Изготовление торцовой насадной фрезы

Федеральное агентство по образованию

Пензенский колледж управления

и промышленных технологий им. Е.Д. Басулина

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

ПКУПТ 4.407.151001.05.1.21

2008

Введение

При изготовлении машин, двигателей, приборов, станков широко применяют обработку металлов резанием. Обработка резанием на металлорежущих станках или вручную невозможна без применения необходимых для этого орудий труда – режущих инструментов.

Качество режущего инструмента характеризуется его надежностью, т.е. его способностью безотказно работать согласно своему назначению, сохраняя при этом предусмотренные техническими условиями показатели. К таким показателям относятся размерная и геометрическая точность, стойкость. Характеризует качество режущего инструмента. Стойкость режущего инструмента – это способность длительное время работать между двумя переточками. Чем больше будет это время, тем выше качество такого инструмента.

Производство режущих инструментов на современном уровне требует соответствующей подготовки специалистов – инструментальщиков. Подготовка специалистов среднего звена – техников – инструментальщиков – сосредоточена в инструментальных техникумах.

При выполнении курсового проекта мы научимся:

1. проектировать тех. процессы режущего инструмента;

2. выбирать операционные припуски;

3. рассчитывать общие припуски;

4. выбирать базы;

5. выбирать оборудование;

6. выбирать приспособление (технологическую оснастку)

7. рабочий режущий инструмент

8. заполнять технологическую документацию

9. рассчитывать технологическую себестоимость обработки, рассчитав предварительно режимы резания на нужные операции и нормы штучного времени.

1. Основной раздел

1.1
Конструкция и служебное назначение изготавливаемой детали

Фрезы – многолезвийный инструмент, применяющийся на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей, фрезерования уступов, плоскостей и пазов в деталях из различных сталей, алюминиевых сплавов, меди, легких и цветных металлов и сплавов. В курсовом проекте проектируется и рассчитывается фреза торцовая насадная диаметром 63 мм и шириной В=40 мм. Данная фреза изготовляется двух типов: тип I – фрезы торцовые насадные с мелким зубом и тип II – фрезы торцовые насадные с крупным зубом. Моя фреза относится ко второму типу. Число зубьев Z=8. Для улучшения равномерности фрезерования и отвода стружки фреза имеет винтовые стружечные канавки с углом наклона W=35–400
. В централизованном порядке фрезы изготовляются праворежущими, а по соглашению с потребителем – леворежущими. небольшое количество зубьев на фрезах улучшает условия для отвода стружки и повышает виброустойчивость фрез. Для дополнительного увеличения виброустойчивости фрез по соглашению с потребителем фрезы изготавливаются с неравномерным окружным шагом зубьев.

Геометрические параметры режущих кромок фрезы, изготавливаемой в централизованном порядке: передний угол в нормальном сечении к режущей кромке на цилиндре jn
=150,
наторце jт
=120;
задний угол в сечении перпендикулярном к оси фрезы, α=140;
задний угол в сечении к режущей кромке на торце α1
=80
.

Радиальное биение режущих кромок (относительно оси посадочного отверстия) для смежных зубьев фрез Ø63–80 мм – не более 0,03 мм.

Фреза изготавливается из стали Р6М5 по ГОСТ 19265–73.

При фрезеровании углеродистых и легированных сталей и чугуна

рекомендуется применять фрезы из быстрорежущей стали марок Р12 и Р6М3 по ГОСТ 9373 – 60 и Р0М5 по ЧМТУ 1–865–70 с твердостью после термообработки HRC62–65. Допуск на диаметр посадочного отверстия d по А, ОСТ 1012. Размеры шпоночного паза по ГОСТ 9412–70. Основные размеры по ГОСТ 9304–69. Технические требования по ГОСТ 1695–67.

