ходе выполнения техпроцесса.

Величины щ[A] определяются из уравнений погрешностей методом максимума - минимума для условий производства с отсутствием брака по проверяемому параметру Ачерт.

Погрешность (поле рассеяния) замыкающего звена при расчете по методу максимума - минимума можно найти из уравнения [17], [18]:

при n-1 4; (7.3)

при n-1 4; (7.4)

где щА - погрешность i-го звена;

n - число составляющих звеньев;

_i - коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;

n - общее число звеньев в уравнении припуска;

? - коэффициент соотношения между законом распределения величины А_i и законом нормального распределения. Определяется по таблице 4.4 [17], для эксцентриситетов ? = 0,127, для размеров ?^? = 1/9;

t - коэффициент риска, (t = 3,0).

При расчете принимаем щА_i = TА_i, где ТА_i - технологический допуск i-го звена.

После построения размерной схемы в радиальном направлении, получаем следующие уравнения размеров и эксцентриситетов, полученных косвенным путем, и проверяем, обеспечивается ли условие точности (7.2).

0,20 0,17 - условие выполняется;

0,18 0,169 - условие выполняется;

0,18 0,169 - условие выполняется;

0,18 0,169 - условие выполняется;

0,18 0,169 - условие выполняется.

Значение является функцией от количества углерода в стали = f (С), для стали Р6М5 это значение выбрано по справочной литературе [18]. Оно равно при С = 0,8%, = 0,1, = 0,03.

Вывод: условие корректности размерных звеньев цепи выполняется.

Составим уравнения замыкающих операционных припусков:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

7.4 Расчет припусков

Определим минимальные значения операционных припусков по формуле [17], [18]:

- на черновой и чистовой токарной обработке (операции 10 и 15) и на операции шлифование (операции 40, 45, 50 и 55)

zⁱ_min=(R_z + h +)^i-1 (7.5)

где R_z ^i-1, h ^i-1 - высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся из приложения 4 [17]);

^i-1 - величина радиального биения на предыдущей обработке.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя формулы [17], [18]:

при n-1 4; (7.6)

при n-1 4; (7.7)

где щА - погрешность i-го звена;

n - число составляющих звеньев;

_i - коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;

n - общее число звеньев в уравнении припуска;

? - коэффициент соотношения между законом распределения величины А_i и законом нормального распределения. Определяется по таблице 4.4 [17], для эксцентриситетов ?^? = 0,127, для размеров ?^? = 1/9;

t - коэффициент риска, (t = 3,0).

При расчете принимаем щА_i = TА_i, где ТА_i - технологический допуск i-го звена.

При этом, если в размерную цепь входит диаметральный размер, то при подстановке в формулу его допуск необходимо поделить на 2.

;

;

;

;

;

;

;

;

Определим максимальные значения операционных припусков по формуле [17], [18]:

(7.8)

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Определим средние значения операционных припусков по формуле [17], [18]:

 (7.9)

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

7.5 Расчёт операционных размеров

Цель расчётов - определить величины номинальных и предельных значений операционных размеров в радиальном направлении.

Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений [17], [18]. Найдем средние значения размеров, известных заранее (значения с чертежа), затем поделим их пополам, чтобы найти средние значения радиусов, а не диаметров.

2W⁶⁵ = 1,7_-0,014 мм; 2W_min = 1,7 - 0,014 = 1,686 мм; 2W_max = 1,7 мм; 2W_ср = = 1,693 мм; W_ср = 0,847 мм;

2Ё⁵⁵ = 10,2_-0,027 мм; 2Ё_min = 10,2 - 0,027 = 10,173 мм; 2Ё_max = 10,2 мм; 2Ё_ср = = 10,187 мм; Ё_ср = 5,094 мм;

2О⁵⁵ = 12,07_-0,018 мм; 2О_min = 12,07 - 0,018 = 12,052 мм; 2О_max = 12,07 мм; 2О_ср = = 12,061 мм; О_ср = 6,031 мм;

