Технологический процесс изготовления детали путем механической обработки

e border="0">N этапа
Наименование этапа
Назначение

Э1
Черновой
Съем лишних напусков и припусков, формирование свободных поверхностей

Э2
Чистовой
Съем слоя

Э3
Термический
Закалка

Э4
Контрольный
Окончательный контроль геометрических параметров и качества поверхностного слоя

2.3.4 Формирование структуры технологического процесса

Принадлежность каждой элементарной поверхности этапам обработки принципиальной схемы технологического процесса показана в таблице 6.

Таблица 6 – Ступени и вид обработки по каждой из поверхности

N Элем.пов-ти	Количество ступеней обработки	Этап обработки
		Э1	Э2	Э3	Э4
1	2	+	-	+	+
2	2	+	-	+	+
3	2	+	-	+	+
4	2	+	-	+	+
5	2	+	-	+	+
6	2	+	-	+	+
7	2	+	-	+	+
8	3	+	+	+	+
9	2	+	-	+	+
10	3	+	+	+	+
11	3	+	+	+	+
12	2	+	-	+	+
13	2	+	-	+	+
14	2	+	-	+	+

Выделим в каждом этапе группы поверхностей, которые могут быть обработаны в одной операции за одну установку заготовки, т.е. создадим технологические комплексы.

Таблица 7 – Распределение поверхностей по этапам обработки

N этапа	N комплекса
	1	2	3
Э1	1,2,3,8,9,12	4,5,7,10,11,13,14	6
Э2	8,10,11
Э3	Все
Э4	Все

Считается, что поверхности, входящие в комплекс, будут обрабатываться в одной операции, а последовательность выполнения операций соответствует номеру этапа.

2.3.5 Выбор метода обработки и типа оборудования

Для обработки элементарных поверхностей детали применим методы точения поверхностей тел вращения и сверление отверстий. Технологические возможности этих методов вполне соответствуют требованиям по точности и качеству поверхности.

С целью обеспечения наиболее высокой производительности процесса обработки заготовки на черновом этапе используем станок 16К20, а при сверлении отверстий универсальный станок 2М112, т.всегда необходима переустановка детали с целью точного базирования.

Токарно винторезный станок 16К20

предназначены для выполнения разнообразных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей, нарезания наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб, а также сверления, зенкерования, развертывания,и т.п. Отклонение от цилиндричности 7 мк, конусности 20 мк на длине 300 мм, отклонение от прямолинейности торцевой поверхности на диаметре 300 мм - 16 мк. Станки оснащены механическим фрикционом, приводом быстрых перемещений суппорта, задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку, направляющие станины закалены HRCэ 49...57.

Технические характеристики:

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм 1000

Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм: 215

Пределы оборотов, об/мин 12,5-1600

Пределы подач, мм/об

Продольных 0,05-2,8

Поперечных 0,002-0,11

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 11

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм 400

Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм 220

Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм 50

Габаритный размеры станка, мм

Длина 2795

Ширина 1190

Высота 1500

Масса станка, кг 3005

Технические характеристики вертикально-сверлильного промышленного станка 2М112:

Наибольший размер сверления и резьбонарезания, мм Нарезание резьбы (реверс)	12 (до 16мм - сверлильный патрон в комплекте) М12
Вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до образующей колонны), мм	190
Размер конуса шпинделя наружный по ГОСТ 9953-82	B18
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола,min-max , мм	50-400
Наибольшее перемещение шпинделя, мм	100
Цена деления лимба, мм	1
Подача при сверлении	ручная
Количество скоростей шпинделя	5
Пределы частоты вращения шпинделя, min-max , об/мин	450-4500
Мощность электродвигателя, кВт	0,55
Частота вращения электродвигателя, об/мин.	1500
Напряжение трёхфазного эл.питания, В	380
Размеры рабочей поверхности стола, мм	200 х 250
Количество Т-образных пазов	3
Расстояние между пазами, мм	50
Ширина пазов, мм	14
Габаритные размеры, мм	770x370x950
Масса, не более, кг	120

2.3.6 Построение эскизного технологического маршрута

На основании данных, приведенных выше, разработана маршрутная карта и технологический маршрут изготовления заданной детали, составлен альбом операционных карт и изображены в графическом виде и операции.

2.4 Расчет режимов резания

Рассчитаем режимы резания на обтачивание наружной поверхности (10 операция) ,подрезание торца в операции 15 (токарная, черновая), а также сверление отверстия в операции 25. Расчет режимов резания ведем по методическим пособиям [13] и [14].

Обрабатываемый материал 38ХА имеет Е=200000Мпа, . По приложению 2[13] находим, что при обработке конструкционных углеродистых сталей рекомендуется применять быстрорежущий резец марки Р6М5.

