Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
(национальный исследовательский университет) Факультет «Механико-технологический»
Кафедра «Технология машиностроения»
РАБОТА ПРОВЕРЕНА ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Рецензент Заведующий кафедрой
___________________________ ________________ В.И. Гузеев ______________________ 2017 г. ____________________ 2017 г.
Конструкторско–технологическое обеспечение изготовления детали «Корпус внутренний оседиагонального насоса».
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ ЮУрГУ.15.03.05.2017.07 ПЗ ВКР
Нормоконтролер Руководитель,
_______________________ ___________С.Р. Сайфутдинов _______________________ ___________________ 2017 г __________________ 2017 г.
Автор работы,
студент группы П–452
________________А.О. Гумиров ____________________ 2017 г.
АННОТАЦИЯ
Гумиров А.О. Конструкторско–
технологическое обеспечение изго- товления детали «Корпус внутренний оседиагонального насоса»: Выпускная квалификационная работа. – Челя- бинск: ЮУрГУ, 2017. – 84 с., 57 ил., 16 табл., библиографический список – 17 наименований, 4 листа чертеж ф.
А1, 5 листов чертеж ф. А2, 2 прил.,2 плаката
В записке сформированы цели и задачи курсового проектирования, описан узел, в котором работает деталь типа «Корпус», его назначение и усло- вия эксплуатации; выполнены технологическая (проанализирован существу- ющий технологический процесс и спроектирован новый), конструкторская (аналитический обзор и выбор технологической оснастки и режущего инстру- мента, спроектирован и рассчитан режущий инструмент, спроектированы опе- рации технологического контроля и выбрано измерительное оборудование) части; описано служебное назначение детали и технические требования, предъявляемые к ней, проведены обзор и сравнение зарубежных и отечествен- ных технологических решений для машиностроения. А так же, произведена автоматизация технологического процесса, описана организационно- производственная часть и безопасность технологического цикла изделия.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
П-452.15.03.05.2017.00.07
Разраб. Гумиров А.О. Конструкторско-технологическое Лит. Листов
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... 5 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ………..6
1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия………6 1.2. Служебное назначение детали «Корпус 5Н11.00.05» и технические тре- бования, предъявляемые к детали………..7
1.3. Аналитический обзор и сравнение зарубежных и отечественных технологических решений для соответствующих отраслей
машиностроения……….……….…9 1.4. Формирование целей и задач проектирования………9 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……….10
2.1 Анализ существующей на предприятии документации по
конструкторско-технологической подготовке действующего производ- ства………
10
2.1.1 Анализ операционных карт действующего технологического
процесса………10 2.1.2 Анализ технологического оборудования, применяемой
технологической оснастки и режущего инструмента……….12 2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего технологического
процесса……….……….13 2.2 Разработка проектного варианта технологического процесса
изготовления детали «корпус внутренний оседиагонального насоса»……14 2.2.1 Формирование операционно-маршрутной технологии проектного варианта……….14 2.2.2 Аналитический обзор, выбор и обоснование способа получения исходной заготовки………..16 2.2.3 Аналитический обзор и выбор основного технологического
оборудования………...……….17 2.2.4 Размерно-точностной анализ проектного варианта
технологического процесса……….18 2.2.5 Расчёт режимов резания и норм времени на все операции
проектного варианта технологического процесса………20 2.2.6 Выводы по разделу………
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ………26 3.1 Аналитический обзор и выбор стандартизированной технологической оснастки……….……….26 3.2 Проектирование и расчёт специального станочного приспособления…28 3.3 Аналитический обзор и выбор стандартизированного режущего
инструмента………36 3.4 Проектирование и расчёт специального режущего инструмента………41 3.5 Выбор измерительного оборудования и оснастки на операциях
технического контроля……….…52 4 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА……….
4.1 Анализ возможных направлений по автоматизации технологического процесса изготовления детали...55
4.1.1 Наличие в технологическом процессе слесарных, универсальных или специальных операций...55 4.1.2 Возможность встраивания основного оборудования в ГПС...55 4.1.3 Концентрация переходов на операциях механической обработ- ки……….55
4.1.4 Габаритные размеры детали...55 4.1.5 Наличие поверхностей для захвата промышленным роботом...56 4.2 Разработка структурной схемы гибкого производственного участка..57 4.3 Выбор оборудования для функционирования автоматизированной системы (промышленные роботы, накопители, транспортные системы, складские системы)...61 4.3.1 Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО)...61 4.3.2 Автоматизированная система уборки отходов (АСУО)...62
4.3.3 Выбор промышленных роботов...62
4.3.4 Выбор складской системы и накопителей...67
4.3.5 Выбор транспортной системы...68
4.4 Базирование заготовки, полуфабриката, готовой детали в промышленном роботе, транспортном устройстве, промежуточном……68
4.5 Анализ производительности автоматизированной системы...71
4.5.1 Определение характеристик стеллажа – накопителя...71
4.5.2 Расчет числа позиций загрузки и разгрузки...72
5. ОРГАНИЗАЦИОННО – ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ……….75
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ...76
6.1 Мероприятия и средства по созданию безопасных и безвредных условий труда...76
6.1.1 Шум, генерируемый работающим оборудованием...76
6.1.2 Вибрация, возникающая при работе оборудования...76
6.1.3 Микроклимат в помещении…...77
6.2 Мероприятия по электробезопасности...78
6.3 Мероприятия по пожарной безопасности...80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ... 82
ПРИЛОЖЕНИЕ………..84
Лист
ВВЕДЕНИЕ
Опыт изготовления деталей показал, что недостаточно четкое понима- ние служебного назначения детали заставляет вносить множество существен- ных изменений в конструкцию изделия не только в период производственного изготовления, но и при последующей эксплуатации и ремонте готового изде- лия. Эти изменения технических условий или конструкции изделия влекут за собой пересмотр технологических процессов, переделку технологической оснастки, оборудования и т.д. В результате удлиняются сроки подготовки производства и освоения выпуска новой продукции. Отсюда следует необхо- димость предельно четкого определения служебного назначения детали и пра- вильного его отражения в технических условиях и различных нормах, кото- рым должна соответствовать новое изделие.