1.2
Анализ технологичности детали

Одним из эффективных путей решения задач при проектировании является внедрение принципов технологичности конструкции. Под этим термином понимают такое проектирование, которое при соблюдении всех эксплуатационных качеств обеспечивает минимальную трудоемкость изготовления, материалоемкость и себестоимость, а так же возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме с использованием современных методов обработки и сборки.

Технологичность – важнейшая техническая основа, обеспечивающая использование конструкторских и технологических резервов для выполнения задач по повышению технико-экономических показателей изготовления и качества изделий. Работа по улучшению технологичности должна производиться на всех стадиях проектирования и освоения в производстве выпуск изделий.

Технологичность конструкций деталей обуславливается:

А) рациональным выбором исходных заготовок и материалов;

Б) технологичностью форм деталей;

В) рациональной постановкой размеров;

Г) назначением оптимальной точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, параметров шероховатости и технических требований.

Технологичность деталей зависит от типа производства, а так же от условий работы детали и сборочных единиц в изделии и условий ремонта.

2. Специальный раздел

2.1 Характеристика заданного типа производства

Тип производства для изготовления фрезы торцовой насадной с годовой программой выпуска , будет являться серийное производство.

Серийным производством называется такое производство, в котором изделия изготовляются партиями, регулярно повторяющимися через определенный промежуток времени. Серийное производство в инструментальной промышленности организуется для изготовления изделий одного вида. При этом номенклатура может доходить до нескольких сотен типоразмеров. В данном типе производства применяются станки общего назначения, которые располагаются в цехах по типам (группа токарных станков, фрезерных, сверлильных и т.д.). Для этого выделяются участки в цехах с замкнутым циклом обработки изделий одного вида.

2.2 Выбор способа получения заготовки

Правильный выбор заготовок и соответствующая их подготовка для механической обработки являются весьма важными технико-экономическими вопросами.

При решении этого вопроса надо стремиться к тому, чтобы форма и размеры исходной заготовки были максимально близки к форме и размерам детали. Но повышение точности размеров заготовки и получение ее более сложной формы чаще всего приводит к увеличению себестоимости, особенно в мелкосерийном и единичном производствах.

На выбор способа получения исходной заготовки влияют следующие факторы:

1. вид материала

2. его физико-механические свойства

3. объем выпуска изделий и тип производства

4. размеры и форма изделия

5. характер применяемого на проектируемом участке оборудования (универсальное или специальное)

6. производственные возможности заготовительных цехов завода (кузнечного, литейного, сварочного и т.п.)

в машиностроении в зависимости от номенклатуры изделий и характера производства применяют исходные заготовки в виде прутков круглого, прямоугольного, квадратного сечений профильного и периодического проката, толстостенных бесшовных труб; горячекатаных и холоднокатаных листов и полос; поковок, получаемых методам свободной ковки, ковки в штампах, чеканки, ротационного обжатия; отливок из стали, серого, ковкого, высокопрочного и антифрикционного чугунов и цветных металлов, получаемых литьем в земляные формы из быстротвердеющих смесей, в металлические

формы (кокили), по выплавляемым моделям, в корковые или оболочковые формы и т.п.; сварных заготовок для режущего инструмента и для корпусов машин, приборов и приспособлений; пластин из быстрорежущей стали и твердых сплавов.

Изготовление режущего инструмента целесообразно производить из поковок, а не из сортовой горячекатаной стали, вследствие улучшения структуры – более равномерного распределения карбидов и размельчения их. Ковку в штампах выгодно производить в условиях серийного производства при изготовлении изделий, имеющих сложное очертание, например зуборезных долбяков, угловых фрез и пр.

2.3 Выбор и обоснование технологических баз

Базами называются поверхности заготовки, за которые ее зажимают. В процессе производства режущего инструмента различают черновые и чистовые базы. В данном курсовом проекте при изготовлении фрезы торцовой насадной черновой базой является наружная поверхность. При дальнейшей обработке поковку штампованную зажимают в трех кулачковом патроне для обработке торца, отверстия и выточки в отверстии, и здесь чистовой базой является обработанная наружная поверхность.

