Проектирование технологического процесса механической обработки детали – вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка 62 листа, 3 рисунка, 3 таблицы, 12 источников, 3 приложения, 6 листов формата А1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, СКОРОСТЬ, ПОДАЧА, РЕЖУ-ЩИЙ И МЕРИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, ОБРАБОТКА, ТОЧНОСТЬ.

Объектом разработки является деталь - вал бытовой кухонной машины, установленный на быстроходной ступене.

Цель проекта - разработка и анализ эффективной технологии изготовления вала бытовой кухонной машины.

В процессе работы проводилась проработка имеющихся технологических процессов изготовления деталей подобного типа, анализ и выбор необходимой информации.

В результате проделанной работы разработан технологический процесс и спроектирована технологическая оснастка на основе выполненных техно-логических и конструктивных расчетов.

Содержание

Введение

1. Проектирование технологического процесса механической обработки (получения) детали - вал

1.1 Служебное назначение детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.2.1 Количественная оценка технологичности конструкции

1.2.2 Разработка технических требований на деталь и заготовку

1.2.3 Разработка технологического маршрута

1.3 Определение типа производства

1.4 Обоснование выбора исходной заготовки

1.5 Разработка маршрутного и операционного технологического процесса изготовления вала с обоснованием последовательности операций и переходов

1.5.1 Обоснование выбора технологических баз с расчетами погрешностей базирования и установки

1.5.2 Расчет припусков на обработку

1.5.3 Расчет режимов резания

1.5.4 Расчет технических норм времени

1.5.5 Расчет точности механической обработки

1.6 Выводы

Заключение

Список использованных источников

Введение

Производственный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных действий людей и машин, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию. В производственный процесс входят не только действия, связанные с изготовлением деталей, сборкой механизмов и машин, но и получение предприятием материалов и полуфабрикатов, контроль их качества и хранение, транспортировка материалов, заготовок, технический контроль на всех стадиях производства, установка и отправка на склад готовых изделий.

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащие действия по изменению размеров, формы, свойств и материалов или полуфабрикатов от момента превращения сырья в заготовку до получения готового изделия.

В процессе термической обработки происходят структурные превращения, изменяющие свойства материала заготовки..

В процессе механической обработки происходит последовательное изменения состояния исходной заготовки (ее геометрических форм, размеров и качества поверхностей) до получения готовой детали. Для обработки заготовки используют станки специального назначения. По операциям определят трудоемкость процесса, требующееся число производственных рабочих и его материально-техническое обеспечение (оборудование, приспособления, инструмент).

Кроме технических, различают еще вспомогательные операции. К ним относятся транспортировка, контроль, маркировка и другие работы. По объему выполняемой работы технические операции делят на технологические и вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомогательные ходы.

Переходы могут выполняться последовательно, параллельно и параллельно-последовательно. Простейшие операции состоят из одного технологического перехода, более сложные - из нескольких сотен переходов.

Положение обрабатываемой заготовки или собираемого изделия относительно оборудования или инструмента изменяют с помощью поворотных или перемещаемых устройств.

Прием представляет собой законченную совокупность движений рабочего в процессе выполнения операции.

Проектирование операции осуществляют по методу концентрации и дифференциации, входящих в их структуру технологических переходов. При высокой степени концентрации переходов технологический процесс состоит из малого количества сложных по своей структуре операций. При проектировании операций по методу дифференциации переходов обеспечивается большая гибкость производства, что важно при частой смене выпускаемых изделий.

В настоящее время получили широкое распространение мини производства, в том числе и мини пекарни, где целесообразно использовать для замеса теста машины малых мощностей.

Неотъемлемой частью привода тихоходных тестомесильных машин является электропривод, в состав которого неизменно входит планетарный редуктор. Важной деталью редуктора является вал-шестерня быстроходной ступени.

Настоящий проект рассматривает вопросы разработки технологического процесса на изготовление вала-шестерни.

1. Проектирование технологического процесса механической обработки детали -вал

1.1 Служебное назначение детали

Рассматриваемый вал является основой для передачи крутящего момента от двигателя к рабочему органу МКМ «Алина».

1.2 Анализ технологичности конструкции

Вал изготовлен из материала Сталь 45 и в процессе механической обработке подвергается термической обработке (закалка ТВЧ) для упрочнения поверхностного слоя детали.

Вал представляет собой ступенчатую конструкции, диаметры шеек вала убывают к концам, что достаточно технологично, так как позволяет вести обработку проходными упорными резцами.

Кроме того, обработку детали можно выполнить без применения специализированных станков. Все необходимые параметры точности и шероховатости можно получить, применяя универсальные металлорежущие станки.

Так же следует отметить, что обработанные поверхности хорошо доступны, имеют простую конструкцию, что так же технологично, так как не требует специального режущего и мерительного инструмента.

Не основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что вал в целом технологичен.

1.2.1 Количественная оценка технологичности конструкции

Основные показатели:

- Трудоемкость изготовления детали:

Тиб =73.001мин; Типр =7.5мин.

- Технологическая себестоимость обработки:

Стб =16002.9 руб.; Ттп =720 руб.

Вспомогательные показатели:

- Коэффициент унификации технологических элементов:

,

гдеQуэ - число унифицированных элементов; Qэ - общее число элементов.

- Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

,

где Dпст - число поверхностей детали обрабатываемых стандартным инстру-ментом; Dпо - число всех поверхностей подвергаемых механической обработ-ке.

- Коэффициент использования материала:

100%, (1.2.2.1)

где - масса детали и заготовки соответственно.