Проектирование технологических процессов изготовления деталей должно вестись в соответствии с требованиями единой системы технологиче- ской подготовки производства (ЕСТПП), которая предусматривает широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартная технологической оснастки и оборудования средств механизации и автомати- зации производственных процессов, инженерно-технических и управленче- ских работ.
В настоящее время широкое распространение получили станки с ЧПУ.
Основными преимуществами можно считать высокую производительность в сочетании с гибкостью (способность перенастраиваться), комплексную обра- ботку многих поверхностей выполняемую за одну установку, наличие устрой- ства автоматической смены инструмента (что быстрее ручной смены прибли- зительно в 6 раз), возможность быстрой переналадки на обработку разных де- талей (в среднем от 10 до 40 мин), возможность получения поверхностей со сложной пространственной формой, отсутствие влияния человеческого факто- ра, следовательно повышение стабильности показателей качества продукции.
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Назначение, условия эксплуатации и описание узла изделия
Деталь «Корпус» входит в состав оседиагонального насоса в соответ- ствии с рисунком 1 и служит для установки и закрепления деталей и сбо- рочных единиц, входящих в узел, является основным из его элементов.
Насос предназначен для перекачки неоднородных жидкостей
Рисунок 1 – Узел оседиагонального насоса
1.2 Служебное назначение детали типа «Корпус» и технические требо- вания, предъявляемые к детали
Деталь “Корпус” входит в сборочную единицу оседиагонального насоса (рисунок 1). Внутри корпуса поз.9 размещается втулка поз.18 насаженная на вал поз.8. Вал крепится на двух подшипниках поз.31 и поз.32. Подшипник поз. 31 расположен в отверстии 72Н7, подшипник поз.32 – в отверстии 80Н7.
Корпус закрывается крышкой поз.2, которая крепится непосредствен- но за шесть резьбовых отверстий М8-6Н при помощи шпилек поз.37.
Корпус устанавливается в улитку поз.1 по основной базовой поверх- ности 170f7 и торцу 16±0,5. Восемь отверстий 11Н12 предназначены для жесткого крепления корпуса в улитку поз.1 при помощи шпилек поз.38. По средствам шпонки поз.13 на вал поз.8 передается крутящий момент.
Рабочий чертеж изготавливаемой детали представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Чертеж детали «Корпус»
Технологический процесс механической обработки детали “Корпус”, зависит от большого числа факторов, важным из которых является кон- струкция детали, которая определяет ее технологичность.
Данная деталь относится к классу корпусных деталей, к которым предъявляются определенные требования. Технологическая конструкция детали должна предусматривать наиболее рациональный способ получения заготовки. Форма детали позволяет получить заготовку с размерами близ- кими к размерам готовой детали. Толщина стенок заготовки не имеет резких отклонений и переходов. Простановка размеров на чертеже детали связана с особенностями узла, для которого предназначена деталь.
В плане механической обработки корпус является технологичной де- талью, представляющей собой тело вращения, что позволяет реализовывать обработку большинства поверхностей на токарном станке. Базирование и закрепление детали при последующей механической обработки не вызывает особых затруднений, имеющийся выступ детали длинной 16 мм на диаметре 170 мм позволяет устанавливать деталь в патрон токарного станка. Ко всем поверхностям обеспечивается свободный доступ инструмента. К детали предъявляются отклонения 0,03 мм радиального биения в отверстии диа- метром 80 Н7, 72Н7, 70Н9, торцевого биения – размеры 31Н9, 125Н12 кон- троль которых можно произвести с одного установа на контрольном при- способлении. Базовой поверхностью относительно, которой заданы эти от- клонения, является диаметр 170f7. Размеры поверхностей детали имеют оп- тимальное значение полей допусков, которые позволяют сократить до ми- нимума переходы при их обработке. В целом деталь отвечает требованиям, предъявляемым при конструировании.
1.3 Аналитический обзор и сравнение зарубежных и отечественных технологических решений для отрасли машиностроения.
Основными проблемами, препятствующими сегодня подъему отече- ственного машиностроения и повышению конкурентоспособности произво- димой им продукции, являются:
– критическое научно-техническое отставание от промышленно раз- витых стран мира, вследствие ослабления научно-технического, технологи- ческого и производственного потенциала;
– моральное и физическое старение основного технологического обо- рудования предприятий отрасли. Производственное оборудование, возраст которого превышает 10 лет в общем парке станочного оборудования, со- ставляет 70 %. В результате удельная трудоемкость производства в отрасли в 3-5 раз выше, чем за рубежом.
