Основы NC-программирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Владимирский Государственный Университет

Факультет: Механико-технологический

Специальность: Технология машиностроения

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: Проект производственного участка механической обработки деталей бормашин с разработкой технологического процесса изготовления детали «Корпус». Программа выпуска 5450 штук в год

Студентка: Хлынина Е.В.

Руководитель проекта:

Шинаков И.В.

2010

Задание на дипломный проект

Студентке Хлыниной Е.В.

1.Тема проекта: Проект производственного участка механической обработки деталей бормашин с разработкой технологического процесса изготовления детали «Корпус». Программа выпуска 5450 штук в год

Утверждена приказом по университету №86/4 от 16.02.2010г

2. Срок сдачи студентом законченного проекта 25.05.2010г.

3. Исходные данные к проекту: Чертёж детали «КОРПУС», программа выпуска, справочная, научно-техническая и методическая литература.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):Задание; Введение; 1.Общая часть; 2.Технологическая часть;3. Патентные исследования; 4. Научно-исследовательская часть; 5. Разработка управляющей программы; 6. Организационная часть; 7.Безопастность и экологичность; 8.Экономическая часть; Заключение; Список использованной литературы; Приложения.

Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей): Технологические наладки -2л;Патентная обзор-1л;Научные исследования-2л; Управляющая программа-1л; Циклы механической обработки -2 л., План участка-1л;Технико-экономические показатели участка-1л. Рабочая зона и движения в многофункциональном станке с ЧПУ - 1л.

Итого: 11 листов (формата А1)

5. Консультанты:

По экономической части: Ефремова Т.С.

По безопасности и экологичности: Бабичева Е.И.

Дата выдачи задания 10.01.2010г.

Научный руководитель Шинаков И.В.

Задание приняла к исполнению Хлынина Е.В.

Оглавление

Введение

1. Общая часть

1.1 Исходные данные для проектирования

1.2 Характеристика детали

2. Технологическая часть

2.1 Определение типа производства

2.2 Обоснование выбора метода получения заготовки

2.2.1 Рекомендации по выбору метода получения заготовки

2.2.2 Расчёт массы детали и заготовки

2.2.3 Экономическое обоснование выбора заготовки

2.3 Анализ технологичности конструкции детали

2.3.1 Качественная оценка технологичности

2.3.2 Количественная оценка технологичности

2.4 Выбор схемы базирования

2.5 Разработка технологического маршрута и выбор оборудования

2.6 Расчет припусков на механическую обработку

2.7 Расчёт режимов резания

2.8 Нормирование технологической операции

3. Патентные исследования

3.1 Задание на проведение патентного поиска

3.2 Патентный обзор

4. Научно-исследовательская часть. Исследования режущего инструмента с покрытиями

4.1 Контактные процессы при резании инструментами с покрытием

4.2 Влияние покрытия на процесс наростообразования

4.3 Формирование поверхностного слоя деталей инструментом с покрытием

5. Разработка управляющей программы обработки детали

5.1 Характеристика детали с позиции подготовки УП

5.2 Использование программного обеспечения SINUMERIK 810/840D

5.3 Подбор режущих инструментов и его кодирование

5.4 Программирование обработки

6. Организационная часть

6.1 Исходные данные на проектирование механического участка

6.2 Расчет количества единиц оборудования и площади, занимаемые участком токарных станков с ЧПУ

6.3 Расчет площади участка

6.4 Определение состава и численности работающих на участке многофункциональных токарных станков с ЧПУ

6.5 Планировка участка

7. Безопасность и экологичность

7.1 Общее положение

7.2 Методы и средства защиты

8. Экономическая часть

8.1 Определение величины инвестиций в основные фонды

8.2 Определение численности рабочих по категориям

8.3 Расчет фонда заработной платы

8.4 Расчет себестоимости продукции

8.5 Составление сметы затрат на производство

8.6 Расчет полной себестоимости и цены на деталь и комплект

8.7 Расчёт нормируемых оборотных средств

8.8 Технико-экономические показатели проектируемого цеха

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Достижениями последних десятилетий в области технологии механической обработки изделий являются комплексная автоматизация производства, значительное повышение точности и производительности технологических операций. Большая роль в этом принадлежит металлорежущему оборудованию с числовым программным управлением (ЧПУ), которое существенно превосходит оборудование с ручным управлением по важнейшим техническим, технологическим и экономическим показателям. Станки с ЧПУ - это результат объединения достижений в области технологии машиностроения, кибернетики, математики, электроники и других фундаментальных и прикладных наук.

