Технологический процесс изготовления детали (2)

метки: Деталь, Технологический, Процесс, Изготовление, Чертеж, Поверхность, Обработка, Определяться

Выбор материала для детали, который дает наибольший экономический эффект и обладающий высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями является важной частью курсового проекта. Основные требования предъявляемые к проектируемой детали — высокая надежность, ремонтопригодность, технологичность, минимальные: габариты и масса, удобство в эксплуатации. В ряде случаев деталь должна удовлетворять требованиям технической эстетики.

Различные материалы обрабатывают для получения нужных предметов. Придание материалу необходимых размеров, формы, свойств достигается многими видами обработки. Обработка металлов режущими инструментами на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий.

В зависимости от формы деталей, характера обрабатываемых поверхностей и требований, предъявляемых к ним, их обработку можно производить различными способами: механическими ? точением, сверлением, фрезерованием, строганием, протягиванием, шлифованием и др.; электрическими ? электроискровым, электроимпульсным или анодно-механическим, а также ультразвуковым, электрохимическим, лучевыми и другими способами обработки.

Процесс обработки металлов резанием играет ведущую роль в машиностроении, так как точность форм и размеров и высокая частота поверхностей деталей машин и технологического оборудования обеспечивается в большинстве случаев только этой обработкой.

В машиностроении получили широкое распространение токарные станки, предназначенные для выполнения многочисленных операций. Процесс точения широко применяется в автоматизированном производстве.

1. Исходные данные

Теплоустойчивая сталь перлитного класса — химический состав

C,%	S i ,%	Mn, %	S, %	P, %	Cr, %	Mo, %	V, %
			Не более
0,10-0,16	0,15-0,35	0,4-0,7	0,025	0,030	1,10-1,40	0,50-1,10	0,20-0,35

Механические свойства стали 15ХМФ ГОСТ 10802-64

у т МПа	у в МПа	д 5 -%	KCV (Дж/см2 )	Ш%
350	580	17	45	50

у _т — предел текучести

у _в — временное сопротивление разрыву

д ₅ -относительное удлинение

KCV-ударная вязкость

Ш — относительное сужение.

2. Тип производства, количество деталей в партии

В зависимости от размера производственной программы, сложности и трудоемкости изготовления детали различают три типа производства: единичное, серийное и массовое.

Таблица 2. Тип производства

Тип производства	Количество обрабатываемых деталей в год
	Крупных	Средних	Мелких
Единичное	до 5	до 10	до 100
Серийное	от 5 до 1000	от 10 до 5000	от 100 до 50000
Массовое	свыше 1000	свыше 5000	свыше 50000

Согласно задания: производство серийное. В зависимости от количества изделий в партии их трудоемкости изготовления серийное производство подразделяется на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, определяемое ориентировочно по следующим данным.

Таблица 3 — Вид производства

Вид производства	Количество обрабатываемых деталей в год
	Крупных	Средних	Мелких
Мелкосерийное	2-5	6-25	10-50
Среднесерийное	6-25	26-150	51-300
крупносерийное	свыше 25	свыше 150	свыше 300

Количество деталей в партии определяется по формуле

где N — годовая программа выпуска деталей;

• бесперебойной работы цеха (принимается обычно 2-3 дня);

Ф — число рабочих дней в году.

При шестидневной рабочей неделе (40 часов в неделю) рабочих дней 301.

штук

Если средних деталей в партии 70 штук, то это среднесерийное производство.

3. Вид заготовки и припуски на обработку

Заготовкой называется предмет производства, из которого изменением формы, размеров, качества поверхностей и свойств материала изготовляют требуемою деталь. Выбор вида заготовки зависит от материала, формы и размера, ее назначения, условий работы и испытываемой нагрузки, от типа производства.

Для изготовлении детали применяется заготовка из проката.

Величина припуска на обработку, т.е. толщина снимаемого слоя металла, зависит от вида заготовки и способа ее изготовления, от размеров и формы детали и от требуемых точности и шероховатости обработанных поверхностей.

Для снижения себестоимости обработки и расхода металла припуски должны быть такими, чтобы их можно было снять за минимальное число проходов. В тоже время для нормальной работы режущего инструмента припуск должен превышать толщину твердой литейной корки для литых заготовок или слоя окалины для поковок. Общий припуск на сторону должен включать кроме толщины поверхностного дефектного слоя сумму межоперационных припусков, т.е. слоев, снимаемых на каждой операции, с учетом погрешности установки, отклонений от правильной формы, допусков на размеры заготовки. Величины припусков на механическую обработку приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Припуски на механическую обработку

Размер детали, мм	Припуски, мм	Допуски, мм	Размер заготовки, мм
264 32	2 4	+1,6 -0,8 +0,4 -0,75	266 36

Расчет массы детали:

Для стали с=7.8 г/

Масса детали

Расчет массы заготовки

Коэффициент использования материала

4. Структура технологического процесса

Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, в частности, при обработке резанием — на одном станке. Если после обработки части поверхностей заготовка передается на другое рабочие место, а затем возвращается на тот же станок, то дальнейшая обработка на нем составит следующую операцию.