2.4.1. Расточка цилиндрической поверхности

(операция 10)

По приложению 2[13] находим, что при обработке конструкционных углеродистых сталей рекомендуется применять быстрорежущий резец марки Р6М5.

Расточку наружной поверхности будем проводить проходным резцом.

Станок 16К20 допускает применение резцов с максимальным размером сечения державки 25х25, поэтому по приложению выбираем резец с параметрами
мм, L=120
мм. 2.

Геометрию резца выбираем по приложению № 2[13]. Форма передней поверхности плоская с фаской;

Выбор глубины резания

Для поверхности 9 согласно эскизу маршрута технологического процесса D=1 мм. Производим обработку в один проход. Итак, принимаем t=1 мм. Шероховатости обрабатываемых поверхностей мкм. Обработку рекомендуется проводить в 1 проход. Принимаем

Расчет подачи по прочности механизма подачи станка

Используется формула:

По паспортным данным станка 16K20 (см. приложение 1[13]):

Н

По приложению 3[13] для стали 38ХА:

механические характеристики: Е =
210 000 МПа, МПа

значения коэффициентов и показателей:

Для резцов с принимаем и ориентировочно м/мин.

Определяем .

мм/об.

Расчет подачи по прочности державки резца

Используется формула:

Было принято: В
=25 мм; Н
= 16 мм; = 260 МПа; ; l = 35 мм.

Тогда получим:

Расчет подачи по заданной шероховатости

Используется формула:

По таблице 1[13] находим, что при обработке стали: .

Выбранный резец имеет мм; мм, следовательно, =0,22мм/об.

Выбор наибольшей технологически допустимой подачи

Из всех подач наименьшей является S3
. Из имеющихся у станка подач, выбираем ближайшую меньшую или равную ей. Для станка 16К20 Sст
=0,2 мм/об, следовательно, Soцил.
=0,2 мм/об.

Выбор скорости резания

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле:

.

По приложению 3[13] принимаем: Т=45 мин, D=75 мм. Находим ; Xv=0,25; Yv=0,33; m=0,125; KjV
=1,0; Kj1
V
=1,0; KuV
=0,95; KnV
=1,0; KMv
=0,63; KoV
=0,8.

Определяем: .

Тогда .

Для станка 16К20 по приложению 1[13]: nx
=630 об/мин; nx
+1
=800 об/мин. Сравнить минутные подачи для этих ступеней:; ; . Ближайшая меньшая, имеющаяся на станке ,,, . Таким образом, наивыгоднейшим режимом резания будет: t=1 мм; S=0,2 мм/об; n=630об/мин.

Действительная скорость резания: .

2.4.2. Подрезка торца

(операция 15)

Осуществляем подрезку торцевой поверхности. Будем использовать проходной упорный прямой резец.

Станок 16К20 допускает применение резцов с максимальным размером сечения державки 25х25, принимаем такой же резец, как и для обтачивания цилиндрических поверхностей, с параметрами:

Главный угол в плане , вспомогательный угол в плане , радиус при вершине резца r = 0,025(H+B) =0,025(16+25) = 1,025
мм, передний угол , задний угол , задний вспомогательный угол , фаска на передней поверхности f = 0.015(H+B) = 0.015(16+25) = 0,615/
мм, угол на фаске , угол наклона главного режущей кромки , допустимая величина износа мм.

Выбор глубины резания

Для поверхности 7 согласно эскизу маршрута технологического процесса D3
=1,5 мм. Производим обработку в один переход. Итак, принимаем t=1,5 мм.

Расчет подачи по прочности механизма подачи станка

Используется формула:

По паспортным данным станка 16K20 (см. приложение 1[13]):

Н

По приложению 3[13] для стали 38ХА:

механические характеристики: Е =
210 000 МПа, МПа

значения коэффициентов и показателей:

Для резцов с принимаем и ориентировочно м/мин.

Определяем .

мм/об.

Расчет подачи по прочности державки резца

Используется формула:

Было принято: В
=25 мм; Н
= 16мм; = 260 МПа; ; l = 35
мм.

Тогда получим: .

Расчет подачи по заданной шероховатости

Используется формула:

По таблице 1[13] находим, что при обработке стали: .

Выбранный резец имеет мм; мм, следовательно, = 0,25 мм/об.

Выбор наибольшей технологически допустимой подачи

Из всех подач наименьшей является S3
. Из имеющихся у станка подач, выбираем ближайшую меньшую или равную ей. Для станка 16К20 Sст
=0,2 мм/об, следовательно, Soцил.
=0,2 мм/об.

Выбор скорости резания

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле:

.

По приложению 3[13] принимаем: Т=45 мин, D=75 мм. Находим ; Xv=0,25; Yv=0,33; m=0,125; KjV
=1,0; Kj1
V
=1,0; KuV
=0,95; KnV
=1,0; KMv
=0,63; KoV
=0,8.