1.4 Формирование целей и задач проектирования
Целью курсового проектирования является уменьшение времени обра- ботки детали (повышение производительности), механизация режущего ин- струмента, обновление технологического оборудования»
Задачами курсового проектирование являются:
разработка нового варианта технологического процесса изготовле- ния детали «Корпус», отличающегося по ряду конструкторских и технологи- ческих показателей;
разработка участка механической обработке, отвечающего совре- менным стандартам;
подбор оборудования, режущего инструмента и технологической оснастки.
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Анализ существующей на предприятии документации по кон- структорско-технологической подготовке действующего производства.
2.1.1 Анализ операционных карт действующего технологического про- цесса
При конструировании отдельных деталей необходимо достичь удовле- творения не только эксплуатационных требований, но и требований рацио- нального и экономичного изготовления изделия. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления изделия, тем она более технологична.
Технологическая конструкция детали должна предусматривать:
– создание деталей наиболее рациональной формы с легкодоступными для обработки поверхностями и достаточной жесткости с целью уменьше- ния трудоемкости и себестоимости механической обработки деталей;
– наличие на деталях удобных базирующих поверхностей;
– наиболее рациональный способ получения заготовок с размерами и формой как можно более близкими к готовой детали.
Данный технологический процесс состоит из 7 операций:
010 Токарная операция (подрезка торца, точение контура);
015 Токарная операция (подрезка торца, точение контура, обработка отверстия);
020 Токарная операция (подрезка торца, точение контура, обработка отверстия);
025 Токарная операция (подрезка торца, точение контура, обработка отверстия, обработка канавки, нарезание резьбы);
030 Фрезерная операция (обработка отверстий);
035 Слесарная операция (нарезание резьбы);
040 Гальваническая операция.
Деталь «Корпус» (рисунок 2) не технологична по следующим пара- метрам:
Таблица 1 - Качественная оценка технологичности детали
№
п.п. Критерий оценки Значение/ Показатель/ Сравните- льная характеристика
Характерис- тика оценки 1 Унифицированность
элементов форм дета- ли
Резьба по ГОСТ присутствуют Технологично
2 Простота формы дета- ли
15 отверстий (6 глухих резь- бовых),
Нетехнологи- чно
3 Возможность обрабо- тки максимального количества поверхно- стей детали за один установ
За один установ можно просвер- лить 8 отверстий
Технологично
4 Доступность поверх- ностей детали для об- работки
Резьбовая канавка Нетехнологи- чно
5 Наличие труднообра- батываемых поверх- ностей детали
На детали есть труднообра- батываемые поверхности
Нетехнологи- чно
6 Возможность совме- щения конструкторс- ких и технологических баз
Все базы можно совместить Технологично
7 Обеспечение констру- кцией детали нор- мальный подвод и отвод режущего ин- струмента
Конструкция обеспечивает нор- мальный подвод и отвод ре- жущего инструмента
Технологично
8 Возможность дости- жения наиболее точ- ных размеров детали на основном оборудо- вании
Достижения точных размеров на основном оборудовании возмож- но
Технологично
9 Возможность дости- жения минимальной заданной шероховато- сти поверхности дета- ли на основном обо- рудовании
Достижения минимальной шеро- ховатости на основном оборудо- вании возможно
Технологично
10 Высокая обра- батываемость основ- ного материала
Материал обрабатывается хоро- шо
Технологично
11 Возможность обрабо- тки детали
Обработка унифицированным режущим інструментом
Технологично
универсальным ре-
жущим инструментом возможна 12 Коэффициент исполь-
зования материала
КИМ = 92% Технологично
13 Минимальная номенк- латура режущего ин- струмента необходи- мая для обработки всех поверхностей де- тали при обеспечении заданной точности и шероховатости
Номенклатура режущего ин- струмента
Нетехнологи- чно
14 Наличие поверхностей для захвата детали промышленным робо- том и базирования на промежуточных нако- пителях и в основном оборудовании
Поверхности для захвата и бази- рования детали промышленным роботом имеются
Технологично
В результате проведенного критического анализа существующего тех- нологического процесса были выявлены следующие недостатки:
В базовом варианте технологического процесса в качестве заготовки принята поковка. В дипломном проекте предполагается усовершенствовать заготовку, путем приближения ее формы к форме готовой детали, за счет усовершенствования технологии получения заготовки. Это позволит сни- зить объем механической обработки и повысить коэффициент использова- ния материала.
На контрольной операции не внедрено ни одного приспособления.
Предлагается разработать приспособление для контроля радиального бие- ния.
Произведена замена оборудования на более совершенное, точное и производительное.
2.1.2 Анализ технологического оборудования, применяемой технологи- ческой оснастки и режущего инструмента
На 010 токарной операции осуществляется точение наружных поверх- ностей. Комплект баз: двойная направляющая, опорная. Обработка проводится на токарно-винторезном станке 1К62 с 3-х кулачковым патроном. В качестве режущего инструмента используются резцы: проходной отогнутый резец 2102-0005 ГОСТ 18877-73, проходной упорный 2103-0007 ГОСТ 18879-73.