При =2.7 кг., =4.7 кг. - Сталь 45 ГОСТ 1050-88;

100% = 57.4%=0.574.

Полученный коэффициент использования материала Ким равен 57.4 процентов является средним, что свидетельствует о том что около 43 процентов материала идёт в отходы.

- Коэффициент применения типовых технологических процессов:

,

где Qтп - число типовых технологических процессов; Qп - общее число технологических процессов.

- Коэффициент применения прогрессивных видов оснастки:

, (1.2.2.2)

где m1, m2 - число видов унифицированной и специализированной оснастки; Nпоi - количество типа размеров унифицированной оснастки; Nпоj - количество типа размеров специализированной оснастки.

- Коэффициент точности обработки:

,

где Аср - средний квалитет точности обрабатываемого изделия:

,

- Коэффициент шероховатости

мкм,

где Бшср - среднее числовое значение параметров шероховатости обрабатыва-емой детали:

мкм.

Бш - числовое значение параметра шероховатости по критерию Ra каждой поверхности детали; ni - число поверхностей детали имеющих различную шероховатость.

1.2.2 Разработка технических требований на деталь и заготовку

1. Твердость - 40…45 НRCэ.

2. Класс точности штамповки - ТЧ

3. Группа стали - М1

4. Степень сложности - С2

5. Величина смещения по поверхности разьёма штампа - 1.2

6. Допускаемые отклонения по изогнутости - 3 мм

7. Штамповочные уклоны - 1-3°

1.2.3 Разработка технологического маршрута

Таблица 1.1 - Маршрут механической обработки детали.

№ п/п	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
005	Штамповка на ГКМ	Получение заготовки-штамповки	ГКМ
010	Токарно-винторезная	1. Точить торцы детали 2. Сверлить центровочные отверстия 3. Черновая обработка 4. Чистовая обработка 5. Точить 2 канавки 6. Нарезать резьбу	ТВ-320
015	Вертикально-фрезерная	Фрезеровать квадрат	675
020	Слесарная	Снять заусенцы, притупить острые кромки.	Верстак
025	Промывка	Промыть деталь
030	Закалка ТВЧ	Калить поверхность	Электропечь
035	Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала в размер Ш80,022	3У10А
040	Слесарная	Притупить острые кромки после шлифовки.	Верстак
045	Промывка	Промыть деталь
050	Контроль	Контроль размеров

1.3 Определение типа производства

Предварительно тип производства определяем по массе детали и программе выпуска. Для годовой программы 1000 штук и массы детали 0,036 кг принимаем мелкосерийный тип производства.

Теперь тип производства определим по коэффициенту закрепления операций (Кзо):

Кзо=?Qi / ?Pi , где

?Qi - количество операций выполняемых на одном месте;

?Pi - количество принятого оборудования.

Q=?зп / ?эф , где

?зп - нормативный коэффициент загрузки оборудования;

?эф - фактический коэффициент загрузки оборудования.

?эф= mp / P , где

mp - расчетное количество оборудования;

Р - принятое число оборудования.

mp=Nз*Tшк/Fд* ?зп*60 , где

Nз - программа запуска;

Tшк - штучно-калькулационное время;

Fд - действительный годовой фонд времени.

Nз=Nг*(1+а/100) , где

а - процент нормативного брака;

Nг - годовая программа запуска.

Tшк= гк*То , где

гк - коэффициент серийности;

То - основное время обработки.

Исходные данные:

Fд=4029 ч; ?зп=0,8; Nг=1000 шт. а=5%

Находим основное время по Эмпирическим формулам:

1. Операция токарная:

То1=0,011*l=0,011*16=0,176 мин.

l - длина разрезания.

2. Подрезание торцев детали:

То2=0,006*l=0,006*16=0,096 мин.

l - длина точения.

3. Сверлить центровочные отверстия:

То3=0,00052*l*d=0,00052*5*1=0,0026

d - диаметр обработки;

l - длина точения.

4. Черновая токарная обработка наружных поверхностей:

То4=0,00017*?Di*li=0,00017*(8*5,2+8*28+14*2+13*26,5+8*7)=0,118 мин.

D - диаметр обработки;

l - длина точения.

5. Чистовая токарная обработка наружных поверхностей:

То5=0,00017•?Di•li=0,00017•(8•5,2+8•28+13•26,5+8•7)=0,112 мин.

6. Точить 2 канавки:

То6=0,000052•0,00017•?(D2i - d2i)=0,000052•((5,22-4,42)+(82+52))=0,007 мин.

D - наружный диаметр;

d - внутренний диаметр.

7. Нарезать резьбу М6 LH-8h:

То7=0,004•D•l=0,0004•6•5,5=0,0132 мин.

D - диаметр резьбы;

l - длинна резьбы.

8. Операция вертикально-фрезерная:

То8= То9= То10= То11=0,006•26,5=0,16 мин.

l - длина фрезерования.

9. Операция кругло-шлифовальная:

Шлифовать поверхность предварительно

То12=0,00012•? Di•li=0,00012•8•28=0,026 мин.

Шлифовать поверхность окончательно:

То13=0,00018•? Di•li=0,00018•8•28=0,04 мин.

Суммарное время по операциям:

I токарная ТоII= То2+ То3+ То4+ То5+ То6+ То7

=0,096+0,0026+0,118+0,112+0,007+0,0132=0,348 мин.

II фрезерная ТоIII=То8=То9=То10= То11=0,16 мин.

IV кругло-шлифовальная То12+То13=0,026+0,04=0,066 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время:

1. Токарная гк=2,14 Тшт2=2,14•0,348=0,745 мин.

2. Фрезерная гк=1,84 Тшт3=1,84•0,16=0,3 мин.