Установом называется часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовки совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части операции.

Технологическим переходом называется законченная часть операции, выполняемая одним и тем же инструментом при постоянных поверхности, образуемой обработкой, технологических режимах и установке.

Проход — это часть перехода, характеризуемая снятием одного слоя металла.

Токарная обработка заключается в выполнении самых разнообразных операций: обработки резцами наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, торцовых плоскостей, нарезания наружных и внутренних резьб, отрезки, сверления, зенкерования и развертывания отверстий.

5. Выбор оборудования и приспособления

Механическая обработка детали состоит из токарной и фрезерных операций. Основываясь на габаритные размеры и форму детали, форму поверхностей и их взаимное расположение, технические требования и точности размеров, шероховатости обрабатываемых поверхностей выберем станки для проведения операций.

При выборе типа станка и степени его автоматизации необходимо учитывать следующие факторы:

• габаритные размеры и форму детали;
• форму обработанных поверхностей, их расположение;
• технические требования к точности размеров, формы и шероховатости обработанных поверхностей;
• размер производственной программы, характеризующей тип производства данной детали.

Для обработки данной детали применяются токарно-винторезный и горизонтально фрезерный станок.

Технические параметры фрезерного станка мод. 5В833М

Показатель	Размер, мм
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
Диаметр	140
Длина	450
Наибольшее продольное перемещение стола	550
Скорость автоматического перемещения стола, м/мин	0,02-5
Диаметр фрезы	10
Скорость м/мин	32
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	10

Технические параметры сверлильного станка 2Н135

Показатель	Размер, мм
Наибольший условный диаметр сверления в стали	35
Рабочая поверхность стола	450 х 500
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола	750
Вылет шпинделя	300
Наибольший ход шпинделя	250
Наибольшее вертикальное перемещение:
сверлильной головки	170
Стола	300
Число подач шпинделя	9
Конус Морзе отверстия шпинделя	4
Число скоростей шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, об/мин	31-1400
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	4,0

Приспособление выбирается из условий надежного и жесткого закрепления детали, обеспечения требуемой точности обработки, максимального сокращения вспомогательного времени на установку, закрепления и снятия детали со станка.

В серийном и мелкосерийном производстве применяются преимущественно универсальные приспособления являющиеся принадлежностями станков. В серийном и массовом производстве рекомендуется применять специальные приспособления, повышающие точность обработки и снижающие штучное время.

Для выше приведенных станков при изготовления данной детали применяются следующие приспособления:, Токарные кулачковые патроны;, Машинные тиски;, Накладки тисков;, Угловые столы.

6. Выбор инструмента, Выбор режущего инструмента

При выборе режущего инструмента необходимо исходить из способа обработки и типа станка, формы и расположения обрабатываемых поверхностей, материала заготовки и его механических свойств.

Инструмент должен обеспечить получение заданной точности формы и размеров, требуемой шероховатости обработанных поверхностей, высокую производительность и стойкость, должен быть достаточно прочным, виброустойчивым и экономичным. Для обработки наружных поверхностей, выбран проходной отогнутый резец оснащенный пластинкой из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18868-73.

Выбор материала режущей части

Материал режущей части инструмента имеет важнейшее значение в достижении высокой производительности обработки.

При выборе марки твердого сплава необходимо помнить, что чем больше содержание в нем карбида титана и чем меньше кобальта, тем больше его износо- и термостойкость, но тем меньше его прочность на изгиб и вязкость, т.е. сплав более хрупкий.

Так как деталь изготовлена из стали то ее рекомендуется обрабатывать инструментами оснащенными двухкарбидным сплавом марки Т15К6.

Выбор периода стойкости режущего инструмента

Стойкостью называется период работы режущего инструмента до его затупления. Так как период стойкости инструмента оказывает наибольшее влияние на скорость резания, правильный выбор этого фактора имеет большое значение.

Период стойкости колеблется в больших приделах. Так, период стойкости (мин) принимают равным: для резцов из быстрорежущей стали — 60; для резцов с пластинками из твердого сплава — 90-120; для сверл из быстрорежущей стали диаметром до 20 мм — 25 — 40, а диаметром свыше 30 мм — 40 — 60; для фрез цилиндрических из быстрорежущей стали — 120, а со вставными ножами из твердого сплава — 180 — 540. Стойкость протяжек — 106 — 500 мин, шлифовального круга — 10 -20 мин.