2Р⁵⁵ = 8,7_-0,015 мм; 2Р_min = 8,7 - 0,015 = 8,685 мм; 2Р_max = 8,7 мм; 2Р_ср = = 8,693 мм; Р_ср = 4,346 мм;

2G⁴⁵ = 3_-0,014 мм; 2G_min = 3 - 0,014 = 2,986 мм; 2G_max = 3 мм; 2G_ср = 2,993 мм; G_ср = 1,497 мм;

[2Й³⁰] = 9,50,075 мм; 2Й_min = 9,5 - 0,075 = 9,425 мм; 2Й_max = 9,5+0,075 = 9,575 мм; 2Й_ср = 9,5 мм; Й_ср = 4,750 мм;

[2С³⁰] = 8,7_-0,015 мм; 2С_min = 8,7 - 0,015 = 8,685 мм; 2С_max = 8,7 мм; 2С_ср = = 8,693 мм; С_ср = 4,346 мм;

[2П³⁰] = 9,50,075 мм; 2П_min = 9,5 - 0,075 = 9,425 мм; 2П_max = 9,5+0,075 = 9,575 мм; 2П_ср = 9,5 мм; П_ср = 4,750 мм;

[2Т³⁰] = 5,00,060 мм; 2Т_min = 5 - 0,060 = 4,940 мм; 2Т_max = 5+0,060 = 5,060 мм; 2Т_ср = 5,0 мм; Т_ср = 2,5 мм.

Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размерных цепей, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в радиальном направлении.

Таблица 7.1

Значения операционных размеров в радиальном направлении

Симво-льное обозна-чение	Минимальный размер, мм 2Amin =Aср -TA/2	Максимальный размер, мм 2Amax =Aср +TA/2	Средний размер, мм	Окончательная запись в требуемой форме, мм
2О00	15,500	16,000	15,750	16-0,50
2Ё10	12,204	12,384	12,294	12,384-0,18
2С10	9,578	9,728	9,653	9,728-0,15
2Т10	5,740	6,080	5,910	6,08-0,34
2Р10	10,454	10,604	10,529	10,604-0,15
2П10	10,372	10,552	10,462	10,552-0,18
2О10	14,184	14,364	14,274	14,364-0,18
2Й10	10,286	10,436	10,361	10,436-0,15
2Т15	4,991	5,049	5,020	5,020,029
2П15	9,491	9,549	9,520	9,520,029
2С15	8,683	8,741	8,712	8,7120,029
2Й15	9,491	9,549	9,520	9,520,029
2Р15	9,542	9,60	9,571	9,60-0,058
2О15	13,012	13,082	13,047	13,082-0,07
2Ё15	11,132	11,202	11,167	11,202-0,07
2G40	3,655	3,68	3,668	3,68-0,025
2G45	2,986	3,000	2,993	3-0,014
2Р50	8,950	8,986	8,968	8,986-0,036
2О50	12,315	12,358	12,337	12,358-0,043
2Ё50	10,435	10,478	10,457	10,478-0,043
2Р55	8,685	8,700	8,693	8,7-0,015
2О55	12,052	12,070	12,061	12,07-0,018
2Ё55	10,173	10,200	10,187	10,2-0,027
2W65	1,686	1,700	1,693	1,7-0,014
[2Й30]	9,425	9,575	9,500	9,50,075
[2С30]	8,685	8,700	8,693	8,7-0,015
[2П30]	9,425	9,575	9,500	9,50,075
[2Т30]	4,940	5,060	5,000	5,00,060

Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в радиальном направлении 06.М15.660.08.09.

Расчёт диаметральных размеров расчётно-аналитическим методом представлен в разделе 6 данного дипломного проекта.

8. НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Задача раздела определить содержание операций технологического процесса, рассчитать режимы резания, и нормы времени на все операции.

8.1 Определение режимов резания

Режим резания это сочетание глубины резания, подачи и скорости резания. Наша задача состоит в том, чтобы найти возможное единственное сочетание элементов режима резания, которое обеспечивает экстремальное значение критериев оптимальности (например, минимальная себестоимость).