3. Кругло-шлифовальная гк=2,1 Тшт4=2,1•0,066=0,145 мин.

Расчетное количество оборудования:

Nз=1000•(1+5/100)=1050

1. mp1=1050•0,323/60•4029•0,2=0,07

2. mp2=1050•0,745/60•4029•0,8=0,04

3. mp3=1050•0,3/60•4029•0,8=0,016

4. mp4=1050•0,145/60•4029•0,8=0,012

Принятое количество оборудования:

Р1=1

Р2=1

Р3=1

Р4=1

Фактический коэффициент загрузки оборудования:

?эф1=0,07/1=0,07

?эф2=0,04/1=0,04

?эф3=0,016/1=0,016

?эф4=0,012/1=0,012

Количество операций, выполненных на рабочем месте:

Q1=0,8/0,07=11,43

Q2=0,8/0,04=20

Q3=0,8/0,0167=47

Q4=0,8/0,012=66,6

Находим коэффициент закрепления операций:

Кзо=(11,43+20+47+66,6)/(1+1+1+1)?36

20? Кзо ?40=> производство мелкосерийное.

Исходя из полученного типа производства, можно рекомендовать для обработки детали применять универсальные станки и в качестве заготовки использовать штамповку, полученную на горизонтально-ковочной машине.

1.4 Обоснование выбора заготовки

Так как тип производства мелкосерийный, то в качестве заготовки будем применять штамповку, полученную на кривошипных прессах. В этом случае заготовка получается максимально приближенной к исходной форме детали, а это в свою очередь позволяет снизить время механической обработки за счет уменьшения припусков на механическую обработку и также позволяет уменьшить расход металла.

Vз=р?d2•l/4 - объем заготовки (d - диаметр; l - длинна)

Vз=0,785•(1,22•3,6+1,62•3,55)= 9,5541•10-4 м3

mзаг=0,00785•9,5541=0,075 кг.

Коэффициент использования заготовки:

Киз=m/ mзаг=0,044/0,075=0,60

Находим степень сложности заготовки:

С=Vз/Vср=9,5541/11=0,86, где

Vср=3,14•142•7,15/4=11•10-4 м3

Так как 0,63<С<1, следовательно, степень сложности С1.

Найдем стоимость заготовки:

Sзаг=(сшт•mзаг•Кт•Кс•Кв•Км•Кп•Ки/1000)-(mзаг- m)•Sотх/1000, где

сшт - стоимость за 1т штамповок,60000 руб.;

Sотх - стоимость 1т отходов,8000 руб.;

Кт - коэффициент, учитывающий класс точности заготовки,1;

Кс - коэффициент, учитывающий сложность заготовки, 0,75;

Кв - коэффициент, учитывающий массу заготовки, 0,8;

Км - коэффициент, учитывающий материал заготовки,1;

Кп - коэффициент, учитывающий серийность,1;

Ки - коэффициент инфляции,5

Sзаг=(60000•0,075•1•0,75•0,8•1•1•5/1000)-(0,075-0,044)•8000/1000=17,75 руб.

Рассмотрим в качестве альтернативы заготовку, полученную из проката.

Найдем диаметр заготовки:

dзаг=dп+Zчер+Zчист=14+6+2,5=22,5 мм, где

Zчер - припуск на черновое точение, 6 мм;

Zчист - припуск на чистовое точение, 2,5 мм.

Принимаем диаметр проката 23мм.

Длинна заготовки:

Lзаг=Lм+Zпр+ав=71,5+5+7,15=83,65 мм, где

Zпр - припуск на подрезку торцев,5 мм;

ав - номинальные потери заготовки от зажима, торцевой обрезки, 10%

ав=0,1•71,5=7,15 мм.

Найдем массу заготовки:

mзаг1=0,00785•3,14•2,32•8,365/4=0,27 кг.

Коэффициент использования материала:

Ким2=0,044/0,27=0,17

Стоимость заготовки из проката:

М=[Q•Mзаг-(Mз-M)• Sотх•Ки/1000]+S1+S2 , где

Q - стоимость 1 кг проката, 78 руб;

S1 - стоимость отрезной операции;

S2 - стоимость рихтовочной операции.

S1=Тшк1•Тст/60=0,323•20,8/60=0,112 руб.;

S2= Тшк2•Тст/60=0,745•15,3/60=0,19 руб.

Тст - тарифные ставки, 20,8 руб., 15,3 руб.

М=[78•0,27-(0,27-0,044)•5•2800/1000]+0,112+0,19=19.45 руб.

Найдем экономию.

Экономия по металлу:

Эм=(mз2-mз1)•N2=(0,27-0,075)•1000=195 кг.

Денежная экономия:

Эд=(М-Sзаг)•N1=(19.45-17,25)•1000=2200 руб.

Как видно из этих расчетов, применение заготовки, полученной методом штамповки более экономичен, чем применение заготовки из проката.

1.5 Разработка маршрутного и операционного технологического процесса изготовления вала с обоснованием последовательности операций и переходов

Исходя из конструкции детали и требований, которые предъявляют к обрабатываемым поверхностям, а так же учитывая тип производства, можно составить маршрут механической обработки детали.

Таблица 1.1 - Маршрут механической обработки детали.