Отверстие в корпусе фрезы торцовой насадной служит посадочным местом для отправки в процессе фрезерования и, следовательно, является базой.

Таким образом, черновыми называются базы, применяемые при обработке заготовок на первых операциях; черновые базирующие поверхности предварительно не обрабатывают. Чистовыми называют базы, применяемые при всей последующей обработке; поверхности, применяемые за чистовые базы, предварительно обрабатывают.

Чистовые базы разделяют на основные и технологические. Основными базами называют такие поверхности, которые ориентируют изделие – режущий инструмент в процессе его работы на станке. У торцевой насадной фрезы чистовая база – отверстие, но оно одновременно служит и основной базой, т. к. в процессе работы фреза насаживается на рабочую оправку. Технологическими базами называют такие базы, которые ориентируют заготовку только в процессе ее обработки. Наружнаяповерхность у фрезы торцовой насадной может служить технологической базой.

2.4 Разработка технологического маршрута изготовления детали с выбором оборудования и технологической оснастки

005 Отрезная.

Б. Абразивно-отрезной автомат МФ-332

Т. Призма ГОСТ 12194–66, центра ГОСТ 8742–75

О. Отрезать заготовку в размере 1

Т. Круг шлифовальный 0400х3х25. 16А50НСТ 23К1А.

ГОСТ 2424–75; ШЦ-1 ГОСТ 166–80

010 Ковочная.

Б. Ковочный молот модели М-132

О. Ковать заготовку в размер 1,2,3

015 Термическая

Б. Печь для отжига

О. Отжечь заготовку.

020 Очистная

Б. Галтовочный барабан

О. Очистить заготовку

025 Токарная

Б. Токарно-винторезный станок 16К20

Т. патрон трехкулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675–80; Оправка 3. 1107–81

О. Подрезать торец в размер 1

Т. Резец токарный подрезной 16х25х140 Т15К6 ГОСТ 178–83; ШЦ-I ГОСТ 166–83.

030 Токарная программная

Б Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Т1

О. Патрон трехкулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675–80

035 Фрезерная

Б. 6Т82Г

Т. Тиски призматические

О. Фрезеровать паз в размере 1, 2, 3

Т. Фреза дисковая трехсторонняя ГОСТ 3755–78;

ЩЦ-I ГОСТ 166–83

040 Токарная

Б. Токарно-винторезный станок 16К20

Т. Оправка центровая 3. 1107–81; Центр упорный

1. обточить начерно в размер 1

2. обточить начисто в размер 2

Т. Резец токарный проходной прямой 16х25х140; Т15 К6; ГОСТ 18879–73

045 Фрезерная

Б. 6Т12

050 Фрезерная

Б. 6Т12

Т. Оправка 3.1107–81; Поводковый патрон

О. Фрезеровать стружечные канавки на торцы в размер 1, 2, 3

Т. Фреза двухугловая Р6М5 по ТУ 2–035–526–76; Угломер ГОСТ 5378–88

055 Термическая

Б. Печи; ванны.

О. Закалить и отпустить.

060 Шлифовальная

Б. Внутришлифовальный станок 3К228В

065 Заточная

Б. Универсально-заточной станок 3М642

Т. Центр вращающийся ГОСТ 8742–75

О. Заточить зубья на торце по средней поверхности в размер 1

Т. Шлифовальный круг ЧК 125х20 ЧК34А16НМ29К1А ГОСТ 2424–75

070 Заточная

Б. Универсально-заточной станок 3М642.