Станки с ЧПУ стремительно развиваются не только в плане конструктивного совершенствования, позволяющего существенно повысить их статическую, динамическую жесткость, виброустойчивость, точность функционирования, производительность и др., но и в направлении создания эффективного программного обеспечения.

Ведущие мировые станкостроительные компании выпускают современное многофункциональное металлорежущее оборудование с числовым программным управлением, позволяющее с высокой производительностью и точностью выполнять на одном станке большое количество самых разнообразных технологических переходов. Так, многофункциональные токарные станки с ЧПУ позволяют выполнять не только точение, растачивание сложных поверхностей, сверление осевых отверстий, но и фрезерование самых разнообразных по форме и размерам поверхностей, сверление и нарезание различных видов резьб и их комбинаций как параллельно, так и перпендикулярно к оси детали.

В современных многофункциональных станках с ЧПУ реализован один из основных научных принципов теории базирования, обеспечивающих минимальные погрешности механической обработки, когда деталь полностью обрабатывается за одну установку. Для этой цели в последних моделях многофункциональных токарных станков применяют два шпинделя: главный шпиндель и противошпиндель, а кроме этого, режущий инструмент обеспечивают главным движением резания, а главный шпиндель - движением круговой подачи. Современные многофункциональные токарные станки - это новый высокоэффективный вид оборудования, на котором выпускаются самые сложные и высокоточные изделия.

Для обслуживания этого оборудования требуются технологи - программисты, способные с использованием компьютерных технологий разрабатывать управляющие программы для обработки самых различных по форме и размерам деталей. Наилучший результат может быть достигнут при грамотной эксплуатации этого вида оборудования, а для этого необходимы квалифицированные наладчики, операторы и технологи - программисты. Последние призваны решать вопросы технологической подготовки применительно к этому типу оборудования.

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии и производства. Важно качественно, дешево и в заданные сроки с минимальными затратами труда изготовить машину, применив современные высокопроизводительное оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства.

Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационных качеств машин и для технологичности производства. Решение вопросов точности должно быть компетентным. Так, повышение точности изготовления заготовок снижает трудоёмкость механической обработки. В свою очередь повышение точности механической обработки сокращает трудоёмкость сборки. Особое значение имеет точность при автоматизации производства. С развитием автоматизации производства проблема получения продукции высокого качества становится всё более актуальной.

Создание непрерывных производств с их полной автоматизацией обуславливается включение в потоки механической обработки и сборки разнородных технологических процессов. Это определяет комплектность технологии машиностроения и тесную связь различных технологических областей.

Целью дипломного проекта является совершенствование технологического процесса механической обработки детали на основании выбора прогрессивных станков с ЧПУ, наиболее оптимальной заготовки, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, а также разработка производственного участка.

1. Общая часть

1.1 Исходные данные для проектирования

Исходные данные для разработки технологического процесса механической обработки детали «Корпус» включают в себя:

1. Базовую информацию;

2. Справочную информацию;

3. Нормативно-техническую информацию;

4. Научно-техническую литературу;

5. Периодическую и патентную литературу.

Базовая информация - это информация, которая собирается в условиях базового завода. Сюда входит рабочий чертеж детали с техническими требованиями и техническими условиями; программа выпуска N, в моем случае равна 5450 штук в год;

В справочную информацию входит информация, содержащаяся в справочниках ТМС, нормировщика, металлиста, конструктора и т.д.; каталоги, выпускаемые предприятиями РФ и зарубежными фирмами.

В нормативно-техническую информацию входят ГОСТы, стандарт СЭВ, стандарты РФ, машиностроительные нормы, стандарты предприятий и др.

Научно-техническая литература - это монографии, научные статьи, диссертации, журналы «Вестник машиностроения», «Машиностроитель» и др. Патентная литература - это совокупность авторских свидетельств, конвенционных заявок и патентов. Обычно публикуются в бюллетенях «Открытия, изобретения, образцы и товарные знаки», а также в бюллетенях стран мира. Кроме этого исходными данными являются трудоемкость и станкоемкость операций механической обработки детали «КОРПУС», необходимые при расчете механического участка; номенклатура изделий, изготовляемых на участке; действительный фонд рабочего времени оборудования F=2007 часов в год при работе в 1 смену; число смен работы предприятия - 1 смена.

1.2 Характеристика детали

Деталь является телом вращения и представляет собой трубчатый вал именуемый «КОРПУС», который входит в состав бормашины, используемой в медицине (рис.1.1).