№ п/п	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
005	Штамповка на ГКМ	Получение заготовки-штамповки	ГКМ
010	Токарно-винторезная	1. Точить торцы детали 2. Сверлить центровочные отверстия 3. Черновая обработка 4. Чистовая обработка 5. Точить 2 канавки 6. Нарезать резьбу	ТВ-320
015	Вертикально-фрезерная	Фрезеровать квадрат	675
020	Слесарная	Снять заусенцы, притупить острые кромки.	Верстак
025	Промывка	Промыть деталь
030	Закалка ТВЧ	Калить поверхность	Электропечь
035	Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала в размер Ш8-0,022	3У10А
040	Слесарная	Притупить острые кромки после шлифовки.	Верстак
045	Промывка	Промыть деталь
050	Контроль	Контроль размеров

1.5.1 Обоснование выбора технологических баз с расчетами погрешностей базирования и установки

На операции подрезки торцов зацентровки базой является наружная поверхность.

При черновой токарной обработке в качестве базы выбираем наружную и одно центровое отверстие.

Зажим детали в патроне даёт возможность вести обработку на высоких скоростях с большой глубиной резания, более полно использовать мощность станка. Исключается большая нагрузка на центровые отверстия, и они сохраняются на финишную операцию (шлифование) в пригодном состоянии.

На чистовой токарной обработке базой являются центровые отверстия (вспомогательная база), что позволяет вести обработку с минимальными припусками на шлифование. Маленькие припуски на шлифование уменьшают время обработки и повышают точность формы детали, за счет уменьшения усилий.

При шлифовании, в качестве баз используют центровые отверстия.

Такой выбор баз отражает принцип их постоянства и совмещения.

Требуемое положение заготовки в рабочей зоне станка достигается в процессе её установки, включающей базирование и закрепление.

Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительной выбранной системы координат.

Закрепление - приложение силы или пары сил к изделию для обеспечения постоянства и неизменности его положения, достигнутого при базировании.

При токарной и кругошлифовальной обработке вал установлен в центрах. Это позволяет исключить погрешность базирования (?=0).

При фрезеровании шпоночных пазов вал устанавливается на призму и зажимается в тисках. При фрезеровании нужно выдержать размер h равный 18,5 мм., допуск размера составляет 120мкм.

, (1.5.3.1)

где =16 мкм - допуск на размер детали, =45є.

деталь заготовка резание припуск

мкм

Погрешность базирования находится в пределах допуска размера, h=18,5;

38,62 меньше 120.

Для ориентации заготовки при обработке детали определённые её поверхности соединяются с поверхностями деталей технологической оснастки. Поверхности, принадлежащие заготовке или изделию и используемые при базировании, называются базами. Базы бывают следующих типов:

1. конструкторские - для определения положения детали или сборочной единицы в изделии;

2. технологические - для определения положения заготовки или изделия при изготовлении или ремонте;

3. измерительные - для определения положения средств измерения при контроле расположения поверхностей заготовки или элементов изделия.

Для полной ориентации предмета производства принято использовать несколько баз. Схему расположения опорных точек на базах называют схемой базирования.

Основные принципы базирования заготовок:

1. При высоких требованиях к точности обработки нужно выбрать такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность установки;

2. Для повышения точности детали и собранных узлов необходимо применять принцип совмещения баз - совмещение технологических, измерительных и конструкционных баз;

3. Целесообразно соблюдать принцип постоянства базы. При перемене баз в ходе технологического процесса точность обработки снижается из-за погрешности взаимного расположения новых и применявшихся ранее технологических баз.

При неоднократном базировании заготовок происходит изнашивание и

смятие поверхностей, используемых в качестве баз. Смещение заготовки, связанное с этим явлением, учитывают при расчёте погрешности установки.

1.5.2 Расчет припусков на обработку

Расчет припусков и предельных размеров на обработку поверхности Ш8-0,022.

Заготовка - штамповка.

Класс точности - ТЧ.

Масса заготовки - 0,075кг.

Технологический маршрут обработки детали:

1- черновое точение.

2- чистовое точение.

3- предварительное шлифование.

4- окончательное шлифование.

Точение и шлифование производится в центрах.

Все расчеты заносятся в таблицу 1.4.

Определяем суммарное отклонение:

сз=?(с2кор+с2см+с2ц)

скор - погрешность по короблению, с2кор=?к*l=1*49,5=0,049мм;

ссм - погрешность по смещению, 1,1 мкм;

?к - удельное коробление, 1мкм;

сц - погрешность по центрованию.

сц=v((Тз/2)2+0,25)

Тз=Тед+Тм+Кц=2,2+1,1+0,008=3,308мм

Тед - допуск недоштамповки, 2,2мм;

Тш - допуск по износу штампа, 1,1мм.

Кц=1•8=0,008мм

сц=v(3,308/2)2+0,25=1,73мм

сз=v(0,0492+1,12+1,732)=2,05мм?2050 мкм.

Остаточная величина пространственных отклонений:

1. После чернового точения:

с1<0,06•2050=123мкм.

2. После чистового точения:

с2<0,04•2050=82мкм.

3. После предварительного шлифования:

с3<0,02•2050=41мкм.