На величину стойкости инструмента существенное влияние оказывает смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ).

Как правило, применения СОЖ облегчает стружкообразование и снижает температуру в зоне резания, что существенно повышает стойкость режущего инструмента.

заготовка обработка инструмент резание

7. Расчет режимов резания

Производительность и себестоимость обработки изделий на металлорежущих станках, качество обработанной поверхности зависят прежде всего от принятых режимов резания. Поэтому важен выбор их оптимальных значений при проектировании технологического процесса механической обработки.

Оптимальные, т.е. наивыгоднейшие, режимы резания выбираются из условий наиболее полного использования режущей способности инструмента, кинематических и силовых способностей станка. При этом должны обеспечиваться высокая производительность, требуемые точности и шероховатость обработанной поверхности и минимальная себестоимость.

Режим резания при точении.

Вначале определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t, мм, из условия минимального числа проходов:

t=, (3)

где Д ₀ -диаметр поверхности до обработки, мм;

Д ₁ -диаметр поверхности после обработки, мм. Подставляя известные значения:

Д ₀ =36;

Д ₁ =32;

t=мм,

Так как глубина резания не превышает 5 мм, то обработаем данную деталь за один проход., Найдем значение подачи S, мм/об по формуле:

S _р =, (4)

где r — радиус округления вершины резца, мм;

R _z — высота неровностей, мм;

• R=1 мм;
• R _z =4010^-3 мм;

Определим максимально допустимую подачу по формуле (4)

S _р = мм/об;

Расчетная скорость резания при точении V _р , м/мин, вычисляется по эмпирической формуле:

(5)

где С_v — коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

Т — расчетная стойкость инструмента;

X _v , Y_v — показатели степени влияния t и S на V_р ;

S _ф — фактическая подача

К _v — поправочный коэффициент на измененные условия, которые вычисляются по формуле:

К _v =К_Mv К_nv К_Uv К_v К_Фv … (6)

где К _мv -коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

К _nv -качество (состояние) заготовки;, К_Uv -материал режущей части инструмента;, К_v -главный угол в плане;, К_ф .-форма передней грани инструмента;

К _nv =0,8; К_Uv =1,00; К_v =1,00; К_Фv = 1,00.

Тогда подставляем данные значения в формулу(6):, Получаем:

К _v =1,30.8111=1,04;

Значения коэффициентов С_{v ,} Т, X_v , Y_v , m имеют следующие значения:

С _v =350, Т=60, X_v =0,15, Y_v =0,35, m=0,2

мм/мин

По расчетной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин.

, (7)

где D ₀ — диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

V _p — скорость резания, м/мин;

об/мин,

Фактическую скорость резания принимаем ближайшую меньшую из паспортных данных. В данном случае она равна n_ф =800 об/мин.

После чего корректируется скорость резания, то есть подсчитывается ее фактическое значение, мм/мин,

(8)

где Д ₀ -диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

n _ф — частота вращения шпинделя, об/мин;

Подставим численные значения в формулу (8), получим:

мм/мин

Найденные режимы резания могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М_шп будет больше момента, создаваемого силами резания, или равен ему, то есть:

(9)

Определим тангенциальную силу P_z , создающую крутящий момент M_рез по формуле:

P_z =C_pz t^xpz S_ф ^ypz V_ф ^npz k_p (10)

где C _pz — коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

X_pz, Y_pz, n_pz — показатели степени влияния режимов резания на силу P_z ;

К_р — поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

K _p =K_MP K_p K_p K_up K_p (11)

;

Подставим численные значения в формулу (11):

K _p =0,82511,10,931=0,84

По формуле (10) вычисляем тангенциальную силу:

P _z =29402¹ 0,4^0,750 0,8490,43^-0,15 =1267,14 H

Крутящий момент М _{рез ,} потребный на резание подсчитывается по формуле

, (12)

где P _{z —} тангенциальная сила, Н;

D ₀ — обрабатываемый диаметр, мм;

Нм,

Крутящий момент М _шп подсчитывается по формуле:

М _шп =9550, (13)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

По формуле получаем (14)

Коэффициент мощности станка определяется по формуле

, (14)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

N_под -потребная мощность на шпинделе, которая рассчитывается по формуле:

(15)

где N_э -эффективная мощность на резание, определяемая по формуле

(16)

Подставив значения, получим в формулы (15) и (16) получим

Теперь вычислим коэффициент использования мощности станка

Фактическая стойкость инструмента Т_ф рассчитываем по формуле:

(17)

где V_ф — фактическая скорость резания, м/мин;

V_p и Т — расчетные значения скорости и стойкости инструмента;

m — показатель стойкости инструмента.