Рис. 1.1. Чертеж детали «Корпус»

В виду высоких требований по точности изготовления и качества поверхности предъявляемой к данному изделию, было принято решение изготавливать его на станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Таким станком является многофункциональный токарный станок EMCO CONCEPT TURN 155, производства Австрия. Обработка данной детали на таком станке невозможна без разработки управляющей программы и решения ряда технологических вопросов, используемая система числового программного управления носит название siemens sinumerik 840d, страна изготовитель - германия. данная система имеет возможность контурной обработки с её графической визуализацией на дисплее СЧПУ.

Перед разработкой рабочей управляющей программы детали «Корпус» следует решить технологические вопросы. Выбираем схему базирования и закрепления заготовки; анализируем, нужна ли одна или две установки заготовки; намечаем последовательность обработки каждой поверхности; составляем технологический маршрут; подбираем необходимый режущий инструмент и распределяем его по рабочим позициям в револьверной головке. При решении этих вопросов необходимо постоянно иметь в виду требуемую точность каждой рассматриваемой поверхности и как эту точность будем обеспечивать. При решении технологических вопросов руководствуемся научными положениями технологии машиностроения, касающимися принципов базирования, суммарной погрешности обработки и др.

Для решения технологических вопросов рекомендуется параллельно разрабатывать как минимум два варианта выполнения технологической операции. На основе анализа и расчета ожидаемой точности обработки получаем результаты для каждого варианта, сравнение которых позволит выбрать лучший вариант. Сравнение вариантов необходимо проводить не только с позиции ожидаемой точности обработки, но и производительности технологической операции. Это позволит экономить машинное и вспомогательное время на обработку, а, следовательно, уменьшить себестоимость выполнения операции.

Анализируя рабочий чертеж корпуса приходим к выводу, что его будем выполнять с одной установки и закрепления заготовки. Для обработки наружных поверхностей выбираем проходные упорные резцы, а для обработки внутренних цилиндрических поверхностей - расточные резцы. Для обработки криволинейного паза применяем концевую фрезу, координатный поворот главного шпинделя вокруг оси С, и приводной шпиндель револьверной головки и осевую подачу концевой фрезы в направлении, параллельном оси Z). Как следует из сказанного обработка криволинейного паза обеспечивается в результате трех формообразующих движений: главное движение осуществляет режущий инструмент, установленный в револьверной головке, при этом главный шпиндель освобождаем от вращательного движения резания. Вместо этого главному шпинделю сообщаем движение круговой подачи относительно оси Z заготовки.

Заданную точность размеров корпуса обеспечиваем точной привязкой вершины резцов и оси фрезы к системе координат программы, которую выбираем в плоскости, совпадающей с правым торцом корпуса, а начало системы координат программы лежит на оси вращения заготовки (оси Z). Точность размера по ширине паза обеспечиваем подбором фрезы соответствующего диаметра. Технологические требования к пространственному расположению одних поверхностей корпуса относительно других обеспечиваем обработкой всех поверхностей заготовки за одну установку. После предварительной и окончательной обработки поверхностей корпуса деталь отрезаем, для чего в комплект режущих инструментов включаем также отрезной резец.

Химический состав, физические и механические свойства материала:

Деталь корпус изготавливается из дюралюминия Д16Т ГОСТ 4784-97.

Таблица 1.1 Химический состав Д16Т ГОСТ 4784-97.

Сu	Mg	Mn	Si	Fe
3,8 - 4,9	1,2 - 1,6	0,3 - 0,9	0,5	0,5

Таблица 1.2 Механические свойства СЧ 20 ГОСТ 1412-85

Марка материала	Плотность 1000 кг/м3	Предел прочности при растяжении МпА, в	Модуль упругости ГпА	Удельная жёсткость ГпА	Удельная прочность МпА	Предельная текучесть МпА	Относительное удлинение %	Температура плавления t
Д16Т	2,78	490	70	25	175	390	23-11	660

2. Технологическая часть

2.1 Определение типа производства

Тип производства зависит от габаритов, массы и годового объема выпуска изделий.

Тип производства и соответствующие ему формы организации труда определяют характер технологического процесса. Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о., который представляет собой отношение всех различных механических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением (участком цеха) в течение месяца, к числу рабочих мест,

,

где - суммарное число различных операций; Р - явочное число рабочих мест, на которых выполняются различные операции.

Согласно ГОСТ 14.004-74 принимаются следующие коэффициенты закрепления операций:

- для массового производства;

- для крупносерийного производства;

- для среднесерийного производства;

- для мелкосерийного производства;

- для единичного производства.

Прежде чем вычислить коэффициент закрепления операций, рассчитывают количество станков, потребных для выполнения конкретной операции, по формуле:



где - объём выпуска деталей в год, .;

- количество станко - часов (станкоёмкость), ст.ч.;

- годовой фонд времени работы станка, .;

- средний коэффициент использования оборудования, .