Определяем .

Тогда .

Для станка 16К20 по приложению 1[13]: nx
=630 об/мин; nx
+1
=800 об/мин. Сравнить минутные подачи для этих ступеней:; ; . Ближайшая меньшая, имеющаяся на станке ,,, . Таким образом, наивыгоднейшим режимом резания будет: t=0,5 мм; S=0,2 мм/об; n=630об/мин.

Действительная скорость резания: .

2.4.3.

Сверление отверстия (операция 25)

Сверление производим за1 переход. Сверление отверстия Ø 6 мм, глубиной t = 2,5 мм. по карте К1 [9] для сверлильных операций выбираем:=0,18= 25.6

С учетом поправочных коэффициентов:S1
коэффициент учитывающий группу подач, - коэффициент учитывающий глубину отверстия, - коэффициент зависящий от материала.S1
=

Скорость резания с учетом поправочных коэффициентов:v1
- выбирается в зависимости от глубины отверстия, - в зависимости от отношения длины сверла к его диаметру, - выбирается в зависимости от твердости материала.

С учетом всех фактров скорость резания будет:

2.5 Нормирование операций

Рассчитаем нормирование токарной операции 10 при работе проходного резца. Определим машинное время обработки

Принимаем у
= 0.5 мм; l
= 66 мм; у1
= 1,2 мм; S
= 0,22 мм/об; п
= 315 об/мин.

у = tctgj;

y1
= 1+0,2t – величина пробега резца;

l – длина обрабатываемой поверхности.

мин.

Нормирование операции производим по формуле:

,

где Тшт. к
.
- норма времени на операцию,

Тшт
– трудоемкость операции,

ТПЗ
– подготовительно-заключительное время, ТПЗ
= 15-20% от Тосн
.

,

где Топер
– операционное время,

Тотд
– время на отдых и личные надобности, Тотд
= 8% от Тосн
,

Тобсл
– время на обслуживание рабочего места, Тобсл
= 10% от Тос
н
.

,

где Тосн
– основное (машинное) время, Тосн
= 0,49 мин,

Твсп
– вспомогательное время Твсп
= 1 мин.

мин.

мин.

мин.

Нормирование для операции 15.

Для точения: ;

где - расчетная длина пути режущего инструмента м/;

i – число ходов;

n – частота вращения шпинделя об/ми/;

- подача на оборот шпинделя мм.

,

где коэффициенты учитывают составляющие, , и численно равны:

Штучно-калькуляционное время
применяется в условиях серийного и единичного производства, когда на одном рабочем месте в течение смены выполняется несколько операций и когда подготовку рабочего места и наладку выполняет рабочий станочник:

.

Определяем техническую норму времени на операцию:

мин;

мин (определяется по нормативам [12]);

мин;

мин;

При определении будем полагать, что = 24 мин.

мин.

Нормирование для операции 25.

По паспорту станка nшп
=782 об/мин. (станок 2М112);

Для сверления:

Время на установку, снятие детали: 0,35 мин;

Время на измерение: 0,4 мин;

Время, связанное с переходом: 0,32 мин;

Топер
=0,12+0,35+0,4+0,32=1,19 мин;

По заводским нормам Топер
=3,762 мин;

3
. Проектирование
технологической оснастки.

3.1.
Проектирование специального станочного приспособления

3.1.1 Выбор и обоснование конструкции приспособления.

Обрабатываемая в данной операции заготовка представляет собой ступенчатый валик, изготовленную из стали 38ХА.

В операции 25 производится сверление 2 отверстий Ø6мм, Базирование заготовки на операции производится по расстоянию 10 мм от торца 7.

Обработка отверстий ведется сверлом Ø6h6, материал Р18.

Режимы обработки при сверлении S=0.05мм/об, n=180об/мин

В данной операции применяется вертикально-сверлильный станок 2М112.

Используем кантуемый кондуктор.

Его особенность заключается в том, что кондукторные втулки размещаются в корпусе приспособления.

В сборном корпусе запрессованы 2 втулки. Вал устанавливается в приспособление с упором в прилегающий торец. После установки заготовки опускается и фиксируется верхняя часть кондуктора двумя болтами . Продольное перемещение заготовки по средствам зажима. При обработке отверстий кондуктор устанавливается на опорных поверхностях. Для обработки следующего отверстия необходимо повернуть кондуктор и зафиксировать полученное первое отверстие фиксатором(штифтом).

Погрешность, связанная с методом обработки ω0
, приводит к смещению оси сверла относительно кондукторной втулки кондукторной втулкой и погрешностью износа ωи
. Диаметр сверла Ø6h6(), диаметр отверстия кондукторной втулки Ø6F7(), =0.03мм:

Погрешность базирования равна наибольшему зазору между диаметрами заготовки и установочной поверхностью :

мм.

