Проектирование технологического процесса изготовления детали

Для фрезерной операции выбираем: вертикально-фрезерный станок6Р13Ф3.Предназначен для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий на деталях из черных и цветных металлов, их сплавов и пластмасс в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства.Наличие механизма зажима инструмента и ряда дополнительных приспособлений и принадлежностей позволяет существенно расширить технологические возможности станков.Вертикально-Фрезерный станок 6Р13Ф3 предназначен для выполнения разнообразных фрезерных, сверлильных и расточных работ при обработке деталей любой формы из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.Поворотная шпиндельная головка станков оснащена механизмом ручного осевого перемещения гильзы шпинделя, что позволяет производить обработку отверстий, ось которых расположена под углом до a45` к рабочей поверхности стола. Мощность приводов и высокая жесткость станков позволяют применять фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, а также инструмент, оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов. Конструктивные особенности:механизированное крепление инструмента в шпинделе;механизм пропорционального замедления подачи;устройство периодического регулирования величины зазора в винтовой паре продольной подачи;предохранительная муфта защиты привода подач от перегрузок;торможение горизонтального шпинделя при остановке электромагнитной муфтой;устройство защиты от разлетающейся стружки.Таблица 8 - Характеристикивертикально-фрезерного станка 6Р13Ф3Наименование параметровЕд.изм.ВеличиныКласс точности по ГОСТ 8-71НДлинна рабочей поверхности столамм1250Ширина рабочей поверхности столамм320Число Т-образных пазов3Наибольшее продольное перемещение столамм800Наибольшее поперечное перемещение столамм240Наибольшее вертикальное перемещение столамм410Наименьшее и наибольшее расстояния от торца шпинделя до столамм30-450Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станинымм350Перемещение стола на одно деление лимба (продольное, поперечное, вертикальное)мм0,05Перемещение стола на один оборот лимба (продольное, поперечное и вертикальное)мм6, 6, 2Наибольшая масса обрабатываемой деталикг250Наибольшее осевое перемещение пиноли шпинделямм70Перемещение пиноли на один оборот лимбамм4Перемещение пиноли на одно деление лимбамм0,05Наибольший угол поворота шпиндельной головкиградa 45Цена одного деления поворота шпиндельной головкиград1Мощность привода главного движениякВт7,5Частота вращения главного приводаоб/мин1460Мощность привода подачкВт2,2Частота вращения приводов подачоб/мин1430Длинна станкамм2305Ширина станкамм1950Высота станкамм2020Вес станкат3,12Для обработки детали требуемой формы необходим следующий режущий инструмент:- Проходной резец (рис.2)Для чернового и чистового точения основных поверхностей выбираем резец проходной с механическим креплением четырехгранной режущей пластины (крепление L-образным рычагом); =95°. l =5°Рисунок - 2. Проходной резец- Концевую фрезу(рис.3)Для выполнения шапочного паза шириной 12 мм, необходимаконцевая фреза диаметром 12 мм. Принимаем концевую фрезу с материалом режущей части Р6М5 с коническим хвостовиком, ГОСТ 10903-77.Рисунок - 3. Концевая фреза диаметром 12.2.6.3 Расчет припусковРасчет производим для поверхности Ø28h7Ra1,25. тип производства – серийный.Необходимо обработать шейку вала. В данном производстве обработка производится на токарном станке с ЧПУ модели 16К20ФЗС32 , при установке в центрах.Симметричный минимальный припуск при обработке внешних поверхностей:2Zmin = 2*(RZi-1 + hi-1 +) (1)где: RZi-1 – высота микронеровностей поверхностей на предшествующем переходе.hi-1 – глубина дефектного поверхностного слоя, полученного на предшествующем переходе.∆i-1 – суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся после выполнения предшествующего перехода.εi – погрешность установки заготовки на станке на выполняемом переходе.Определяем последовательность обработки, величину высоты неровностей профиля RZ и глубину дефектного поверхностного слоя h.Сверление RZ = 40 мкм h = 60мкмЗенкерование RZ = 30 мкм h = 30мкмЧерновое развёртывание RZ = 10мкм h = 20 мкмЧистовое развёртывание RZ = 5мкм h=10 мкмРассчитываем пространственные отклонения и погрешность установки:Для заготовки:∆ = (2)где: ∆кор – кривизна заготовки∆кор = ∆к*L (3)∆к = 1,5 мкм/ммL – длина заготовкиL = 145 мм.∆кор = 145*1,5 = 217,5 218 мкм∆ц – смещение оси заготовки ∆ц = 0,2* (4)где: Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки; Т =2,8 мм.