На 015 токарной операции осуществляется точение наружных и внут- ренних поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая, опорная. Обра- ботка проводится на токарно-винторезном станке 1К62 с 3-х кулачковым па- троном. В качестве режущего инструмента используются резцы и сверла: про- ходной отогнутый резец 2102-0005 ГОСТ 18877-73, проходной упорный 2103- 0007 ГОСТ 18879-73, сверло 20 2301-0069 Р9К5 ГОСТ 10903-77, сверло 45 2301-0153 Р9К5 ГОСТ 10903-77, сверло 70 2301-0182 Р9К5 ГОСТ 10903-77.
На 020 токарной операции осуществляется точение наружных и внут- ренних поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая, опорная. Обра- ботка проводится на токарном станке с ПУ MDW-20S с 3-х кулачковым па- троном. В качестве режущего инструмента используются резцы: специальный резец 204-2140-4432, проходной упорный 2103-0007 ГОСТ 18879-73, специ- альный резец 204-2140-4484 .
На 025 токарной операции осуществляется точение наружных и внут- ренних поверхностей. Комплект баз: двойная направляющая, опорная. Обра- ботка проводится на токарном станке с ПУ MDW-20S с 3-х кулачковым па- троном. В качестве режущего инструмента используются резцы: специальный резец 204-2140-4432, специальный резец 204-2140-4430, специальный резец 204-2140-4447, специальный резец 204-2128-4098, резец SIL 0032 S16 пласти- на 16IL 1.5ISO IS908.
На 030 фрезерной операции осуществляется обработка отверстий.
Комплект баз: двойная направляющая, опорная. Обработка проводится на фрезерном станке с ПУ СФП-500 в специальном приспособлении 204-7309- 6178. В качестве режущего инструмента используется сверла и зенковка:
сверло 3.15 2317-0006 Р9К5 ГОСТ 14952-75, сверло 11 2301-0034 Р9К5Н
ГОСТ 10903-77, сверло 6.7 2300-0186 Р9К5Н ГОСТ 10902-77, зенковка 2353- 0133 Р9К5 ГОСТ 14953-80.
На 035 слесарной операции осуществляется нарезание резьбы. Обра- ботка проводится на верстаке. В качестве режущего инструмента используется метчик: специальный метчик 204-2634-4122.
На 040 гальванической операции осуществляется нанесение покрытия.
Обработка производиться в ванне.
Для контроля линейных и диаметральных размеров на токарных опера- циях используются: штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1, штангенциркуль ШЦ-II- 250-0.1, калибры-пробки гладкие ГОСТ 14810-69, скоба тип 16, скоба рычаж- ная СР 150.
Как итог, можно заключить, что режущий инструмент не механизиро- ван, весь изготавливается с напайными пластинами. Предлагается заменить его на инструмент с СМП и частично механизировать.
2.1.3 Размерно-точностной анализ действующего технологического процесса.
Размерная схема представлена в приложении А.
С целью расчета припусков замыкающих звеньев и возможности выяв- ления брака проведен проверочный размерный анализ действующего техноло- гического процесса.
Размерный анализ решает более широкий круг задач и кроме расчета операционных цепей, охватывает очень широкий комплекс технологических расчетов. На стадии проектирования необходимо экономить металл и мате- риальные затраты за счет уменьшения размеров припусков, трудоемкости из- готовления детали и снижения брака.
Размер А получился 165,5. В проектном технологическом процессе А = 165,2. А1>А2
2.2 Разработка проектного варианта технологического процесса изготовления детали «Корпус 5Н11.00.05».
2.2.1 Формирование операционно-маршрутной технологии проектного варианта
Маршрутный технологический процесс представлен в таблице 4.
Таблица 4 – Маршрутный технологический процесс.
Название и номер операции Оборудование
000 Заготовительная Паровоздушный молот
005 Комплексная с ЧПУ Токарный станок с ЧПУ TNL- 120ALII
010 Комплексная с ЧПУ Токарный станок с ЧПУ TNL- 120ALII
015 Агрегатно-Сверлильная с ЧПУ Агрегатный сверлильно-расточной МА299Ф2 с ЧПУ
020 Контрольная
025 Гальваническая Ванна
2.2.2 Аналитический обзор, выбор и обоснование способа получения исходной заготовки.
В качестве заготовки выбирается поковка (рисунок 3). Способ изго- товления – штамповка на паровоздушном молоте с ВПЧ – 3.15т, в открытых облойных штампах. Недостатком является большой расход материала: коэф- фициент использования материала К ≈ 0,4.
Штамповочные уклоны по внешнему контуру 5º.
Штамповочный уклон по внутреннему контуру 7º.
Степень сложности поковки С 3.
Группа стали М-1
Точность изготовления Т5 класс Исходный индекс 17
Шероховатость поверхности поковки Rz=200 мкм Неуказанные штамповочные радиусы 4 мм
Допускаемая величина остаточного облоя по линии разъема 1.5 мм, по периметру прошитого отверстия 5,5 мм
Остальные технические требования по ГОСТ 8479-76.
Сталь 45 ГОСТ 1050-88 является углеродистой качественной кон- струкционной сталью. Механические свойства стали, представлены в таб- лице 1, химический состав – в таблице 2.