Находим значения минимальных припусков:

2•Zmin i=2•(Rzi-1+Ti-1+сi-1)

1. Под черновое точение:

2•Zmin1=2•(150+250+2050)=2•2450мкм

2. Под чистовое точение:

2•Zmin22•(50+50+123)=2•223мкм

3. Под предварительное шлифование:

2•Zmin3=2•(30+30+82)=2•142мкм

4. Под окончательное шлифование:

2•Zmin4=2•(10+10+41)=2•61мкм

Находим расчетные размеры:

dp4=7,978+0,122=8,1мм

dp3=8,1+0,284=8,384мм

dp2=8,384+0,446=8,83мм

dp1=8,83+4,9=13,73мм

Находим максимальные размеры:

dmax4=7,978+0,022=8мм

dmax3=8,1+0,036=8,136мм

dmax2=8,384+0,105=8,489мм

dmax1=8,83+0,22=9,05мм

Находим значения предельных припусков:

2•Zпрmax4=8,136-8=0,136мм=136мкм

2•Zпрmax3=8,489-8,136=0,353мм=353мкм

2•Zпрmax2=9,05-8,489=0,561мм=561мкм

2•Zпрmax1=16,23-9,05=7,180мм=7180мкм

2•Zпрmin4=8,1-7,978=0,122мм=122мкм

2•Zпрmin3=8,384-8,1=0,284мм=284мкм

2•Zпрmin2=8,83-8,384=0,446мм=446мкм

2•Zпрmin1=13,73-8,83=4,9мм=4900мкм

Находим общие припуски:

Z0 max=7869+220+105+36=8230мкм

Z0 min=4900+446+284+122=5752мкм

Данные заносим в таблицу

Таблица 1.2 - Параметры расчета припусков.

Технологические переходы обработки поверхности Ш8-0,022	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2*Zmin, мкм	Расчетный размер, dp,мкм	Допуск, Td,мкм	Предельный размер, мм	Предельные допуски, мкм
	Rz	T	с				dmin	dmax	2*Zпрmin	2*Zпрmax
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Заготовка. Точение: Черновое Чистовое	150 50 30	250 50 30	2050 123 82	2•2450 2•223	13,73 8,83 8,384	2500 220 105	13,73 8,83 8,384	16,23 9,05 8,489	4900 446	7180 561
Шлифование: Предварительное Окончательное	10 5	20 15	41	2•142 2•61	8,1 7,978	36 22	8,1 7,978	8,136 8	284 122	353 136
Итого:								е	5752	8230

Проверка:

Td3-Tdд=2•Zпрmax-2•Zпрmin

2500-22=8230-5752

2478=2478, верно.

Номинальный припуск:

Z0 ном= Z0 min+Нз-Мд

Нз=Ишт+Кц/2=1,1+0,008/2=1,104мм=1104мкм

Ишт - износ штамповки.

Z0 ном=5752+1104-0,044=6856мкм=6,856мм

Номинальный диаметр заготовки:

dз ном=7,978+6,856=14,8мм.

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски назначаются по ГОСТ 7505-74.

Таблица 1.3 - Припуски и допуски на обрабатываемую поверхность вала.

Поверхность	Размер	Припуск	Допуск
		табличный	расчетный
шлифование чистовое черновое	Ш8	0,3 1,2 3	2*1,1	-0,022



Рисунок 1.1 - Схема графического расположения припусков и допусков.

1.5.3 Расчет режимов резания

010 Операция токарно-винторезная.

Оборудование: токарный станок модели ТВ-320:

Глубина резания t=1 мм,

Подача S=1,6 мм/об.

Скорость резания V,(м/мин):

V=Cv•Kv / Tm•tx•Sy, где

Т - среднее значение стойкости при одноинструментальной обработке, Т=60 мин.;

Сv - коэффициент, зависящий от скорости, Сv=340; х=0,15; y=0,45; m=0,2.

Kv - коэффициент, учитывающий совокупность коэффициентов,

Kv= Kmv• Knv• Kиv, где

Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала на заготовку.

Kmv= Kv•(750/ув)nV, где

Kv=1,0; nV=1,0; ув=950МПа:

Kmv=1•(750/950)1=0,79.

Knv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности, Knv=0,9;

Kиv - коэффициент, учитывающий материал инструмента, Kиv=1,0.

Тогда

Kv=0,79•0,9•1=0,711;

V=340•0,711/600,2•10,15•1,60,45= 121 м/мин.

Сила резания Р(Н) раскладывается на составляющие Рx,y,z:

Рx,y,z=10•Cp•tx•Sy•Vn•Kp.

Коэффициенты находим из таблиц справочника технолога-машиностроителя: В 2 т. Т.1-2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова - 4-е издание, перераб. и доп. - М.; Машиностроение,1986.-656 с.:

- для Pz: Cp=384; х=0,9; y=0,9; n=-0,15; Кqp=1,0; Кyp=1,1; Клp=1,0; Кrp=1,0;

- для Py: Cp=355; х=0,6; y=0,8; n=-0,3; Кqp=1,0; Кyp=1,4; Клp=1,0; Кrp=1,0;

- для Px: Cp=241; х=1.05; y=0,2; n=-0,4; Кqp=1,0; Кyp=1,4; Клp=1,0; Кrp=1,0.

Kmp - коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Kmp=(ув/750)n, где

n=0,75.

Kmp=(950/750)0,75=1,194;

Кр - поправочный коэффициент.

Кр= Kmp•Кqp•Кyp•Клp•Кrp.

- для Pz: Кр=1,194•1,0•1,1•1,0•1,0=1,31;

- для Py и Px: Кр=1,194•1,0•1,4•1,0•1,0=1,67;

Pz=10*384•1,00,9•1,60,9•121-0,15•131=3740 Н;

Py=10•355•1,00,6•1,60,8•121-0,3•1,67=2048 Н;

Px=10•241•1,01,05•1,60,2•121-0,4•167=649 Н.

Тогда сила резания R=v(37402+20482+6492)=4313 Н.

Частота вращения шпинделя:

N=1000•V / р?Д = 1000•121 / 3,14•14=1752 мин-1

Мощность резания Nрез (кВт) рассчитывают по формуле:

Nрез= Pz•V/2752•60=3740•121/1752•60=4,3 кВт.

Тогда

Nрез<1,2•?•Nдв, где

?=0,8 - КПД станка;

Nдв=10кВт - мощность станка.