1) Рассчитаем режимы резания на операцию 00 заготовительную. Для выбранной операции - заготовительная - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход отрезка пилой.

Разработку режима резания при отрезке начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - пила 250,9535054р.

Скорость движения пилы - выбрана по таблице [2].

2) Рассчитаем режимы резания на операцию 05 фрезерно-центровальную. Для выбранной операции - фрезерно-центровальная - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за два перехода фрезерование торцев 20 и 23, сверление центровых отверстий 21 и 22.

Разработку режима резания на фрезерно-центровальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - дисковая фреза со вставными ножами ВК8 100 мм ГОСТ 6469-69, сверло-зенкер 3,15-7 мм.

Основные параметры резания при фрезеровании:

Переход 1

глубина резания: t = 8 мм;

подача: S _z = 0,25 мм/зуб выбираем по таблице 33 [2];

скорость резания: ,

где С_х - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 39 [2];

D - диаметр фрезы;

z - число зубьев фрезы;

Т - период стойкости инструмента;

t - глубина резания;

S_z - подача;

В - параметр срезаемого слоя;

x_, y, q, m, u, p - показатели степени, выбираем по таблице 39 [2];

K_х - поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [2];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [2];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 2,0 мм/об и n = 1500 об/мин.

сила резания:

,

где - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 41 [2];

z - число зубьев фрезы;

n - частота вращения фрезы;

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, выбираем по таблице 9 [2].

;

.

мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

Основные параметры резания при сверлении:

Переход 2

глубина резания: ;

где D - диаметр сверла;

подача: S = 0,06 мм/об, выбираем по таблице 25 [2];

скорость резания: ,

где С_х - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 28 [2];

Т - период стойкости инструмента;

t - глубина резания;

S - подача;

x_, y, q, m - показатели степени, выбираем по таблице 28 [2];

K_х - поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий глубину сверления, выбираем по таблице 31 [2];

;

;

частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,05 мм/об и n = 5000 об/мин.

крутящий момент и осевая сила:

,

,

где - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 32 [2];

коэффициент, учитывающий фактические условия обработки;

;

;

.

мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

3) Рассчитаем режимы резания на операцию 10 токарную (черновую). Для выбранной операции - токарной (черновой) - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход точение поверхностей 3, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 19.

Разработку режима резания на токарной (черновой) операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - резец прямой проходной левый ВК8 ц = 45? ГОСТ 18869-73.

Основные параметры резания при точении:

Переход 1

глубина резания: t = 5 мм;

подача: S = 0,8 мм/об выбираем по таблице 11 [2];

скорость резания: ,

где С_х - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 39 [2];

Т - период стойкости инструмента;

t - глубина резания;

S - подача;

x_, y, m - показатели степени, выбираем по таблице 17 [2];

K_х - поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [2];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [2];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,8 мм/об и n = 2000 об/мин.

сила резания:

,

где - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 22 [2];

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала:

,

где коэффициенты, учитывающие фактические условия резания, выбираем по таблицам 9, 10 и 23 [2];

;

мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

4) Рассчитаем режимы резания на операцию 15 токарную (чистовую). Для выбранной операции - токарной (чистовой) - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход точение поверхностей 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 19.

Разработку режима резания на токарной (чистовой) операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - резец прямой проходной левый ВК8 ц = 60? ГОСТ 18878-73, резец прямой подрезной левый ВК8 ц = 60? ГОСТ 18880-73, копир на конус Морзе 1.

Основные параметры резания при точении:

Переход 1

глубина резания: t = 2 мм;

подача: S = 0,6 мм/об выбираем по таблице 14 [2];

скорость резания: ,

где С_х - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 17 [2];

Т - период стойкости инструмента;

t - глубина резания;

S - подача;

x_, y, m - показатели степени, выбираем по таблице 17 [2];

K_х - поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [2];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [2];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,5 мм/об и n = 3200 об/мин.

сила резания:

,

где - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 22 [2];

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала:

,

где коэффициенты, учитывающие фактические условия резания, выбираем по таблицам 9, 10 и 23 [2];

;

мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

5) Рассчитаем режимы резания на операцию 20 фрезерную. Для выбранной операции - фрезерной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход фрезерование поверхностей 16, 17, 18.