Расчетное число станков округляем до ближайшего целого числа, в результате получаем принятое число станков (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Определение коэффициента закрепления операций

№ опер.	Наименование операции	, ст.ч.	, шт.	, шт.		О
1	2	3	4	5	6	7
005	Токарная с ЧПУ	10,84	0,61	1	0,61	1,31
010	Отделочно-зачистная	1	0,05	1	0,05	16
015	Контрольная	1,1	0,06	1	0,06	13,3
020	Гальваническая	2,15	0,12	1	0,12	6,6
025	Контрольная	1,1	0,06	1	0,06	13,3
Итого		16,19		5		56

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяем по формуле

.

Вычисляем (см. табл. 2.1). Тип производства среднесерийный, так как коэффициент закрепления операций - для среднесерийного производства.

Такт выпуска деталей определяется по формуле:

.

2.2 Обоснование выбора метода получения заготовки

2.2.1 Рекомендации по выбору метода получения заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Заготовка - это полуфабрикат, поступающий на механическую обработку. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Правильно выбрать заготовку - это значит определить рациональный метод ее получения с обеспечением физико-механических свойств материала, установить припуски на обрабатываемые поверхности, указать размеры заготовки и установить допуски на неточности их изготовления. Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все эти исходные данные, так как между ними существует тесная связь. Окончательное решение можно принять только после экономического расчета себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

Механической обработке на станках подвергаются заготовки из проката, отливок, поковок и штамповок. Заготовки из проката (круглого, квадратного, шестигранного) применяются для деталей, по конфигурации приближающихся к какому-либо виду данного проката, когда нет значительной разницы в поперечных сечениях детали и когда можно при получении окончательной ее формы избежать снятия большого количества металла. Штампованные заготовки применяются в том случае, если по производственной программе требуется значительное количество их, т. е. в крупносерийном и массовом производстве, так как для изготовления таких заготовок необходимы дорогостоящие штампы. Корпусные детали получают литыми или сварно-литыми. Сварно-литые применять целесообразно, когда при изготовлении цельнолитой заготовки наблюдается большой литейный брак из-за не технологичности конструкции, когда лишь отдельные части заготовки, работающие в особо трудных условиях, требуют применения более дорогих металлов или сложной обработки. Фасонные корпусные детали, работающие под давлением и испытывающие большие напряжения, изготавливают литым способом. Исходя из выбранного типа производства (среднесерийное) и технических требований, которые предъявляют к готовому изделию, деталь типа - корпус целесообразно получать с помощью литья под давлением. В данном случае материалом корпуса является алюминиевый сплав Д16Т.

2.2.2 Расчёт массы детали и заготовки

Массу детали и заготовки рассчитываем по известной плотности материала, из которого они изготовлены, и объема, т.е.:

,

где - плотность материала, для Д16Т = 2,78 г/см³; V - объем детали.

Находим объемы ступеней, из которых состоит деталь (заготовка). Для этого корпус (заготовку) разделяем на отдельные стандартные ступени (тела вращения). После подсчета объёмов отдельных ступеней приступаем к определению Vдет. :

, .

,

Данный расчет проверяем с помощью системы автоматизированного проектирования КОМПАС 3D, построенная МЦХ модель подтверждает правильность расчёта.



Рис.2.1 3D-заготовка

При расчете массы заготовки учитывался объём только некоторой части заготовки т. к. та часть, за которую происходит зажим в 3-х кулачковом самоцентрирующемся патроне нельзя назвать отходом.

На рис. 2.2 представлен эскиз, по которому рассчитывался объем и массу заготовки для детали «КОРПУС».

Рис.2.2. 2D-чертёж заготовки

Данные расчётов массы заготовки и детали по построенной МЦХ модели в САПР КОМПАС 3D,полностью совпали с расчётом методом объёмов ступеней.

На основании полученной массы детали и заготовки производим расчёт коэффициента использования материала Ким:

Ким = Мдет/Мзаг=0,024кг/0,036кг=0,66.

Где, Мдет- масса детали.

Мзаг- масса заготовки.

Для наглядного преимущества данного метода получения заготовки(литьё под давлением) над другими методами(прокат) произведём расчет Ким для проката со сквозным отверстием(трубы):

Масса заготовки по построенной модели МЦХ в САПР КОМПАС 3D=97,7г.

Ким = 0,024кг/0,097кг=0,24 - данный коэффициент показывает очень большой расход материала на единицу изделия, следовательно, использовать его невыгодно.

2.2.3 Экономическое обоснование выбора заготовки

При выборе способа получения заготовок рассмотрим два варианта: деталь изготавливается из проката, и рассмотрим метод получения заготовки горячей штамповкой в закрытых штампах. Предпочтение следует отдавать заготовке, характеризующейся лучшим использованием материала и меньшей стоимостью.