4,3<1,2•0,8•10

4,3<9,6.

015 Операция вертикально-фрезерная

Оборудование: фрезерный станок модели 675:

Глубина резания t=1,5 мм;

Подача S=1,6 мм/об.

Ширина фрезерования В=10 мм;

Диаметр фрезы Дф=20 мм;

Число зубьев Z=2.

Скорость резания:

V=Cv•Дфq•Kv / Tm•tk•Szy*Bu•Zp= 12•200,3•1,29 / 800,26•1,50,3•0,0280,25•100•20 = 26,3 м/мин

Т - стойкость инструмента,80 мин;

Cv=12; q=0,3; m=0,26; х=0,3; у=0,25; u=0; p=0.

Kv= Kmv• Knv• Kиv=1,29•1,0•1,0=1,29

Частота вращения шпинделя:

N=1000•V / р?Д = 1000•26,3 / 3,14•13 = 418,7 мин -1.

По паспорту станка принимаем nф=400 мин -1.

Фактическая скорость резания:

Vф=р?Д• nф / 1000 = 3,14•13•400/1000=25,12 м/мин

Сила резания:

Рz=10•Cp•tk•Szy•Bu•Z•Kmp / Дq•nw = 10•12,5•1,50,85•0,0280,75•10•2 / 200,73•400-0,13=59 Н

Крутящий момент:

Мкр=Рz•Дф / 2•100= 59•13/200=2005,9 Н*м.

Мощность резания:

Nc=Рz•Vф / 1020•60=59•25,12/1020•60=0,024 кВт

Nст=10•?ст=10•0,8=8 кВт.

Операция 035 Круглошлифовальная.

Глубина шлифования t=0,025 мм;

Скорость резания Vдв=25 м/мин;

Частота вращения детали:

nд=1000•Vд / р?Д=1000•25 / 3,14•8=900 мин-1

Частота вращения шлифовального круга:

nк=1590 мин-1;

Радиальная подача Sр=0,003мм/об;

Продольная подача S=(0,5…0,8)*Вкр=0,5•24=12 мм/об;

Эффективная мощность:

N=CN•V3r•tx•Sy•dq, где

CN=1,3; к=0,75; х=0,85; y=0,7.

N=1,3•250,75•0,0250,85•80,7=2,7 кВт < Nст;

Nст=10• ?ст=10•0,8=8 Вт.

N < 1,2•?•Nст

2,7 кВт < 8,6кВт.

1.5.4 Расчет технических норм времени

Расчет технических норм времени для универсальных операций.

Операция 010. Токарно-винторезная.

Штучно калькуляционное время равно:

Тш.к. = Тп.з. + То + ( Ту.с. + Тз.о. + Туп + Тиз ) k + Тоб.от. =

= 10 + 13,75 + (1,08 + 0,892 + 1,41) 1,85 +1,11 = 31,12 мин, где

Тп.з. = 10 мин - подготовительно-заключительное время, Прил. 6.3 [1];

То = 13,75 мин - основное технологическое время. Прил. 1 [1];

Ту.с. +То.з. = 1,08мин - вспомогательное время на установку, снятие, закрепление и открепление детали. Прил. 5.1 [1];

Туп = 4•0,01 + 0,04 + 7•0,0,16 + 2•14•0,025 = 0,892 мин - время на управление станком. Прил. 5.8 [1];

Тиз = 0,24 + 0,13 +0,24+ 0,24 + 0,18 + 0,15 + 0,23 = 1,41 мин - время на измерение полученных размеров, Прил. 5,16 [1];

k =1,85 -коэффициент , стр. 101[1];

Тоб.от. = Топ*Поб.от / 100 = 17,13 6,5 /100 = 1,11 мин - время на обслуживание рабочего места и отдых, где

Топ = То + Ту.с. +Тз.о +Туп +Тиз = 13,75 + 1,08 + 0,892 + 1,41 = 17,13 мин - оперативное время;

Поб.от. = 6,5% - норматив времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, Прил. 6.1 [1].

Операция 015 Вертикально-фрезерная.

Тш.к. = Тп.з. + То + ( Ту.с. + Тз.о. + Туп + Тиз ) k + Тоб.от. =

= 18+ 0,84 + (0,172 + 0,17 + 0,14) 1,85 +0,093= 19,83 мин, где

Тп.з. = 18 мин - подготовительно-заключительное время, Прил. 6.3 [1];

То = 0,84 мин - основное технологическое время. Прил. 1 [1];

Ту.с. +То.з. = 0,172мин - вспомогательное время на установку, снятие, закрепление и открепление детали. Прил. 5.6 [1];

Туп = 2•0,01 + 2•0,04 + 2•0,035 + 2 = 0,17 мин - время на управление станком. Прил. 5.8 [1];

Тиз = 0,14 мин - время на измерение полученных размеров, Прил. 5,10 [1];

k =1,85 -коэффициент , стр 101[1];

Тоб.от. = Топ Поб.от / 100 = 1,32•7 /100 = 0,093 мин - время на обслуживание рабочего места и отдых, где

Топ = То + Ту.с. +Тз.о +Туп +Тиз = 0,84 + 0,172 + 0,17 + 0,14 = 1,32 мин - оперативное время;

Поб.от. = 7% - норматив времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, Прил. 6.1 [1].

Операция 035 Круглошлифовальная.