Разработку режима резания на фрезерной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - дисковая фреза со вставными ножами ВК8 100 мм

Основные параметры резания при фрезеровании:

Переход 1

глубина резания: t = 8,5 мм;

подача: S _z = 0,25 мм/зуб выбираем по таблице 33 [2];

скорость резания: ,

где С_х - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 39 [2];

D - диаметр фрезы;

z - число зубьев фрезы;

Т - период стойкости инструмента;

t - глубина резания;

S_z - подача;

В - параметр срезаемого слоя;

x_, y, q, m, u, p - показатели степени, выбираем по таблице 39 [2];

K_х - поправочный коэффициент на скорость резания равен:

,

где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент на инструментальный материал, выбираем по таблице 6 [2];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, выбираем по таблице 5 [2];

,

где коэффициент, характеризующий, группу стали по обрабатываемости, выбираем по таблице 2 [2];

- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал.

;

частота вращения инструмента:

;

По паспорту станка принимаем S = 0,25 мм/об и n = 2000 об/мин.

сила резания:

,

где - постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 41 [2];

z - число зубьев фрезы;

n - частота вращения фрезы;

поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, выбираем по таблице 9 [2].

;

.

мощность резания:

.

Станок по мощности проходит.

6) Рассчитаем режимы резания на операцию 35 центрошлифовальную. Для выбранной операции - центрошлифовальной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход центрошлифование поверхностей 21 и 22.

Разработку режима резания на центрошлифовальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - шлифовальная головка с углом конуса 60 ГК Э50СМ1Б,К ГОСТ 2447-64

Основные параметры резания при центрошлифовании:

Переход 1

глубина резания: t = 0,01 мм;

подача: ;

скорость резания: ;

;

частота вращения инструмента: ;

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

ширина шлифования, равная длине шлифуемого участка заготовки при шлифовании торцом круга.

Станок по мощности проходит.

7) Рассчитаем режимы резания на операцию 40 шлифовальную (предварительную). Для выбранной операции - шлифовальной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход шлифование поверхностей 2, 4, 5, 26.

Разработку режима резания на шлифовальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный ПП 24А12НСТ26Б ГОСТ 2424-67.

Основные параметры резания при шлифовании:

Переход 1

глубина резания: t = 6,5 мм;

подача: ;

скорость резания: ;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 4000 об/мин.

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

ширина шлифования, равная длине шлифуемого участка заготовки при врезном шлифовании;

диаметр шлифования.

Станок по мощности проходит.

8) Рассчитаем режимы резания на операцию 45 шлифовальную (чистовую). Для выбранной операции - шлифовальной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход шлифование поверхностей 2, 5, 26.

Разработку режима резания на шлифовальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный ПП 40А12НСТ26Б ГОСТ 2424-67.

Основные параметры резания при шлифовании:

Переход 1

глубина резания: t = 0,01 мм;

подача: ;

скорость резания: ;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 4000 об/мин.

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

ширина шлифования, равная длине шлифуемого участка заготовки при врезном шлифовании;

диаметр шлифования.

Станок по мощности проходит.

9) Рассчитаем режимы резания на операцию 50 бесцентрово-шлифовальную (предварительную). Для выбранной операции - бесцентрово-шлифовальной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход шлифование поверхностей 3, 11, 15.

Разработку режима резания на бесцентрово-шлифовальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный ПП ЭБ16-25С1Б,К ГОСТ 2424-67.

Основные параметры резания при бесцентровом шлифовании:

Переход 1

глубина резания: t = 0,05 мм;

подача: ;

скорость резания: ;;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 2000 об/мин.

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

диаметр шлифования.

Станок по мощности проходит.

10) Рассчитаем режимы резания на операцию 55 бесцентрово-шлифовальную (чистовую). Для выбранной операции - бесцентрово-шлифовальной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход шлифование поверхностей 3, 11, 15.