Т. Центр Вращающийся ГОСТ 8742–75

О. Заточить по передней поверхности на цилиндре в размер 1

Т. шлифовальный круг ЧК 34А16 НМ 29К1А ГОСТ 2424–75

075 Заточная

Б. Универсально-заточной станок 3М642

Т. центр вращающийся ГОСТ 8742–75

О. Заточить зубья по цилиндру по задней поверхности в размер 1

Т. шлифовальный круг ЧК 34А16 НМ29К1А ГОСТ 2424–75

080 Заточная

Б. Универсально-заточной станок 3М642

Т. Центр вращающийся ГОСТ 8742–75

О. Заточить зубья на торце по задней поверхности в размер 1

Т. Шлифовальный круг ЧК 34А16 НМ29К1А ГОСТ 2424–75

085 Шлифовальная

Б. Плоскошлифовальный станок 3П722

Т. Центр вращающийся ГОСТ 8742–75; поводок ГОСТ 3.1107–81

О. Довести ленточку в размер 1

Т. Шлифовальный круг ЧК34А16 НМ29К1А ГОСТ 2424–73

090 Шлифовальная

Б. Плоскошлифовальный станок 3П722

Т. Поводковый патрон ГОСТ 3.1107–81; оправка ГОСТ 3.1107–81

О. Довести ленточку на зубе на торце в размер 1

Т. Шлифовальный круг ПП 600х25х205 33А8 НСМ 26К1А ГОСТ 2424–83

095 Маркировочная

100 Контрольная

2.5 Расчет припусков и межоперационных размеров

2Zобщ.
=2Z8
+2Z17
;

2Z8
=2Zобщ
+2Zсм
+2Zкр
;

2Zобщ
=2Zобщ
+2Zсм
+2Zкр
+2Z17
;

2Zчист.точ
.=30%*2Zточ
=30%*2Z8
;

2Zобщ
.=2*(0,8+0,3)=2,2 мм [1, С. 7, m. 3]

2Zсм
=2*0,55=1,1 мм [1, С. 31, m 29]

2Zкр.
=2*40*0,51000=0,04 мм

2Z8
=2,2+1,1+0,04=3,34 мм

2Zчист.точ
.=30%*2Zобщ.8

2Zчист.
=0,3*3,34=1,002 мм

2Zчерн
=3,34–1,002=2,338 мм

2Zобщ
=2Z8
+2Z17
;

2Z17
=0,9–0,5=0,4 [1, m. 9, С. 8]

Припуски на линейные размеры общей длины инструмента.

2Zобщ.
=3+0,002
[1, С. 19, m. 15]

2Zшлиф.
=0,2 [1, C.28, m. 27]

2Zчист.точн.
=1

2Zчерн.точн
=1,8

Припуск на заточку фрез

Z13
=0,4÷0,6~0,5 мм [1, C.26, m. 29]

Расчет операционных размеров на наружный диаметр рабочей части

1. A17
=63-0,046
; h8; √ Ra 0,63

2. A8a min
чист
= A17
+2Z17
=63+0,4=63,4 мм

A8a max
чист
=A8 min
чист
+Tdh12=63,4+0,3=63,7 мм

A8a
чист
=ø63,7-0,3
; h12; √ Ra 6,3

3. Aб
min
черн
= A8a
чист
max
+2Zчист
=63,7+1,002=64,702 мм

Aб
max
черн
= A8a
чист
min
+Tdh14=64,702+0,74=65,442 мм

A8 черн
= ø65,442-0,74
; h14; √ Ra 12,5

Определяем наружный диаметр заготовки для рабочей части фрезы.

Азаг.
min
= A8 черн.
+2Z8
черн
=65,442+2,338=67,78 мм

Азаг.
max
= Азаг.
min
+2Z8
черн
+Tdзаг
=67,78+1,0=68,78 мм

Ди.з
=70+0,3
-1,0
(по ГОСТ 7505–83)

Расчет фактических припусков на черновую токарную обработку.