Тш.к. = Тп.з. + То + ( Ту.с. + Тз.о. + Туп + Тиз ) k + Ттех + Торг + Тот =

= 10 + 0,745 + ( 1,08 + 0.3+ 0,81 )*1,85 + 0,01 + 0,04 = 14,89 мин, где

Тп.з. = 10 мин, Прил. 6.8 [1];

То = 0,745 мин, Прил.1 [1];

Ту.с. + Тз.о. = 2•0,3+ 2•0,24 += 1,08 мин, Прил. 5.1 [1];

Туп. = 2•0,01 + 6•0,04 + 2•0,02 = 0,3 мин, Прил. 5.8 [1];

Тиз = 3•0,05 + 3•0,22 = 0,81 мин, Прил. 5.15, 5.16 [1];

Ттех = То + tn /Т= 0,745•2/150 = 0,01 мин - время на техническое обслуживание рабочего места, где

tn = 2 мин - время на одну правку шлифовального круга, Прил. 5.19 [1];

Т= 150 мин - период стойкости инструмента;

Торг = П/ 100 • ( То + Т у.с. + Тз.о. + Туп + Тиз ) = 1,2 /100 • ( 0,745 + 1,08 + 0,3 + 0,81 ) = 0,04 мин - время на организационное обслуживание рабочего места;

П = 1,2% - норматив времени на организационное обслуживание рабочего места;

Тот = То•Пот /100 = 0,745 • 5 / 100 = 0,04 мин - время на отдых и личные надобности;

Пот = 5% - норматив времени на отдых и личные надобности, Прил. 6.2 [1].

1.5.5 Расчет точности механической обработки

Определить суммарную погрешность обработки при чистовом точении вала для участка диаметром Ш8,4h11 и длине обработки l=28 мм на станке ТВ320.

Определить режимы резания

Глубина резания 1 мм; подача S = 0,13 мм/об

Исходя из условий обработки

Скорость резания V = 203,9 м/мин

Скорость вращения n = 2000 об/мин

Обработка производится резцом из твердого сплава Т30КИ

Погрешность, возникающая в результате упругих отношений звеньев технологической системы под действием сил резания (У).

У = max• Py max - min• Py min.

Где max, min - наибольшая и наименьшая податливость системы СПИД (мкм/кг)

Py max , Py min - наибольшие и наименьшие значения усилия резания (составляющие Py ).

Так как обрабатываемый вал ступенчатый, то его податливость может быть определена с достаточной точностью как податливость вала приведенного диаметра.

d1, d2, d3, d4 - диаметры ступеней вала;

l1, l2, l, l4 - длины соответствующих ступеней;

l - общая длина вала;

d1 = 5,92 мм l1 = 8 мм

d2 = 8 мм l2 = 28 мм l = 71,5 мм

d3 = 14 мм l3 = 2 мм

d4 = 13 мм l4 = 26,5 мм

d5 = 8 мм l5 = 7 мм

d=v(5.922•8+82•28+142•2+132•26,5+82•7) / 71,5=13,26 мм

Податливость системы определяется

сис = ст + заг.,

Податливость станка ст при установке вала в центрах

ст = суп + п.б..

суп, п.б. , з.б. - податливость суппорта, передней и задней бабок соответственно (мкм/кг).

l - длина заготовки

х - расстояние от левого торца детали до точки применения усилия РУ.,

ЗАГ = .

Е - модуль упругости, I - момент инерции

Отсюда:

сист = суп + п.б..+ .

Исходя из марки станка

суп =0,555 мкм/кг

п.б. =0,445 мкм/кг

з.б. =0,745 мкм/кг

Е = 2,1 * 104 кг/мм2

тогда

сист = 0,555 + 0,445.+ .

х = 0; x = 0,1l; x = 0,2l; x = 0,3l; x = 0,4l; x = 0,5l; x = l;

длина l = 71,5 мм;

значения х

Таблица 1.4 - Податливость системы

Значе ния x	0	0.1l	0.2l	0.3l	0.4l	0.5l	0.6l	0.7l	0.8l	0.9l	1l
сист мкм/кг	1.051	1.205	1.319	1.368	1.384	1.42	1.522	1.708	1.974	2.3	2.51

Из таблицы: max = 2,51 мкм/кг

min = 1,05 мкм/кг

Середина участка диаметром 8 мм, соответствует x = 0,2l податливость

0,2l = 1,319 мкм/кг

Радиальная составляющая усилия резания определяется по формуле:

Принимая, что предварительная обработка черновым обтачиванием определяется глубиной резания в пределах от tmin = 1,3 мм до tmax = 1,5 мм; при прочности материала от 70 до 75 кг/мм2; изменение износа от 0 до 1,5 мм тогда Py max = 530 Н

Py min = 380 Н

Наибольшая величина упругих отношений в случае обработки вала по всей длине определилось бы следующим образом

Уmax = max• Py max - min• Py min.

Уmax = 2,51*53-1,051*38=93,092 мкм

Определяем погрешность настройки станка на размер (Н).

Н = . где

р - погрешность регулирования резца при наладке на размер (мкм);

изм - погрешность измерения размера детали при настройке (мкм);

Кр и Ки - коэффициенты, учитывающие отклонение закона рассеивания р и изм - от нормального закона.

Н = .

Определяем погрешность возникающую в результате размерного износа инструмента (и).

Основное время обработки одной детали равно

Принимаем период стойкости резца Т = 120 мин, определяем количество деталей, обрабатываемых за период стойкости;

nC = .

Определяем путь резания при обработке nC деталей

Lд = V1 • tO •nC = 203,9 • 0,84 • 143 = 13573,56 м

Где V1 - скорость резания при обработке при рассматриваемом диаметре.

Участок начального износа LH = 1000 м.

И = .

где ИО - относительный размер износ резца для резца из сплава Т30К4

ИО = 3 мкм/км

И = .