Таблица 1 – Механические свойства Сталь
Временное со- противление раз- рыву σв,Мпа
Предел текуче- сти
σт,Мпа
Относительное удли- нение δ,%
Твердость, НВ
45 598 353 16,0 207
Таблица 2 – Химический состав Сталь Углерод
С, %
Кремний Si, %
Марганец Mn, %
Хром Cr, %
Железо Fe, % 45 0,42-0,56 0,17-0,37 0,5-0,8 0,25 Остальное
Сталь 45 – подвергается термической обработке – закалка и отпуск. Режи- мы термообработки: Закалка с 830–8500С (вода), отпуск при 500–5500С (воз- дух).
Рисунок 3 – Форма заготовки (поковка) после прошивки отверстия
2.2.3 Аналитический обзор и выбор основного технологического оборудования.
При использовании штамповки в качестве заготовки выбираем токар- ный станок с ЧПУ TNL-120ALII (рисунок 4). На станке есть возможность вы- полнять любые токарные, сверлильные и расточные операции. Все характери- стики станка приведены в таблице 3.
Рисунок 4 – Токарный станок с ЧПУ TNL-120ALII Таблица 3 - Токарный станок с ЧПУ TNL-120ALII
ХАРАКТЕРИСТИКА TNL-120ALII
РАБОЧИЕ ПАРА- МЕТРЫ
Макс. диам. вращения над ста-
ниной мм 600
Макс. диам. вращения над суп-
портом мм 300
Макс. диам. обработки мм 300
Макс, длина обработки мм 600
Макс, диаметр прутка мм 63
Размер патрона дюйм 10 (опция 12)
ШПИНДЕЛЬ
Конус шпинделя А2-8
Диам. сквозного отверстия в
шпинделе мм 76
Диам. подшипника шпинделя мм 120
Скорость вращения шпинделя об/мин 2 500 (опция 3500) РЕВОЛЬВЕРНАЯ
ГОЛОВКА
Кол-во позиций инструмента 12 (опция 8) Хвостовик держателя для
наружной обработки мм 25x25
Диаметр хвостовика расточного
держателя инструмента мм 32
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ по осям X/Z мм
ПОДАЧА Ускоренный ход по осям X/Z м/мин 24/30
Рабочая подача мм/об 0 001-500
ЗАДНЯЯ БАБКА
Макс, ход корпуса мм 500
Внутренний конус Морзе №5
Ход пиноли мм 100
МОТОРЫ
Привод шпинделя (50% ED) кВт 15 Сервопривод по осям X/Z кВт 1,6/3,0 Двигатель насоса подачи СОЖ кВт 0,18
Гидросистема кВт 1,5
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ И ВЕС
Габаритные размеры (Д х Ш х
В) мм 2 730x1810x1750
Вес кг 4 300
2.2.4 Размерно–точностной анализ проектного варианта технологиче- ского процесса.
Размерная схема представлена в приложении Б.
С целью расчета припусков замыкающих звеньев и возможности выяв- ления брака проведен проверочный размерный анализ проектного технологи- ческого процесса. В действующем технологическом процессе замыкающими звеньями размерных цепей являются припуски, которые есть для операций точения торца и растачивания отверстия:
Расчет припусков на обработку производится по следующей формуле:
∆min = Df + Rz,
где Rz – величина шероховатости поверхности, полученная на предше- ствующей операции;
Df – величина дефектного слоя.
Для точения торца : Df = 0,5 мм; Rz = 0.4 мм. Тогда:
∆точ...min = 0,5 + 0,4 = 0,9мм.
Для растачивания: Df = 0,2 мм; Rz = 0,2 мм. Тогда:
∆раст.min = 0,2 + 0,2 = 0,4 мм.
Расчет припуска на точение торца [97#98] = [18#97] – [18#98]
[97#98]min= Rz =0.2
[97#98]ном=[97#98]min + W/2 - ∆W W/2 = 0.4/2 + 0.4/2 = 0.4
∆W = 0.4/2 + (- 0.4/2) = 0 [97#98]ном= 0.2 + 0.4 + 0 = 0.6 0.6 = -159 + A
A = 159 + 0.6 = 159.6 [17#18] = [17#98] – [18#98]
[17#18] min= Rz =0.2
[17#18] ном = [17#18] + W/2 - ∆W
W/2 = 1/2 + 0.4/2 = 0.7
∆W = /-1/2 + 0.4/2/ = 0.3
[17#18] ном= 0.2 + 0.7 + 0.3 = 1.2 1.2 = -159.6 + A
A = 159.6 + 1.2 = 160.8 [16#17] = [16#97] – [17#97]
[16#17] min= Rz + Df = 0.4 + 0.5 = 0.9 [16#17] ном= [16#17] min + W/2 - ∆W W/2 = 1/2 + 1/2 = 1
∆W = 1/2 - 1/2 = 0
[16#17] ном= 0.9 + 1 + 0 = 1.9 1.9 = -160.8 + A
A = 160.8 + 1.9 = 162.7 [96#97] = [16#96] – [16#97]
[96#97] min= Rz + Df = 0.4 + 0.5 = 0.9 [96#97] ном= [96#97] min + W/2 - ∆W W/2 = 1.6/2 + 1.6/2 = 1.6
∆W = 1.6/2 – 1.6/2 = 0
[96#97] ном= 0.9 + 1.6 + 0 = 2.5 2.5 = -162.7 + A
A = 162.7 + 2.5 = 165.2
Расчет остальных припусков аналогично
[36#37] = [37#97] – [36#96] + [16#96] – [16#97]
[47#48] = [48#97] – [47#96] + [16#96] – [19#97]
[56#57] = [57#97] – [56#97] + [16#96] – [16#96]
[26#27] = [17#27] – [16#26] + [16#97] – [17#97]
[67#68] = [17#68] – [16#67] + [16#97] – [17#97]
[27#28] = [18#28] – [17#27] + [17#97] – [18#97]
[37#38] = [38#98] – [37#97] + [18#97] – [18#98]
[57#58] = [58#98] – [57#97] + [18#97] – [18#98]
2.2.5 Расчёт режимов резания и норм времени на все операции проект- ного варианта технологического процесса.