∆ц = 0,2*∆ = Остаточные отклонения с учетом коэффициента уточнения ∆1 = 0,05*∆ = 0,05*633 ≈31 мкм∆1 = 0,04*∆1 = 0,04*31 ≈1,2 мкмВвиду малости полученных величин остальными значениями пренебрегаем.Погрешность установки заготовки при выполняемом переходе:εy = 0 ммТаблица 9- Технологические параметры для поверхности Ø28h7№Наименование переходаRz,мкмh,мкмρ,мкмε,мкмTd,ммZmin,мм2Z,мм0Заготовка200250-–+1,6-0,9––1Точить предварительно5050-700,3000,521,942Точить окончательно2525-3,50,1200,1040,5083Шлифовать предварительно1020–300,0460,080,284Шлифовать окончательно---1,50,0190,0320,112.6.4 Расчет режимов резанияПри назначении режимов резания необходимо учитывать характер обработки, тип и размер инструмента, материал его режущей части и состояние заготовки. При черновой обработке назначают по возможности максимальную глубину резания и максимально возможную подачу, исходя из жесткости системы СПИД, мощности станка и других ограничивающих факторов.Аналитический метод:1. Операции токарная (черновая). Установ А, переход 1.Глубина резания - мм.Длинна резания мм.Подачу принимаем мм/об; [2, том 2, стр.364, табл.11]Стойкость инструмента мин.Скорость резания: [2, том 2, стр.363], где - общий поправочный коэффициент на скорость резания. [2, том 2, стр.369], где - коэффициент учета материала заготовки. - коэффициент учета состояния поверхности заготовки. - коэффициент учета материала инструмента.[2, том 2, стр.358, табл.1], где - коэффициент группы стали., [2, том 2, стр.359, табл.2], ;;[2, том 2, стр.361, табл.5], ;[2, том 2, стр.361, табл.6],;[2, том 2, стр.367, табл.17], м/мин.Частота оборотов шпинделя расчетное: об/мин.В станке модели 16К20ФЗС32 для привода главного движения, установлен двигатель с теристорным регулированием частоты вращения шпинделя об/минОкружная сила резания:;[2, том 2, стр.371], где - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала., где - коэффициенты учитывающие фактические условия резания. ; ; [2, том 2, стр.362, табл.9],; [2, том 2, стр.374, табл.23],;; [2, том 2, стр.372, табл.22],НЭффективная мощность резания:; [2, том 2, стр.371], кВт,кВт, т.е. имеем запас по мощности.2. Операция вертикально-фрезернаяИсходные данные для расчета.Обрабатываемый материал – сталь 40Х ГОСТ4543-71; σв=750 МПа; станок вертикально - фрезерный 6Р13Ф3Характеристика обрабатываемой поверхности:Фрезеруется шпоночный паз – В = 12мм, длиной – L = 57 +1мм. Выбор режущего инструмента:Фреза 2234-0135 ГОСТ6396-78 (диаметром 12 мм; L=73мм). Скорость фрезы: м/мин,гдеСv – коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;D–диаметр фрезы в мм;T – стойкость инструмента в мин;t– глубина резания в мм;s–подача в мм/об;Кv – общий поправочный коэффициент на скорость резания.Определим коэффициент Кv по формуле из [4],где– коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;– коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;– коэффициент, учитывающий материал инструмента.Значение коэффициента Кмv рассчитаем по формулегдеσB – предел прочности, σB = 750 МПа;KГ – коэффициент, учитывающий группу стали, KГ = 1;nv – показатель степени, nv = 1;.Тогда скорость вращения фрезы:Определим частоту вращения фрезы: , мин-1 ,гдеD – диаметр фрезы, мм;n = принимаем станка n = 473 мин-1 .Уточним скорость резания: , м / мин ,V = Определим силу резания по формуле из [4]:гдеСр – коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;D – диаметр фрезы, в мм;tx – глубина резания; s – подача, в мм/об;Кмр – общий поправочный коэффициент на силу резания.Определим мощность резания по формуле из [4]:, кВт,гдеPz – сила резания в Н;V – скорость резания в м / мин.Проверяем достаточность мощности привода станка.У станка мод. 6Р13Ф3NШП = NДВ × η,гдеNДВ – мощность двигателя, в кВт.;η – К.П.Д. станкаNШП = 3 × 0,85 = 2,55 кВт.,Обработка возможна при условии, что N ≤ NШП, следовательно, обработка возможна, так как 0,16 <2,55.3. Операция шлифовальнаяИсходные данные для расчета.Обрабатываемый материал – сталь 40Х ГОСТ4543-71; σв=750 МПа; станок – круглошлифовальный мод. 3М152.Характеристика обрабатываемой поверхности:Шлифуется поверхность диаметром – D = 28мм, длиной – L = 50 ± 0,2 мм. Припуск на диаметр h = 0,2 мм.Выбор режущего инструмента.Маркировка абразива – 14А; индекс зернистости – П (содержание основной фракции при зернистости № 6 55%); структура круга – средняя № 1; керамическая связка – к1; класс круга – А; допускаемая окружная скорость круга – 50 м/сек. Диаметр круга – Dk= 600 мм; ширина круга – Вк = 63 мм. Маркировка полной характеристики круга: «Шлифовальный круг МАЗ 14А25ПС17К550А1, 500×305×63 ГОСТ 2424 - 83».Определяю глубину резания t = h = 0,2 мм.