Определяем погрешность, вызванную температурными деформациями технологической системой (Т).

Наиболее существенное влияние на данную погрешность оказывают температурные деформации резца (Тр) и температурные деформации обрабатываемой детали (Тд).

В результате общая температурная погрешность может быть определена по формуле:

Т = Тр + Тд

удлинение резца в условиях режимной работы определяется по формуле:

Тр = . где

m - величина полного удлиннения, соответствующая установившемуся тепловому движению.

tO - основное время обработки детали.

tПЕР - время перерыва (мин)

m =. где

С - постоянная величина

Lp - вылет резца (мм)

F - сечение резца (мм2)

ув - предел прочности обрабатываемого материала

t, S, V - режим обработки

С = 0,45; t = 120 мм

Lp = 40 мм S = 0,385 мм/об

F = 600 Н V = 203,9 м/мин

Тр = .

Температурная деформация обрабатываемой детали.

Тд =бRt = 0,000012•18•3,5 = 0,000756 мм

где б - коэффициент линейного расширения материала детали;

R - радиус обрабатываемой детали;

t - температура нагрева детали;

Средняя температура нагрева детали:

t = . где

Q - количество тепла, идущего на нагрев детали (кДж);

C - удельная теплоемкость материала детали (кДж/кг*град).

у - удельный вес материала детали (кг/дм3)

Vд - объем детали дм3.

Q = . где

Pz - вертикальная составляющая усилия резания (кг);

V - скорость резания (м/мин);

tO - основное время обработки (мин)

- количество тепла в процентах, идущего на нагрев детали.

Pz = 1060 Н; V = 203,9м/мин; = 10% tO = 1,8 мм

Q=10

Q = 10•1060•203,9•1,8 / 42700=5,049 кДж

Определяем температурную деформацию обрабатываемой детали:

ТД = 0,756 мкм

Общая температурная погрешность будет равна:

Т = Тр + Тд = 29,118 + 0,756 = 29,874 мкм

6. Определяем погрешность формы детали, вызываемые геометрическими неточностями станка.

Сф = 2•12•28/300=2,24 мкм

7. Суммарная погрешность:

??=2v(в2y+?2Н+3?2u+3?2T) + Сф=

=v(93,0922+30,3922+3•602+3•29,8742)+2,24=104мкм.

Т.к. ?? < Td (104 мкм < 220 мкм) - условие точности обработки выполняется.

1.6 Выводы

В результате проделанной работы была дана качественная и количественная оценка детали, выбрана заготовка, а также режущий инструмент и мерительный инструмент, подобрано необходимое оборудование. Произведен расчет режимов резанья и точности механической обработки. Произведены технико-экономические расчеты вариантов производства

Заключение

В данном курсовом проекте был спроектирован технологический процесс механической обработки детали - вал кухонной бытовой машины.

В результате проектирования проведён анализ технологичности вал, разработаны маршрут обработки детали, обоснован выбор оборудования, режущего и мерительного инструмента, рассчитаны режимы резания, припуски и межоперационные допуски на размеры детали.

Кроме того спроектирована технологическая оснастка с описанием конструкции и принципа работы приспособления для фрезерования лысок.

Разработаны чертежи детали, приспособления и эскизы технологических наладок на операции.

Учитывая мелкосерийный тип производства, в курсовом проекте применено универсальное технологическое оборудование, позволяющее обрабатывать широкую номенклатуру изделий.

Список использованных источников

1. Алексеев, Г.А. Расчет и конструирование режущего инструмента [Текст]/ Г.А.Алексеев, В.В.Аршинов, Е.А. Смольников. - М.: Машгиз, 1951.-370с.

2. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков [Текст]/ М.А. Ансеров.- М.: Машиностроение, 1973.-652с.

3. Барановский, Ю.В. Режимы резания: справочник [Текст]/ Ю.В. Баранов-ский. - М.: Машиностроение, 1972.-480с.

4. Баранчиков, В.И. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов [Текст]/ В.И.Баранчиков, А.В. Жариков, Н.Д. Юдина, А.Н.Садыков. - М: Машиностроение, 1990г. - 400с.

5. Болотин, Х.Л. Станочные приспособления [Текст]/ Х.Л. Болотин, Ф.П. Костромин. - М: Машиностроение, 1973г.-215с.

6. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование и технология машино-строения [Текст]/ А.Ф.Горбацевич, Д.Г. Шкред. - Минск: Высшая школа, 1983. - 350с.

7. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков: справочник [Текст]/ А.К. Горошкин. - М.: Машиностроение, 1979.-303с.

8. Гусев, А.А. Технология машиностроения (специальная часть): учебник для машиностроительных вузов [Текст]/ А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов.- М.: Машиностроение, 1986.-480с.

9. Климов, В.Н. Справочник инструментальщика-конструктора [Текст]/В.Н. Климов, А.С. Лернев, М.Д. Пекорский, Л.Н. Смирнов; под ред. М.А. Шлеймович. - М.: Машиностроение 1958. - 280с.

10. Сидоркин, В. Я. Проектирование технологической оснастки: учебное пособие / В.Я. Сидоркин, В.З. Зверовщиков, В.А. Скрябин.- Пенза: Изд-во Пенз. политехн. ин-та, 1992.-116с.

11. Скрябин, В.А. Основы производства деталей бытовых машин и приборов: методическое указание к курсовому проектированию [Текст]/ В.А.Скрябин, Ю.В.Рыбаков, В.В. Ершов.- Пенза: ИИЦ ПГУ, 2002. - 22с.

12. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. [Текст]/ под ред. А. Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656с.

Размещено на Allbest.ru