Вычислим Т_ф по формуле:

(18)

Основное технологическое (машинное) время.

Время, затраченное на процессе резания определяется по формуле:

(19)

где i — число проходов,

L — расчетная длина обработки, вычисляется по формуле:

L=l+l₁ +l₂ , (20)

где l — длина обработки, мм;

l₁ — длина врезания, мм;

l₂ — длина перебега инструмента, мм.

Величина врезания рассчитывается по формуле:

(21)

где t-глубина резания, мм;

• главный угол резца в плане;

(22)

Величину перебега принимаем равной 4 мм;, Вычислим расчетную длину обработки по формуле (20):

L=268+2+4=274 мм

По формуле (19) вычислим основное время:

t _шт =t₀ +t_в +t_об +t_ф (23)

Основное технологическое(машинное) время-это время, непосредственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого перехода.

Вспомогательное «время — время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка, проверку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и снятие детали; суммируется целиком на операцию.

t _в =мин

Оперативным временем называется сумма основного технологического и вспомогательного времени

t _оп =t₀ +t_в =0,86+3,3=4,16 мин (23)

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места t _об включает: время на подналадку, чистку и смазку станка, на получение и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.

Время на обслуживание рабочего места t _об , а также на отдых и физические потребности назначается на операцию в процентах от оперативного времени по нормативам:

(24)

где — процент на обслуживание рабочего места, принимаемый на предприятиях транспорта в пределах 4-7% от оперативного времени;

• процент на отдых и физические потребности, составляющие в единичном и серийном производстве 4-6, в крупносерийном и массовом 5-8% от оперативного времени.

По формуле (24) получаем

мин.

Таким образом теперь по формуле (23) мы можем подсчитать t _шт

мин.

Штучно-калькуляционное время на операцию вычисляется по формуле

(25)

где t _пз — подготовительно-заключительное время на всю партию деталей, мин;

• n — число деталей в партии.

мин.

Подготовительно-заключительное время — это время определяется в целом на операцию и включает время, затраченное рабочим на ознакомление с технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка, получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной операции.

В соответствии с литературой подготовительно-заключительное время принимаем равным 30 мин.

Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей силы P определяется по формуле (39)

(26)

где C _т — тарифная ставка соответствующего разряда;

• K — коэффициент.

Значение тарифной ставки, соответствующей 4 разряду, принимаем равной

руб./ ч

Коэффициент K, для рабочего 4-го разряда, принимаем равным 2,15.

руб.

Себестоимость механической обработки деталей С включает стоимость рабочей силы Р и стоимость накладных расходов Н и определяется по формуле(28)

, (27)

где Н — стоимость накладных расходов, тыс. руб.;

• Р — стоимость рабочей силы, тыс. руб.

Стоимость накладных расходов определим по формуле (41)

(28)

По формуле (41) находим Н

руб.

Таким образом подсчитаем себестоимость механической обработки при точении:

руб.

1) упразднение трудоемкой операции — разметки деталей перед обработкой;

2) сокращение вспомогательного времени на установку, закрепление и переустановку детали относительно инструмента;

3) повышения точности обработки;

4) снижение машинного и вспомогательного времени за счет одновременной обработки нескольких деталей или совмещенной обработки несколькими инструментами;

5) облегчение труда рабочего и снижения трудоемкости обработки;

6) повышение технологических возможностей и специализация станка

В результате применения приспособления должны значительно возрасти производительность и снизится себестоимость обработки.

В качестве приспособления для фрезерования выбираем станочные тиски со сменными губками специальной формы ГОСТ 2675-71.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/izgotovlenie-detaley/

Казаченко В.П., Савенко А.Н., Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов III. Обработка металлов резанием. Пособие по курсовому проектированию — Гомель: БелГУТ, 1997 — 47 с.

Дольский А.Н. и др. Технология конструкционных материалов. — М.: Машиностроение, 1985 — 448 с.

Справочник технолого-машиностроителя. В 2 т. Т I/ под редакцией Косиловой А.Г. и Мещераковой Р.М. — М.: 1972 — 649 с. Т II/ под редакцией Малова А.Н. — М.: 1972 — 568 с.

Горбунов В.И. Обработка металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки. — М.: Машиностроение.

Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Методички расчета рациональных режимов резания. — Гомель: БелИИЖТ, 1980.

Пахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. Учебник для высших учебных заведений. 3-е издание, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990 — 528 с.

Федин А.П. Материаловедение и технология материалов. — Гомель: БелИИЖТ, 1982 — 83 с.

Егоров Н.Е. и др. Технология машиностроения. — М.: Машиностроение, 1985 — 184 с.

Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Геометрия токарных резцов. Методические указания к лабораторным работам по обработке металлов резанием. — Гомель: БелИИЖТ, 1974.