Для подрезки правого торца 159 мм.
Определение глубины резания (Карта 2, страница 37) t1 = 1,4 (черновая)
t2 = 1,1 (получистовая) t3 = 0,6 (чистовая)
Выбор подачи (к.3 с.38) Sот1 = 0,83 мм/об (черновая)
Sот2 = 0,49 мм/об (получистовая) (к.4 с.40)
Поправочные коэффициенты на подачу для черновой и получистовой стадий обработки измененных условий обработки в зависимости от:
сечения державки резца KSд = 1;
прочности режущей части KSh = 1;
механических свойств обрабатываемого материала KSМ = 1;
схемы установки обработки 𝐾𝑆𝑦 = 0,8;
состояния поверхности заготовки 𝐾𝑆п = 1;
геометрических параметров резца KSφ = 1;
жесткости станка KSj = 1;
вылета ползуна карусельного станка KSl = 1.
Окончательную подачу черновой стадии обработки определяем по формуле:
𝑆𝑜 = 𝑆от·𝐾𝑆и·𝐾𝑆р·𝐾𝑆д·𝐾𝑆ℎ·𝐾𝑆𝑚·𝐾𝑆𝑦·𝐾𝑆п·𝐾𝑆𝜑·𝐾𝑆𝑗;
S01 = 0.83·0.88 = 0.73 мм/об S02 = 0.49·0.88 = 0.43мм/об
Определяем подачу на чистовой стадии обработки (к6, с.46):
Sот3 = 0,25 мм/об
Поправочные коэффициенты на подачу для чистовой стадии обработки измененных условий обработки в зависимости от:
механических свойств обрабатываемого материала KSМ = 1;
схемы установки обработки KSy = 0,8;
радиуса вершины KSr = 1;
квалитета обрабатываемой детали KSk = 0,8;
KSφk = 1
S03 = 0,25∙0,64 = 0,16 мм/об.
Выбор скорости резания (к.21 с.73)
Рекомендуемые значения скорости резания для черновой и получисто- вой стадий обработки:
VT1 = 153 м/мин NT1 = 10 кВт VT2 = 185 м/мин NT2 = 8,2 кВт
Поправочный коэффициент для чистовой стадии обработки в зависи- мости от инструментального материала: KVи = 0,8;
Необходимо определить поправочные коэффициенты (к.23 с.82):
группы обрабатываемости материала KVc = 1;
вида обработки KVo = 1;
жесткости станка KVj = 1;
механических свойств обрабатываемого материала KVm = 1;
геометрических параметров резца KVφ = 1;
периода стойкости режущей части KVT = 1;
наличия охлаждения KVж = 1;
Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляют по формуле:
𝐾𝑉 = 𝐾𝑉и ∙ 𝐾𝑉с ∙ 𝐾𝑉о ∙ 𝐾𝑉𝑗 ∙ 𝐾𝑉м ∙ 𝐾𝑉𝜑 ∙ 𝐾𝑉т ∙ 𝐾𝑉ж.
KV = 0,8;.
Окончательно скорость резания при черновой и получистовой стадии обработки определяют по формуле:
𝑉 = 𝑉Т ∙ 𝐾𝑉;
𝑉1 = 153 · 0,8 = 122,4 м/мин.
𝑉2 = 185 · 0,8 = 148 м/мин.
Определение поправочных коэффициентов на мощность резания:
KNm = 1;
N1 = 10 ∙ 1 = 10 N2 = 8,2 ∙ 1 = 8,2
Определение скорости для чистовой обработки (к.22 с.81) 𝑉T3 = 350 м/мин.
Берем те же коэффициенты, что и для V1 и V2: V3 = 350 ∙ 0,8 = 280 м/мин
Определение частоты вращения шпинделя 𝑛 = 1000 ∙ 𝑉
𝜋 ∙ 𝐷 . n1 = 1000 · 122,4 / 3.14 · 234,8 = 166 мин-1 nф1 = 160 мин-1
n2 = 1000 ∙ 148 / 3,14 ∙ 234,8 = 200,7 мин-1 nф2 = 200 мин-1
n3 = 1000 ∙ 280 / 3,14 ∙ 230 = 387,7 мин-1 nф3 = 355 мин-1
nФ - фактическая частота вращения шпинделя, имеющуюся у станка.