1-й способ. Деталь изготавливается из проката, затраты на заготовку определяются по его массе и массе сдаваемой стружки.

M = Q S - (Q - q) S / 1000 ; руб.

где Q- масса заготовки, кг;

q- масса готовой детали, q= 1,9 кг;

S_отх- цена 1тонны отходов, S_отх=19500 руб./тонну;

S- цена 1 кг материала заготовки; S=195 руб./кг.

Q=0,097кг

Ким = 0,25

Подставив значения, получим:

M =0,097·195-(0,097-0,024)·19500 /1000 = 17,4 руб.

2-й способ. Заготовку получают литьём под давлением.

Стоимость заготовки, получаемой методом литья под давлением, можно определить по формуле:

где Ci - базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.; Ci = 300000 руб./тонна;

kт,kс,kв,kм,kп -коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала, и объема производства заготовок.

Определяем массу заготовки: Q=0,036кг

Ким = Qдет /Qзаг= 0,024 / 0,036 = 0,705

Sзаг =[(300000/1000)·0,036·1·1·1·1,21· 1]-(0,036-0,024)·(19500/1000) = 12,14 руб.

Вывод: Прокат (труба), стоимость одной заготовки равна 17,4руб. Из 1 тонны материала (стоимость 195000р) можно получить 10309 заготовок. Литьё под давлением, стоимость 1 заготовки =12,14р, из 1 тонны материала (стоимость 300000р) можно получить 27778 заготовок для детали «КОРПУС». Результаты расчётов наглядно показывают выгодность использования такого метода получения заготовок, как литьё под давлением, вследствие этого применяем данный метод.

2.3 Анализ технологичности конструкции детали

Оценку технологичности конструкции будем определять по ряду показателей: количественным и качественным. При качественной оценке технологичность носит описательный характер, без использования численных значений показателей. Количественная оценка технологичности сопровождается расчетом ряда коэффициентов, имеющих численное значение.

Конструкция детали технологична, если она обеспечит простое и экономичное её изготовление с минимальными затратами и требуемой производительностью. В соответствии с ГОСТ 14.301-83 разрабатывают технологические процессы для деталей, конструкции которых отработаны на технологичность. При отработке детали на технологичность необходимо проанализировать материал детали, виды и методы получения заготовки, технологические методы и виды механической обработки, сборки, монтажа, контроля, испытаний, возможность использования типовых малоотходных, энергосберегающих технологий. Необходимо дать качественную и количественную оценку технологичности конструкции детали. Качественная оценка характеризует конструкцию детали обобщенно, без численного значения показателя технологичности и дается на основании личного опыта технолога. Количественная оценка технологичности конструкции детали выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности. В качестве количественных показателей рассматриваются коэффициенты использования материала, точности, шероховатости и др. По результатам анализа технологичности детали делается вывод об уровне технологичности и в случае, если деталь не технологична, необходимо предложить конкретные пути повышения ее технологичности с приведением и описанием схем изменения конструкции детали и подробным мотивированным обоснованием принятого решения.

2.3.1 Качественная оценка технологичности

При тщательном изучении чертежа детали было отмечено, что он содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы и сечения, четко объясняющие ее конфигурацию. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от геометрических форм, а также взаимного расположения поверхностей. Чертеж содержит необходимые сведения о материале детали - Д16Т, которая не вызывает затруднений при обработке. Применяемый материал позволяет корпусу выполнять свое служебное назначение. Поэтому, этот материал характеризуется положительными свойствами и не снижает технологичность детали.

2.3.2 Количественная оценка технологичности

В качестве количественных показателей рассматриваются коэффициенты использования материала, точности, шероховатости.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

где - масса заготовки, кг, - масса готовой детали;

Расчет коэффициента точности выполняем для «корпуса». Коэффициент точности является относительно часто используемым показателем технологичности конструкции и определяется по ГОСТ 14202-73.

Расчетная формула коэффициента точности имеет вид

,

где ТСР - средний квалитет точности обработки поверхности изделия, определяется по формуле (см. стр. 12 [3]) :

,

где ni - число размеров детали соответствующего квалитета точности Ti.

Параметры по точности сводим в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1 Определение коэффициента точности

Ti	ni	Ti ni
6	5	30
7	1	7
12	5	60

;

;

.

1. Если - деталь не технологична;

2. Если - деталь средней технологичности;

3. Если - деталь технологична.

ВЫВОД: Коэффициент точности удовлетворяет нормативному, т.к.