2Zmax
= Азаг.
max
– А8 черн
min
=70,3–64,702=5,59 мм

2Zmin
= Азаг.
min
– А8 черн
max
=69–65,442=3,558 мм

Расчет массы заготовки

1. Lи.з
=L+5 мм=40+5=45 мм

2. Определяем массу круглой поковки

Мп
=3,14 (70+1,3/2)2
/4

3. Диаметр прутка, от которого будет отрезана заготовка для получения поковки

Lп
/Дп
=45/70=0,6=>Ди.з
=(40÷45)·3
√Мп
=43∙3
√1,519=49,4; Ди.з
=ø 50+0,2
-0,9

4. определяем нормативную массу прутка длиной 100 мм

Мнор.
=

5. Длина исходной заготовки для ковки

Lи.з
=

Проверка: Lи.з
/Ди.з
=93,5/50=1,87<2,5

6. рассчитываем массу исходной заготовки для прутка.

Расчет массы детали

ma.
=Va
·ρ·10-9
(кг)

Vд
= V1
– V2
– V3
– V4
– V5

;

;

;

С=(63 – 27) / 2 = 18;

V5
=SΔ
·lкан
=0,5·a·h· lкан
=0,5·9·10·40=1800м3

Vа
=124. 626,6–18. 312,48–3. 124,8–12. 589,89–1800=88. 799,49м3

ma.
=Va
·ρ·10-9
=88. 799,49·8100· 10-9
=0,719 кг.

7. Определяем КИМ

2.6 Расчет (назначение) режимов резания на 5 разнохарактерных операциях

025 Токарная программная.

1-й переход-рассверливание отверстия

Станок 16К20Т

Сверло спиральное Ø22 мм

По карте 1 определяем необходимые стадии обработки. Для Ø27 мм, соотв. 7 классу заготовки необходимо вести обработку: чистовая стадия 13…12 кв. [п. 5]

1. Определяем глубину резания

T=2 мм

2. Назначаем подачу

Som
=0,95; Vm
=17,3; Pm
=3430; Nm
=1,77 [К. 47, Л.1, С 130]

Поправочный коэффициент на подачу КSM
=0,85 [1, К. 53, Л.1, С 143]

S0
=0,95·0,85=0,8 мм/об.

Скорость корректируем по формуле.

V=Vm
·KVm
· KV
3
· KV
ж
· KVm
· KVw
· KVu
· KVc

KVM
= 0,85; KV
3
=1,0; KV
ж
=1,0; KV
т
=1,0; KVw
=1,0; KVu
=1,0;

KVl
=1,0.

V=17,3·0,85·1·1·1·1·1·1=14,7 м/мин

3. Определяем частоту вращения

4. Значение минимальной подачи

Sмин
=S0
·n=0,8·208=166,4 мм/мин

Корректируем по паспорту станка пд
=180 мин-1
;

SМф
=169 мм/мин; Sоф
=0,8 мм/об

5. Корректируем табличные значения мощности резания и осевой силы.

6.

N=

KNM
=KPM
=0,85

7. Nд
=4кВт;η=0,81

– условие выполняется

P=4035H, Что допустимого значения по стандарту.

8. Основное время

9.

L1
=5; L2
=5; L3
=5[1, пр-ие 23, С. 329]

2-ой переход – подрезание торца.

1. Определяем глубину резания

T=0,8 мм [1, к. 2, п. 4, с37]

2. Назначаем подачу

Sот
=0,22 мм/об [1, к. 6, л. 1, с. 46]

3. Определяем период стойкости резца:

Т=45 мин [1, пр-ие 13, л. 2, с. 317]

Поправочные коэффициенты на подачу

КSm
=1; КSy
=0,8; КSr
=1; КSk
=0,8; КS
4
k
=1 [1, к. 8, л. 1, с. 48–49], тогда

Sот
=0,22·0,8·0,8=0,14 мм/об

4. Определяем скорость резания

Vm
=327 м/мин [1, к. 22, с. 81]

Поправочные коэффициенты на скорость

KVc
=1; KV0
=1; KVj
=0,75; KVM
=1; KVφ
=1; KVm
=0,8; KV
ж
=0,75

Vm
=327·0,75·0,8·0,75·1·1·1·1=147,15 м/мин

5. Определяем частоту вращения

Корректируем по паспорту станка16К20Т1 и принимаем n= 630 мин-1

6. Определяем действительную скорость резания