Разработку режима резания на бесцентрово-шлифовальной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный ПП Э40-50СМ2Б,К ГОСТ 2424-67.

Основные параметры резания при бесцентровом шлифовании:

Переход 1

глубина резания: t = 0,01 мм;

подача: ;

скорость резания: ;;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 2000 об/мин.

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

диаметр шлифования.

Станок по мощности проходит.

11) Рассчитаем режимы резания на операцию 60 отрезную. Для выбранной операции - отрезной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход отрезание поверхностей 22 и 23.

Разработку режима резания на отрезной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный Д ЭБ16-25СМ2Б,К ГОСТ 2424-67.

Основные параметры резания при отрезании:

Переход 1

глубина резания: t = 5,1 мм;

подача: ;

скорость резания: ;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 2500 об/мин.

мощность резания:

,

где постоянная величина для определённых условий обработки, выбираем по таблице 56 [2];

диаметр шлифования.

Станок по мощности проходит.

12) Рассчитаем режимы резания на операцию 65 заточную. Для выбранной операции - заточной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход заточим поверхности 1 и 27.

Разработку режима резания на заточной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент - круг шлифовальный АЗТ Э50СМ1Б,К ГОСТ 16177-70.

Основные параметры резания при заточке:

Переход 1

глубина резания: t = 0,03 мм/дв.ход;

скорость резания: ; ;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 4000 об/мин.

13) Рассчитаем режимы резания на операцию 70 затыловочную. Для выбранной операции - затыловочной - применим аналитический метод определения режимов резания [2], [4], [21].

Данную операцию выполним за один переход затыловать поверхность 2.

Разработку режима резания на затыловочной операции начинают с установления характеристики режущего инструмента. Режущий инструмент -круг шлифовальный АЧК Э50СМ1Б,К ГОСТ 16172-70.

Основные параметры резания при затыловании:

Переход 1

глубина резания: t = 0,03 мм/дв.ход;

скорость резания: ; ;

частота вращения инструмента:

;

где D - диаметр круга.

По паспорту станка принимаем n = 4000 об/мин.

8.2 Расчет норм времени

Нормирование ТП - это установление технически обоснованных норм времени на обработку детали. Норма времени - регламентированное время выполнения заданного объема работ в определенных условиях исполнителем заданной квалификации.

В нашем случае следует рассчитать нормы времени на все операции.

00 - Заготовительная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

;

где d - диаметр обрабатываемой детали.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

,

05 - Фрезерно-центровальная:

1 Переход при фрезеровании:

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

;

где d - диаметр обрабатываемой детали.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

2 Переход при сверлении:

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

;

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

10 - Токарная (черновая):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

15 - Токарная (чистовая):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где 0,06 - переустановка детали;

d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

20 - Фрезерная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

25 - Маркировочная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

30 - Термическая:

35 - Центрошлифовальная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

40 - Шлифовальная (предварительная):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

45 - Шлифовальная (чистовая):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

50 - Бесцентрово-шлифовальная (предварительная):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

55 - Бесцентрово-шлифовальная (чистовая):

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

60 - Отрезная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

65 - Заточная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

70 - Затыловочная:

1 Переход

Основное время То - время непосредственно на обработку, определяется по [6].

где d - диаметр обрабатываемой детали;

l - длина обрабатываемого участка.

Т_в - вспомогательное время на установку, включение и выключение станка, измерение и организационное время, определяется по [6].

;

Штучное время - время на выполнение операции, определяется суммированием основного, вспомогательного времени, время на обслуживание и время на отдых.

85 - Ионная имплантация:

Найденные значения режима резания заносим в операционные карты, а так же в наладки.

Все найденные режимы резания и нормы времени сводим в таблицы 8.1 и 8.2.