Для данного способа закрепления принимаем .

Погрешность приспособления в нашем случае будет складываться из погрешности изготовления оси отверстия приспособления, погрешности не совпадения оси отверстия постоянной втулки и оси отверстия приспособления , разностенности постоянной втулки , и погрешности установки между заготовкой и установочной втулкой :

=0мм,

=0мм,

мм

Тогда погрешность установки равна:

=мм

Суммарная результирующая погрешность:

Видим, что кондуктор обеспечивает заданную точность, так как

3.1.2

Расчет надежности закрепления заготовки.

При сверлении отверстия возникает окружная сила резания, которую для удобства рассматривают состоящей из горизонтальной составляющей усилия резанья - Рн, и Pv - вертикальной составляющей. Эти силы создают момент резания, пытающий повернуть заготовку. Удерживать заготовку будет момент закрепления от силы зажима – Q (100Н) и силы трения – T٠Q, где Т – коэффициент трения равный 0,2 .

Из условия равновесия заготовки, уравнение моментов имеет вид:

,

где К – коэффициент надежности закрепления равный 1.5.

Тогда:

Н.

Проверяем, может ли обеспечить данную силу зажима выбранный для приспособления зажимной болт:

Н,

где = 100 Н – максимальное исходное усилие которое рабочий может приложить к рукоятке по ГОСТ 122029-77;

= 50 мм – плечо (длина рукоятки зажимного механизма);

=14 мм – диаметр болта зажимного механизма.

Таким образом =2466 Н > Q= 425 Н, значит данный механизм зажима может обеспечить усилие, требуемое для надежного закрепления заготовки в приспособлении.

Сп
исок использованных источников

1. Технология производства двигателей летательных аппаратов и энергетических установок. Самара 1996 - 76с

2. Проектирование заготовок деталей авиационных двигателей, получаемых методами горячего объемного деформирования. Учеб. пособие/Самар. Гос. Аэрокосмический ун-т, каф ПДЛА; Сост. А.П. Шулепов, И.М. Трухман, И.Л. Шитарев. Самара 1998. –50с.

3. Вишняков А.Е. Технико-экономическое обоснование выбора способа получения заготовки. Куйбышев КуАИ, 1980г

4. Автоматизированное проектирование технологических процессов механической обработки заготовок: Учеб. пособие к курсовой работе / Самар. Гос. Аэрокосмический ун-т; Сост. Г.В. Иванов, И.М. Трухман, В.А, Мартынов. Самара 2000. –60с.

5. Проектирование технологической оснастки: Учебник / А. П. Шулепов, В. А. Шманев, И. Л. Шитарев. Под общей редакцией Шулепова. Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 1996. 332с.

6. Анурьев. В. И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т. 1 – 5-еизд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 728с.

7. Основы взаимозаменяемости в авиастроении: Учеб. Пособие/ В.И. Лепилин, И. Г. Попов, Е. В. Бурмистров, В. Н. Трусов; Самар. авиац. ин-т., Самара 1991. 76с

8. Справочник технолога машиностроителя. В В 2 -х т. Т. 2, по редакцией А.Н. Малова. Государственное машинотехническое издательство машиностроительной литературы. М. 1959г.

9. Контрольно-измерительные приспособления для производства деталей авиационных двигателей: Учеб. Пособие/ Под редакцией А.П. Шулепова; Москва издательство МАИ, 1993г –205с.

10. Расчеты размерно-точностных параметров механической обработки заготовок и их автоматизация на базе ЭВМ: Учеб. пособие / И.А. Иващенко, И.М. Трухман; Куйб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1989. – 98 с.

11. Определение технологической себестоимости операции по элементам затрат: Метод. указания / Самар. гос. аэрокосм. ун­т; Сост. А.П. Шулепов, Н. Д. Проничев, О.С. Сурков. Самара, 2004. с. 60.

12. Общестроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ под ред. Н.В. Тимофеенко и А.И. Захарова. – М.: Машиностроение

13. Лепилин В.И. Режимы резания авиационных материалов при точении: Учеб. Пособие. – СГАУ. Самара, 2000, 128 с.

14. А.Н. Волков. Режимы резания авиационных материалов при фрезеровании: Учебное пособие / Самар. гос. аэрокосм, ун - т. Самара, 1994.90с.

15. Шманёв В.А., Шулепов А.П. Выбор схемы зажимного устройства и расчёт надёжности закрепления заготовок в приспособлениях при изготовлении деталей авиадвигателей. – методическое пособие. Куйбышев, 1985, 31 с.

[1]

Вишняков А.Е. Технико-экономическое обоснование выбора способа получения заготовки. К. 1981г.