КТ = 0,88 > 0,85 (КТ.НОРМ 0,85). Деталь технологична.

Рассчитываем коэффициент шероховатости для «корпуса».

Коэффициент шероховатости КШ определяется по ГОСТ 14202-73 и принимается в пределах от 0 до 1.

,

где ТШ.СР - средняя шероховатость, определяется по формуле:

,

где ni - количество поверхностей соответствующей шероховатости TШi.

Параметры по шероховатости сводим в таблицу 2.3.2.

Таблица 2.3.2 Определение коэффициента шероховатости

ТШi	ni	ТШi ni
5класс (3,2)	5	25
6класс (1,6)	3	18
7класс (0,8)	4	28
8класс (0,4)	2	16
9класс (0,2)	2	18

;

;

.

Деталь технологична, так как удовлетворяет неравенство .

2.4 Выбор схемы базирования

Схема базирования и закрепления, технологические базы, опорные и зажимные элементы и устройства приспособления должны обеспечивать определенное положение заготовки относительно режущих инструментов, надежность ее закрепления и неизменность базирования в течение всего процесса обработки при данной установке. Поверхности заготовки, принятые в качестве баз, и их относительное расположение должны быть такими, чтобы можно было использовать наиболее простую и надежную конструкцию приспособления, удобство установки, закрепления, открепление и снятие заготовки, возможность приложения в нужных местах сил зажима и подвода инструментов.

В качестве технологических баз следует применять поверхности достаточных размеров, тем самым обеспечивается большая точность базирования и достаточная сила закрепления заготовки в приспособлении. Если у заготовки обрабатываются все поверхности, то в качестве технологической базы для первой операции следует применять поверхности с наименьшим припуском.

При выборе баз следует учитывать основные принципы базирования. В общем случае, полный цикл обработки детали от черновой операции до отделочной производится при последовательной смене комплектов баз. Однако с целью уменьшения погрешности и увеличения производительности обработки деталей нужно стремиться к уменьшению переустановок заготовки при обработке.

При выборе баз следует иметь в виду, что наибольшая точность базирования на всех операциях механической обработки достигается при условии базирования на одни и те же поверхности, то есть при соблюдении принципа постоянства баз. При чистовой обработке также рекомендуется соблюдать принцип совмещения (единства) баз, согласно которому, в качестве технологических базовых поверхностей используются технологические, конструкторские и измерительные базы. При совмещении технологической и измерительной базы погрешность базирования равна нулю. Назначаем базы:

Схема базирования и закрепления заготовки на операции механической обработки приведена в Табл. 2.4.1

Таблица 2.4.1

Наименование операции	Технологические базы используются, как при обработке детали	Схема базирования
1	2	3
005. Токарная с ЧПУ	Устанавливается в 3-х кулачковый самоцентрирующий патрон. Базируется по наружному диаметру с упором в торец.

2.5 Разработка технологического маршрута и выбор оборудования

Для обеспечения наибольшей жесткости технологической системы при обработке корпусных тонкостенных деталей необходимо определить рациональную последовательность обработки отдельно взятых поверхностей: резьб, отверстий, пазов и др.

Обработка корпуса производится на многофункциональном токарном станке с ЧПУ модели Turn 155 фирмы EMCO, оборудованном дополнительной осью С и приводным режущим инструментом инструментами.

В соответствии с разработанной технологией, поверхности корпуса обрабатывали в последовательности:

· Подрезка торца, обработка наружной цилиндрической поверхности, подрезка торца бурта с правой стороны.

· Обработка внутренней цилиндрической поверхности.

· Обработка канавок на внутренней цилиндрической.

· Обработка канавок на наружной цилиндрической поверхности.

· Нарезание резьбы на внутренней цилиндрической поверхности.

· Нарезание резьбы на наружной цилиндрической поверхности перед буртом.

· Фрезерование криволинейного паза.

· Наружная обработка цилиндрической поверхности за буртом.

· Нарезание резьбы на наружной цилиндрической поверхности перед за буртом.

· Отрезка заготовки.

Технологический маршрут механической обработки корпуса и оборудование, используемое для его реализации, приведены в табл.

Таблица 2.5.1

Номер и содержание операции	Оборудование	Базы	Приспособление	Реж. инструмент	Мер. инструмент
1	2	3	4	5	6
1. Токарная с ЧПУ (005) Обработать внутренние и наружные поверхности, нарезать резьбы, фрезеровать паз, отрезать	Многофункциональный токарный станок TURN 155	Наружная поверхность и торец	3-х кулачковый сомоцентрирующий патрон	Резцы: проходной, расточной, отрезной, резьбовой, концевая фреза	-
2. Отделочно-зачистная (010) Зачистить поверхности, притупить кромки	Зенковка. Верстак.	-	-	Зенковка, шабер	-
3.Контрольная (015) Измерить деталь	Стол контролера	-	-	-	Штангенциркуль, нутрометр, микрометр
4.Гальваническая (020) Нанести покрытие	Гальваническая линия	-	-	-	-
5. Контрольная (025) Измерить деталь	Стол контролера	-	-	-	Штангенциркуль, нутрометр, микрометр.

2.6 Расчет припусков на механическую обработку

Припуск на механическую обработку - это слой материала, подлежащий удалению в процессе обработки. Припуск назначается на все поверхности, подлежащие механической обработке, с целью удаления поверхностного слоя металла и придания детали степени точности размерам и чистоты, обусловленных техническими условиями детали.

Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков (РАМОП).

ГОСТы и таблицы позволяют назначить припуски независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода материала и трудоемкости изготовления детали.

Расчетно-аналитический метод определения припусков на обработку предусматривает расчет припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали (промежуточные припуски), их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет промежуточных размеров, определяющих положение поверхности, и размеров заготовки. Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе. Промежуточные размеры, определяющие положение обрабатываемой поверхности, и размеры заготовки рассчитывают с использованием минимального припуска.

Применение расчетно-аналитического метода определения припусков сокращает в среднем отход металла в стружку по сравнению с табличными значениями, создает единую систему определения припусков на обработку размеров детали по технологическим переходам, способствует повышению технологической культуры производства.

Минимальный, номинальный и максимальный припуски на обработку рассчитывают следующим образом.

1 Минимальный припуск:

zi min=(Rz+h)i-1+i-1+i;

где Rzi-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);

_i-1 - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) и в некоторых случаях отклонения формы поверхности (отклонения от плоскостности, прямолинейности) на предшествующем переходе;

_i - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

2 Номинальный припуск на обработку поверхностей:

наружных:

zi=zi min+eii-1+eii;

2zi=2zi min+eiDi-1+eiDi;

внутренних

zi=zi min+ESi-1-ESi;

2zi=2zi min+ESDi-1-ESDi,

где ei_i-1, ei_Di-1, ei_i, ei_Di - нижние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах;

ES_i-1, ES_Di-1, ES_i, ES_Di - верхние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах;

eiDi-1, eiDi, ESDi-1, ESDi - размеры, относящиеся к диаметральным.

3 Максимальный припуск на обработку поверхностей:

наружных

zi max=zi min+TDi-1+TDi;

2zi max=2zi min+TDi-1+TDi;

внутренних

zi max=zi min+Tdi-1+Tdi;

2zi max=2zi min+Tdi-1+Tdi,

где Tdi-1, TDi-1 - допуски размеров на предшествующем переходе;

Tdi-1, TDi - допуски размеров на выполняемом переходе.

Максимальные припуски и припуски для технологических целей (уклоны, напуски, упрощающие конфигурацию заготовки) принимают в качестве глубины резания и используют для определения режимов резания (подачи, скорости резания) и выбора оборудования по мощности.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам. Промежуточные расчетные размеры устанавливают в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки, путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков. Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам определяют путем округления в сторону увеличения (уменьшения) расчетных размеров. Наибольшие (наименьшие) предельные размеры определяют путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

Предельные значения припусков zmax определяют как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и zmin как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

Общие припуски zo max и zo min определяют как сумму промежуточных припусков на обработку:

zo max=zi max;

zo min=zi min.

4 Правильность проведенных расчетов проверяют по формулам:

zi max-zi min=Ti-1-Ti;

2zi max-2zi min=TDi-1-TDi;

zo max-zo min=Tз-Tд;

2zo max-2zo min=TDз-TDд,

где Ti-1, TDi-1 - допуски размеров на предшествующем переходе;

Ti, TDi - допуски размеров на выполняемом переходе;

Tз, TDз - допуски на заготовку;

Tд, TDд - допуски на деталь.

Наименование детали - корпус.

Технологический маршрут обработки отверстия ш16(+0,015-0,005) мм и наружной поверхности ш21(-0,020-0,041) мм состоит из двух операций: черного и чистового растачивания, выполняемых при одной установке обрабатываемой детали. Заготовка базируется на данной операции на торец, наружную поверхность и прижимается тремя кулачками. Схема установки при обработке ясна из рис. 2.3

Рис.2.3 Схема базирования заготовки.

Расчет припусков на обработку отверстия ш16(+0,015-0,005), ведем путем составления табл. 3, в которую последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстий.