Тогда фактическая скорость резания:
𝑉ф = 𝜋∙𝐷∙𝑛ф
1000 = 202 м/мин.
V1 = 3.14∙234.8∙160/1000 = 117 V2 = 3.14∙234.8∙200/1000 = 147 V3 = 3.14∙230∙355/1000 = 256 Определение минутной подачи
SM1 = SO1 · n1 = 0.73 · 160 = 116 мм/м SM2 = SO2 · n2 = 0.43 · 200 = 86 мм/м SM3 = SO3 · n3 = 0.16 · 355 = 56 мм/м
Определяем время на обработку поверхности Tо1 = L / SM1 = 82 / 116 = 0.7 мин
Tо2 = L / SM2 = 82 / 86 = 0.95 мин Tо3 = L / SM3 = 75 / 56 = 1.33 мин
Аналогично рассчитываем остальные режимы резания для точения (таблица 5).
Таблица 5 – Режимы резания Подача 𝑆𝑜, мм/об
Скорость V, м/мин
Частота вращ.
шпинделя n, мин-1
Время То, мин Черновое подрезание право-
го торца 0.73 117 280 0.7
Получистовое подрезание
правого торца 0.43 147 200 0.95
Чистовое подрезание право-
го торца 0.16 256 355 1.33
Черновое подрезание левого
торца 0.66 131 500 0.027
Получистовое подрезание
левого торца 0.39 166 630 0.036
Чистовое подрезание левого
торца 0.17 200 800 0.03
Черновое точение Ø230 0.73 144 200 0.12
Получистовое точение Ø230 0.53 144 200 0.16 Черновое растачивание Ø80 0.52 185 630 0.38 Получистовое растачивание
Ø80 0.38 200 800 0.65
Чистовое растачивание Ø80 0.38 314 1250 0.26
Черновое точение Ø170 0.66 133 250 0.09
Получистовое точение Ø170 0.48 168 315 0.1
Чистовое точение Ø170 0.24 336 630 0.02
Черновое точение Ø80 0.66 158 630 0.31
Черновое растачивание Ø72 0.52 175 800 0.07
Продолжение таблицы 5.
Получистовое растачивание
Ø72 0.38 180 800 0.09
Чистовое растачивание Ø72 0.24 282 1250 0.1
Точение канавки 0.09 182 800 0.04
Нарезание резьбы М72×1.5 1.5 142 630 0.01
Сверление 8 отв. Ø 11 0.29 17 500 0.77
Сверление 6 отв. Ø 6.7 0.19 21 1000 0.6
Нарезание резьбы М8
в 6 отв. 1.25 7.9 315 0.24
Определение минутной подачи
Минутную подачу на токарную операцию рассчитывается по формуле:
SM = Sz*n мм/мин,
SM = 0,43*250 =107.5 мм/мин.
Определение времени цикла автоматической работы станка по про- грамме
Основное время автоматической работы станка по программе опреде- ляется по формуле:
То=lo*i/Sм мин,
где lo – длина обрабатываем ой поверхности (lo = 82 мм по чертежу);
i – число проходов
SM – минутная подача, тогда:
То = 82*2/107.5= 1.5 мин.
Длина холостого хода рассчитывается по формуле:
Lх.х. = √∆х2+ ∆y2+ ∆z2, мм;
Lх.х. =√1702+ 0 + 1202 = 208 мм.
Машинно-вспомогательное время определяется по формуле:
ТМВ = ТМВи + ТМВх мин,
где ТМВи – машинно-вспомогательное время на автоматическую смену инструмента (ТМВх = 0);
ТМВх – машинно-вспомогательное время на выполнение автоматиче- ских вспомогательных ходов и технологические паузы.
ТМВ = ТМВх =208*2/10000 = 0.041 мин.
Таким образом время автоматической работы станка по программе:
Тц.а. = То + ТМВ, мин;
Тц.а. = 1.5 + 0.041=1.541 мин.
Определение нормы штучного времени
Норма штучного времени определяется по формуле:
Тш = (Тц.а. + ТВ )*(1 + атех+аорг+аотл
100 ), мин.
Вспомогательное время складывается из составляющих:
ТВ = Туст + Тв.оп + Тиз.,
где Туст – вспомогательное время на установку и снятие детали (ч.1, карта 3 поз.40, инд. а , Туст = 1.4 мин);
Тв.оп – вспомогательное время, связанное с операцией (ч.1, карта [14]
поз. 4, 6, Тв.оп = 0.15+0.03=0.18 мин);
Тиз – вспомогательное время на контрольное измерение (ч.1, карта 15 поз.8, Тиз = 0,11 мин).
Суммарное вспомогательное время равно:
ТВ = 2.2+0,18+0,11=2,49 мин
Время на организационное и техническое обслуживание рабочего ме- ста, отдых и личные потребности приведено в процентах от операционного времени (ч.1, карта [16] поз.39):
аорг + атех + аотл = 14%.
Окончательно норма штучного времени:
Тш = (1.541+2.49)*(1+14/100)= 4.6 мин.
Tшт1>Tшт2,
228,36мин > 26,37мин
Время, полученное в проектном ТП сократилось приблизительно в 8,5 раз.
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Аналитический обзор и выбор стандартизированной технологиче- ской оснастки.