Скорость шлифовального круга,гдеDk – диаметр шлифовального круга (500 мм);nk – частота вращения шлифовального круга (1450 мин-1). Итак, скорость шлифовального круга Vk = 46 м/сек, что входит в предел диапазона Vk =45…50 м/сек.Скорость движения детали,VД = 15…20 м/мин. Принимаем VД = 20 м/мин. Эта скорость может быть установлена на станке мод. 3М152Ф3, имеющим бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя заготовки в пределах 2…40 м/мин.Глубина шлифования (вертикальная подача круга) tВ = 0,005…0,015мм. Принимаю tВ = 0,01мм/об; такая величина вертикальной подачи круга имеется у используемого станка.Определяем мощность резания:,гдеVд – скорость движения детали,t – глубина резания.Выписываем значения коэффициентов и показателей степени:СN = 1,3; r = 0,75; x = 0,85; y =0,55Время выхаживания tвых=0,08минСлой, снимаемый при выхаживании: aвых=0,05ммПроверяем достаточность мощности двигателя шлифовального шпинделя. Станок мод. 3М152:Nшп=Nдв×η=10×0,85=8,5 кВт,гдеNдв– мощность двигателя станка (10 кВт); η – К.П.Д. станка (0,85);N ≤ Nдв(0,28 < 8,5), следовательно обработка возможна.2.6.5 Нормирование операцийПод технически обоснованной нормой времени понимают время, необходимое для выполнения заданного объема работ при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства.В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени. Для расчета норм штучно-калькуляционного времени ()к норме штучного времени следует добавить подготовительно-заключительное время. [1, стр.81], где - подготовительно-заключительное время на партию деталей; - число деталей в настроечной партии; - штучное время на деталь.[1, стр. 102], где - основное время; - время на установку и снятие детали; - время на закрепление и открепления детали; - время на измерение детали; - время приемы управления;- время на обслуживание рабочего места и отдых.Рассчитаем нормы штучного времени по укрупненным машиностроительным нормативам.мин,[5, стр.281, карта 135],мин, [5, стр.276, карта 134],мин, [5, стр.314, карта 143],мин, [5, стр.276, карта 134],[5, стр.274, карта 132],1. Операции токарная (черновая). Установ А, переход 1.Для токарной обработки.[4, стр.16, карта Т-1], где - длина рабочего хода суппорта.мин2. Операция вертикально-фрезернаяВыполняется фрезерование шпоночного паза по длине L= мм.Основное время на операцию:to=10,8 минВспомогательное время :- включение и выключение станка: t1=0,05 мин;- подвод и отвод инструмента: t2=0,07 мин;- время перемещение фрезерной головки: t3=0,15 мин;tв=0,05+0,07+0,15=0,27 мин.Оперативное время:toп=to+tвtoп=10,8+0,27=11,07 мин Время на обслуживание рабочего места и отдых [10]:tобс= 0,076tоп; tобс=0,076*11,07=0,84 минОпределяем штучное время.tшт = tоп +(tорг.об +tотдх) = 11,07+ 0,84= 11,91 мин.Подготовительно-заключительное время:tп.з=21+4+3+2=30 мин .ЗаключениеВ результате выполнения данной курсовой работы был разработан технологический процесс изготовления детали «Вал». Был обоснован способ получения заготовки, разработан маршрутный процесс изготовления детали, произведен выбор необходимого оборудования и технологических баз, рассчитаны припуски на мех. обработку, режимы резания, проведено нормирование технологических операций. Литература1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [ Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. - 4-е изд., перераб. и доп.- Мн.: Выш. школа, 1983.- 256 с., ил.2. Дальский А.М., Суслов А.Г., Косилова А.Г., и др.; Под редакцией Дальского А.М., Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. Справочник технолога- машиностроителя. В 2-х т. - 5-е изд., исправленное. - М.; Машиностроение, 2003. - 1857 с., ил.3. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения» - М.; Машиностроение, 1985. - 184 с., ил.4. Барановский Ю.В., Брахман Л.А., Бродский Ц.З., и др. Режимы резания металлов. Справочник. - 3-е изд., доп. и перераб. - М.; Машиностроение, 1972. - 408 с., ил.5. Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В., Марочник сталей и сплавов - М.; Машиностроение, 2003. - 783 с., ил.6. Жуков Э.Л., Козарь И.И., Мурашкин С.Л., Розовский Б.Я., Технология машиностроения: В 2 кн. Учеб. Пособ. Для вузов. –М.: Высш. шк., 2003.-295 с.: ил.7. Базров Б. М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2005г. – 736с.: ил.8. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках; Под редакцией Грязнова Ю.А. - М.; Типография при НИИ труда, 1989. 430 с. 9. Общемашиностроительные нормативы времени на работы, выполняемые на фрезерных и сверлильных станках; Под редакцией Ульянова Р.Г. - М.; Типография при НИИ труда, 1973. 400 с.10. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках; Под редакцией Ушанова С.Н. - М.; Типография ВНИИТЭМР, 1985. 376 с.