Порядок этого расчета заключается в следующем:

1) Записываем в табл. 2.6.1 технологические переходы обработки в порядке последовательности их выполнения по каждой поверхности от черновой заготовки до окончательной обработки.

2) Записываем значения Rz, h, и . Суммарные отклонения расположения поверхности для заготовки типа - тела вращения:

;

где - отклонение расположения отверстия относительно технологической базы, мм; - перекос отверстия, мкм. на 1мм

.

а) для внутренней поверхности ш16(+0,015-0,005) мм:

.

Для определения промежуточных значений припусков на механическую обработку воспользуемся формулой

,

где kУ - коэффициент уточнения формы

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового растачивания при для внутренней поверхности ш16(+0,015-0,005) мм:

мкм.

Погрешность установки при черновом растачивании отверстия ш16(+0,015-0,005) мм

,

где - погрешность базирования, мкм; - погрешность закрепления, мкм; - погрешность приспособления, мкм.

Пользуясь укрупненными расчетами точности обработки, определяем погрешность установки при черновом растачивании мкм.

Остаточная погрешность установки при получистовом растачивании

_,

где - погрешность индексации, т.к. черновое и получистовое растачивание производится в одной установке, то .

мкм.

3) На основании записанных в таблице данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков , пользуясь основной формулой:

,

где - высота неровностей профиля на предшествующем переходе; - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой); - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) и в некоторых случаях отклонения формы поверхности (отклонения от плоскостности, прямолинейности на предшествующем переходе); - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

4) Заполняем графу «Расчетный минимальный размер» , начиная с конечного, в данном случае чертежного, размера последовательным вычитанием расчетного минимального припуска каждого перехода.

5) Принимаем значения допусков Td каждого перехода по таблицам в соответствии с классом точности того или иного вида обработки.

Так, для получистового растачивания значение допуска составляет 20мкм (чертежный размер); для чернового растачивания Td = 130мкм по (табл. 10 главы 4 [5]) (для Н11); допуск на отверстие и наружную поверхность в отливке по ГОСТ 2009-55 составляет Td = 130мкм.

6) В графе «Предельный размер» наибольшее значение получаем по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры определяем из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходов.

7) В графе «Предельный припуск» минимальные предельные значения припусков определяем из разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения - соответственно из разности наименьших предельных размеров.

8) Определяем общие припуски и , суммируя промежуточные припуски на обработку.

9) Определяем общий номинальный припуск

,

.

10) Проверим правильность произведенных расчетов по формулам:

_,

.

Определяем общий номинальный припуск

мкм;

мм.

Проверим правильность произведенных расчетов:

_,

мкм.

,

мкм.

Таблица 2.6.1 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку внутренней поверхности ш16(+0,015-0,005) аналитическим методом.

Элементарная поверхность детали и технологический маршрут ее обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный минимальный размер, мм	Допуск на изготовление Тd, мкм	Принятые (округленные) размеры по переходам, мм	Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h	Д	е				dmax	dmin	2Zпрmax	2Zпрmin
Заготовка (штамповка)	50	100	360	-	-	14,935	130	15,065	14,935	15065	2119
Растачивание: получистовое	20	20	18	30	1022	15,965	70	15,935	15,965	110	1022
Чистовое	1,25	-	-	1,5	116	15,995	20	16,05	15,995	120	120
2zo max min=	1252	3261

Назначаю припуск на все поверхности равным 0,5мм. Получистовая обработка 0,45. Чистовая обработка 0,05.

2.7 Расчёт режимов резания

Операция 005 Токарная с ЧПУ.

Данная операция проводится на многофункциональном токарном станке с числовым программным управлением EMCO Turn 155, и состоит из 8 технологических переходов:

1 переход:

а)Получистовое растачивание внутренней поверхности Д16,1 и Д14.

б)Чистовое растачивание внутренней поверхности Д16.

2 переход:

а)Подрезка торца.

б)Получистовое точение наружной поверхности Д 21,1.

в)Чистовое точение наружной поверхности Д 21.

3 переход: Нарезание резьбы М17 с шагом 0,5, на внутренней поверхности.

4 переход: Нарезание наружной резьбы М19 с шагом 0,5.

5 переход: Фрезерование криволинейного паза, ширина которого 7мм.

6 переход: Обработка наружной поверхности Д18 за буртом, с использованием поперечного точения.

7 переход: Нарезание резьбы М18 с шагом 0,75 на наружной поверхности за буртом.

8 переход: Отрезка заготовки.

Каждый переход сопровождается режимами резания и необходимыми для его выполнения инструментами.

1 переход: а) Получистовое растачивание внутренней поверхности Д16,1 и Д14.