Для инструмента «сверло–зенковка» применяется цанговый патрон ER в соответствии с DIN6499 без внутренней подачи СОЖ. Цанговый патрон слу- жит для крепления режущего инструмента небольшим диаметром хвостовика.
Недостатком такого патрона является то, что для инструмента с различным диаметром хвостовиков требуются разные цанги. Согласно требованиям под- бираем цанговый патрон с конусом Морзе №2.
Рисунок 5 – Патрон цанговый конус Морзе №2 ER25
Рисунок 6 – Цанговый патрон Где A = 55; D = 42; d1 = 2-16.
Рисунок 7 – Сверлильный патрон для сверла Где А = 90; SK = 40; D = 50; d = 1,0-13.
Рисунок 8 – Оправка для метчика NT30–TPM316 Где L = 150; F1 = 10; F2 = 20; C1 = 48; TPC Type = 316.
Для резцов на станке TNL120AL2 имеется стандартный инструменталь- ный магазин. Канавочный резец закрепляется в базовом держателе с квадрат- ным хвостовиком (рис. 18).
Рисунок 9 – Держатель для канавочного резца
3.2 Проектирование и расчёт специального станочного приспособле- ния
Проектируем конструкцию сверлильного приспособления исходя из расчетов представленных ниже, а так же выбора типа производства. В данном случае оно – массовое. То есть конструкция должна обеспечивать в первую очередь надежность и быстроту изготовления 8 отверстий Ø11.
Для обеспечения требований к взаимному расположению базовых и обрабатываемых поверхностей необходимо лишить деталь 6 степеней свобо- ды. Используем установочную базу-плоскость и пневматический зажим кон- дукторной плитой с упорами. Базируем деталь (рисунок 10) по основной базо- вой поверхности Ø170f7, который лишает деталь 2 степеней свободы. Базиро- вание по торцу лишит деталь 3 степеней свободы.
Рисунок 10 – Теоретическая схема базирования
По принятой схеме базирования разрабатываем схему приспособле- ния (рисунок 11), обеспечивающую параметры обработки. С целью облегче- ния условий труда и сокращения штучного времени операции выбираем конструкцию приспособления с механизированным зажимом. Приспособле- ние состоит из двух пневмоцилиндров, которые состоят из корпуса 1 и
крышки 2. Силовой привод приспособления – поршневой пневматический. В пневмоцилиндр помещается шток 3, на шток крепится кондукторная плита 5.
Деталь устанавливается на кольцо 9. Зажимной элемент – кондукторная пли- та со сферическими упорами 8. Зажим происходит под действием силы Р – на штоке 3. Достоинства пневмопривода – быстродействие, безопасность, надежность, унификация.
Рисунок 11 – Схема приспособления
Для установки приспособления на поворотный стол используем уста- новочный штифт на оси поворотного стола. С помощью данного штифта при- способление возможно лишить 4 степеней свободы. Для лишения детали 5 степени свободы – перемещения вдоль оси используется усеченный позици- онный штифт Ø16p6.
Рисунок 12 – Схема крепления приспособления на станке
Расчет режимов резания на сверлильную операцию
На МА299Ф2 производится сверление 8 отв. Ø11. Материал детали:
сталь 45, σв = 750 МПа. Материал режущей части сверла: быстрорежущая сталь Р6М5.
Назначаем геометрические параметры режущей части сверла:
угол при вершине 2φ=127º;
передний угол γ=0º;
задний угол α=12º;
угол наклона спирали ω=35º;
угол наклона перемычки ψ=55º;
форма заточки Н.
Определяем глубину резания:
t = 5,5 мм.
Определяем подачу:
При сверлении отверстия сверлом из быстрорежущей стали Sо= 0,25мм/об. Принимаем Sп = 0,2 мм/об.
Определяем скорость резания по формуле:
Kv
yv Sz xv m t T
qv v D V C
;
Klv Kuv Kmv
Kv ; nv σв m 750 mv C
K
,
где D – диаметр сверла, D = 11 мм;
Т – стойкость сверла, Т = 60 мин;
Cv – коэффициент, Cv = 7;
qv, xv, yv, m – показатели степени, qv = 0,4, xv = 0, yv = 0,7, m = 0,2;
Kmv – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого матери- ала;
Cm – коэффициент обрабатываемости, Cm = 1,0;
nv – показатель степени, nv = 0,9;
Kuv – коэффициент, учитывающий материал инструмента, Kuv = 1,0;
Klv – коэффициент, учитывающий глубину просверливаемого отвер- стия, Klv = 1,0
Используя, принятые значения получаем 1 0,9 750 1 750
Kmv
;
1 1 1 v 1
K ; 25 0,71
0 0,2 0,2 5,5
60
110,4
V 7
м/мин.
Определяем частоту вращения шпинделя по формуле π D
V n1000 ,
11 723 3,14
25 n 1000
об/мин.
Корректируем по паспорту станка n = 700 об/мин.
Уточняем скорость резания по формуле 1000
n π D
V , 24.17 1000
700 11
V3,14 м/мин.
Определяем осевую силу резания при сверлении по формуле Kp
yp p S q ð D Ñ
Pî ; np 750
σâ Kmp
Kp
,
где Ср – коэффициент, Ср = 68;