Таблица 8.1

Значения режимов резания

№ опера-ции	Пере-ход	t, мм	S, мм/зуб, (мм/об)	V, м/мин (м/с)	n, об/мин	МКР, Нм	РО, Н	PZ, Нм	N, кВт
05	I	8,0	2,0	482,0	1500	-	-	2613	20,580
05	II	1,575	0,05	42,8	5000	0,400	443	-	0,205
10	I	5,0	0,8	95,8	2000	-	-	4762	7,456
15	I	2,0	0,5	139,1	3200	-	-	1394	3,168
20	I	8,5	0,25	315,0	2000	-	-	1053	5,420
35	I	0,01	1,0	25,0	4000	-	-	-	0,176
40	I	6,5	0,06	80,0	4000	-	-	-	6,180
45	I	0,01	0,06	80,0	4000	-	-	-	6,180
50	I	0,05	2,10	80,0	2000	-	-	-	4,0
55	I	0,01	1,5	80,0	2000	-	-	-	1,3
60	I	5,1	3,5	35,0	2500	-	-	-	2,33
65	I	0,03	-	20,0	4000	-	-	-	-
70	I	0,03	-	20	4000	-	-	-	-

Таблица 8.2

Значения норм времени

№ операции	ТО, мин	ТВ, мин	ТШТ, мин
00	0,05	0,28	0,39
05	0,05	0,28	0,39
10	0,39	0,28	0,73
15	0,45	0,28	0,79
20	0,081	0,19	0,33
25	0,008	0,19	0,22
30	-	-	5,0
35	0,005	0,28	0,35
40	1,155	0,19	0,41
45	0,233	0,19	0,483
50	0,052	0,18	0,292
55	0,078	0,18	0,318
60	0,020	0,19	0,27
65	0,008	0,19	0,258
70	0,0045	0,19	0,255
85	-	-	5

9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Задача раздела - спроектировать специальный клинорычажный комбинированный кулачково и штырьково поводковый патрон с автоматически убирающимися кулачками для базирования и закрепления корпуса на операции 10 и 15 при обработки ее на токарно-винторезном станке с ЧПУ 16К20Ф3.

9.1 Сбор исходных данных

Рис. 9.1. Операционный эскиз

Вид и материал заготовки - поковка сталь 20Х НВ 180±10;

Вид обработки - чистовая (черновая);

Материал и геометрия режущей части резца - Резец прямой проходной левый сборный со сменной четырёхгранной неперетачиваемой пластиной из ВК 8,

г = - 2°, л = - 3°, = 10°, ц = 60°;

Режимы резания: t = 3 мм, подача S = 0,5 мм/об, скорость резания V = 139 м/мин, частота вращения шпинделя n = 3200 об/мин;

Тип приспособления - одноместное универсальное наладочное (УНП) со сменными кулачками;

Металлорежущий станок 16К20Ф3 (наибольший диаметр патрона - 400 мм, внутренний конус шпинделя - Морзе 6 [6], основные размеры концов шпинделя по ГОСТ 12595-72 [6]).

9.2 Расчёт сил резания

Расчет сил резания выполним по методике изложенной в [3]. При продольном и поперечном точении составляющие Р_z, Р_y, Р_x силы резания рассчитываются по формуле:

, (9.1)

где C_p, x, y, n - постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки, выбираются по таблице. При обработке стали Р6М5 резцом, оснащённым пластиной из твёрдого сплава, они равны:

для расчёта P_z > C_p = 300; x = 1,0; y = 0,75; n = -0,15;

для расчёта P_y > C_p = 243; x = 0,9; y = 0,60; n = -0,30;

для расчёта P_x > C_p = 339; x = 1,0; y = 0,50; n = -0,40.

Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания:

, (9.2)

где коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости (n_p = 1,35 - для расчёта P_y; n_p = 0,75 - для расчёта P_z; n_p = 1,0 - для расчёта P_x) [4];

коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца на силы, равный при ц = 60°, для расчёта P_z > ; для расчёта P_y > ; для расчёта P_x > [4];

коэффициент, учитывающий влияние переднего угла резца на силы, равный при г = -2°, для расчёта P_z > ; для расчёта P_y > ; для расчёта P_x > [4];

коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки резца на силы, равный при л = -3°, для расчёта P_z > ; для расчёта P_y > ; для расчёта P_x > [4].

коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки резца на силы, равный при r = 2 мм, для расчёта P_z > ; для расчёта P_y > ; для расчёта P_x > [4].

Подставим все данные в формулы:

для расчёта P_z > ;

для расчёта P_y > ;

для расчёта P_x > .

Подставим данные в формулу (8.1)

;

;

.

9.3 Расчёт усилия зажима

В процессе обработки заготовки на неё воздействует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся вырвать заготовку из кулачков, с другой - сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учётом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия. В данной схеме принимаем консольное закрепление заготовки, так как [22], [23]. Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится провернуть заготовку в кулачках, и равен для данного примера:

. (9.3)

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом [22], [24]:

, (9.4)

где W - суммарное усилие зажима, приходящееся на три кулачка, Н;

f - коэффициент трения на рабочей поверхности постоянного кулачка;

d₁ - диаметр обрабатываемой поверхности;

d₂ - диаметр поверхности, за который крепится заготовка.

Из равенства моментов М_Р^” и М_з^” определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки в кулачках.

. (9.5)

Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции определяется по формуле [22].

, (9.6)

где К₀ = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₁ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки. При чистовой обработке К₁ = 1,0;

К₂ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (выбираем по таблице в зависимости от метода обработки и материала заготовки [22]: К₂ = 1,0;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании: для непрерывного резания К₃ = 1,0;

К₄ - коэффициент характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: для механизированных приводов К₄ = 1,0;

К₅ - коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма (удобство расположения органов зажима и т. д.): для механизированных приводов К₅ = 1.

К₆ - вводится в расчёт только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленной плоской ТБ на опоры - штыри.

В данном случае коэффициент К равен:

.

Коэффициент трения f между заготовкой и сменными кулачками зависит от состояния их рабочей поверхности (выбирается по таблице [22]): примем форму рабочей поверхности кулачка с кольцевыми канавками f = 0,5.

Подставим в формулу (9.5) все исходные данные:

.

Сила P_y стремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси, создавая момент:

М_р^''= P_y^'· l^' (9.7)

Необходимо при расчете момента от силы P_y учесть тот факт, что заготовка установлена в центрах. Поэтому повороту заготовки относительно оси у будет препятствовать как момент от силы зажима, так и задний центр. В данном случае большим по значению будет момент от силы P_z, стремящийся провернуть заготовку в кулачках. В дальнейших расчетах будем учитывать максимальный момент создаваемый усилием. Следовательно, принимаем наихудший случай: W = 9487,3 Н.

9.4 Расчет зажимного механизма патрона

Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В данном патроне применим конструкцию клинорычажного зажимного механизма. Данный механизм выбран не случайно. Он позволяет, во-первых, создать необходимое усилие зажима заготовки при определенном усилие на штоке гидроцилиндра, а во-вторых, сама конструкция патрона предопределяет применение именно этого зажимного механизма.

Клинорычажный механизм представляет собой клин с определенным углом, который упирается в неравноплечие угловые рычаги, смонтированные в корпусе патрона на неподвижных осях. При расчете клинорычажного зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку [22]:

, (9.8)

где i_c - передаточное отношение по силе зажимного механизма (выигрыш в силе), i_с = А/Б;

А и Б - плечи рычага, А = 80 мм, Б = 40 мм.

W - усилие зажима на кулачках; W = 9487,3 Н;

- КПД рычажного зажимного механизма, = 0,9;

- угол скоса клина, = 20;

- угол трения, = 5.

Передаточное отношение для клинорычажного механизма равно:

, (9.9)

Согласно формуле (9.8):

Клинорычажный зажимной механизм рекомендуется применять в патронах, наружный диаметр которых менее 200 мм, при больших диаметрах предпочтение отдается рычажному зажимному механизму.

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Д_п d₂+2H_к, (9.10)

где Н_к - длина постоянного кулачка.

Д_п 10+2*62 = 134 мм.

9.5 Расчет силового привода

Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем и муфту для подвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получили пневматический и гидравлический вращающиеся цилиндры.

В данной работе вначале следует попытаться применить пневматический привод, так как в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле [22]: