Введение
Машиностроительная промышленность является ведущей отраслью, так как это главный потребитель сырья и рабочей силы. От нее зависит материально техническая база и обороноспособность страны. Именно в машиностроении материализуются научно-технические идеи, создаются новые системы машин, определяющие прогресс в других отраслях.
Современный уровень технического прогресса, создание совершенных высокопроизводительных, автоматизированных и высокоточных машин, основанных на использовании новейших достижений науки, требует подготовки высокообразованных инженеров, обладающих глубокими знаниями и хорошо владеющих новой техникой и технологией производства.
Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов, экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.
Целью данного курсового проектирования является:
- Расширение, систематизация и закрепление теоретических и практических знаний, полученных студентами во время лекционных, лабораторных, практических занятий, а также в период прохождения инженерной производственной подготовки на базовых предприятиях;
- Практическое применение этих знаний для решения конкретных технических, организационных и экономических задач;
- Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной работы;
- Проведение поиска научно – технической информации и работа со справочной и методической литературой, стандартами и нормами;
- Обучение студента краткому изложению сущности проделанной работы, аргументировано объяснять принятые решения при ответах на вопросы.
Курсовой проект является одним из основных этапов подготовки студентов к дипломному проектированию. Основной задачей курсового проекта является разработка технологического процесса механической обработки заготовки на стадии технического проекта для различных видов и типов производства с выполнением ряда технических расчетных работ и технико-экономическим обоснованием принятых решений.
1. Общий раздел
1.1 Описание конструкции, служебного назначения детали, химический состав и механические свойства материала.
Втулка — деталь машины, механизма, прибора цилиндрической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь. В зависимости от назначения применяют втулки подшипниковые, закрепительные, переходные и др.
Конструктивно втулка представляет собой цилиндрическое кольцо. На диаметре Ø 55 имеются 6 цилиндрических отверстий Ø6+0,75
.
Материалом для изготовления данной втулки служит легированная сталь 20Х. При обработке втулки должно быть обеспечено в установленных пределах отклонение радиального биения торцев; точность диаметра 46Д11 и правильность его формы. Деталь подвержена вибрационным нагрузкам. Деталь относится к группе цилиндрических деталей с гладкой внешней цилиндрической поверхностью, протяжённость которой не превышает ее диаметральный размер.
В соответствии со служебным назначением к внешним цилиндрическим поверхностям не предъявляют повышенные требования по точности геометрической формы. Форма детали образована простой поверхностью ‒ цилиндрической.
Конструкторской базой является цилиндрическая поверхность А . По ней происходит соединение втулки при сборке.
К этой поверхности предъявляются повышенные требования по точности взаимного расположения к торцевым поверхностям (допуск радиального биения поверхности А не более 0,06), и качеству поверхности (Ra
1,25
для поверхности А). Эта поверхность прерывистая и не протяженна.
Втулка изготовлена из стали марки 20Х ГОСТ 4543-71. Сталь 20Х - конструкционная легированная. Ее применяют для изготовления цементуемых, деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.
Для повышения прочности поверхностного слоя применяют вид термической обработки – цементацию, которая для легированных сталей обеспечивает высокую поверхностную твердость (58...61 HRC).
Механические свойства проката 20Х ГОСТ 4543-71 [5 стр.133]
Таблица 1.1
| Марка стали |
Закалка |
Отпуск 0
|
Механические свойства стали (не менее) |
НВ после отжига |
|||||
| Температура, 0
|
Среда охлаждения |
σ0.2
|
σв
|
σ5
|
ψ |
КСU |
|||
| МПа |
% |
ДЖ/см2
|
|||||||
| 20Х |
880 |
Вода или масло |
180 |
640 |
780 |
11 |
40 |
59 |
179 |
Химический состав стали 20Х [5 стр.133]
Таблица 1.2
| Марка стали |
Массовая доля элементов в % |
|||||||
| C |
Si |
Mn |
Cr |
S |
P |
Cu |
Ni |
|
| 20Х |
0,17-0,23 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,7-1,0 |
0,035 |
0,035 |
0,30 |
0,30 |
1.2 Технические требования, методы их выполнения и контроля.
Анализ технических требований .
Таблица 1.3
| Содержание технического требования |
Когда, каким методом и средствами можно выполнить это требование |
Как и какими средст- вами можно проверить выполнение требования |
| Торцевое биение поверхностей Б и В относительно поверхности А не более 0,06 мм. |
Плоским шлифованием с использованием оправки по поверхности А |
Вращением детали в приспособлении с посадкой ее на оправку по диаметру 46Д11 и ножкой индикатора часового типа, установленного в торец детали. |
1.3 Отработка чертежа детали на технологичность по количественным и качественным показателям
Деталь представляет собой тело вращения без внешних выступов, что технологично, так как позволяет обработать поверхность на проход (точение по внешнему диаметру производиться на проход ). Отношение длины детали к ее диаметру меньше пяти, следовательно, деталь не жесткая, что не является признаком технологичности.
В конструкции детали имеется выточка Ø50 размером 8+0,75 что требует специальной настройки станка и специального резца, что не технологично. Имеются не регламентированные 6 отв.Ø6+0,75 которые расположены по периферии Ø 55Н14, требуют специального приспособления для их сверления, что не технологично.
Режущий инструмент- резец не позволяет обработать поверхность Ø50H14 на проход (так как работает в упор), что требует специальной заточки резца.
Конструктивные элементы (фаски, отверстия) имеют унифицированные размеры, что технологично. Учитывая служебное назначение детали, изменить конструкцию нельзя.
1.3.1. Анализ детали на технологичность по количественным показателям.
1 .Коэффициент унификации конструктивных элементов:
где: - число унифицированных элементов детали, шт.
- общее число конструктивных элементов детали, шт.
Унифицированные элементы.
Таблица 1.4
|
|
У |
У |
У |
У |
У |
- |
У |
|
|
16d9 |
55 |
1,0 |
45° |
Ø46Д11 |
Ø50Н14 |
Ø6 |
Ку.э.
=6/7=0,85
так как при технологичной конструкции Куэ
>0,6, следовательно деталь по данному показателю технологична.
2. Коэффициент точности обработки:
Ктч
=1-(1/Аср
),
где Аср
. - средний квалитет точности,
Аср
. = (п1
+2п2
+3п3
+...+19п19
)/Σп,
где n1,2…
число поверхностей детали с точностью соответственно с 01 по 19 квалитет.
Точность детали
Таблица 1.5
| Размеры |
55 |
46 |
50 |
1 |
45° |
4 |
8 |
16 |
8±0,5 |
6 |
| Квалитет |
14 |
11 |
14 |
17 |
17 |
14 |
14 |
9 |
14 |
16 |
Аср. = 14×5+11+9+16+17×2/10=13,8 ≈14
Ктч=1-(1/15) = 0,93. Чем больше, Ктч, тем изделие более технологично, в данном случае, Ктч > 0,5, следовательно по данному показателю деталь технологична.
3. Коэффициент шероховатости:
Кш=1/Бср,
где Бср - средняя шероховатость поверхности, определяемая в значениях параметра Ra, мкм
Бср=(0,01п,+0,02п2+...+40п,з+80п14)/ Σn
где n1,n2-.-количество поверхностей, имеющих шероховатость соответственно данному числовому значению параметра.
Шероховатость детали
Таблица 1.6
| Поверхность детали |
Ø55 |
Ø46 |
Ø50 |
Ø6 |
16 |
1,0×45 |
| Шероховатость |
25 |
1,25 |
25 |
25×6 |
1,25 |
25 |
Бср
=1,25×2+25×9/6=37,9
Кш
=1/37,9 = 0,026,
Чем больше Кш
, тем технологичнее конструкция. При Кш
= 0,16 изделие сложное. В данном случае :
так как Кш
= 0,026 < 0,16, то деталь не сложная, технологичная
4. Коэффициент использования материала.
К и.м.
= Gд
/Gз
,
где Gд
-масса детали, кг.
Gз
-масса заготовки, кг.
По ГОСТ 8734-74 теоретическая масса 1 метра материала равна 6,850 кг. Тогда масса прутка длиной 3000 мм. будет равна 20,55 кг.
Определим количество деталей из прутка отрезанных на ленточнопильном станке: ,
где ‒ длина заготовки с учетом ширины пропила =1 мм,
Так как зажимной механизм ленточнопильного станка имеет длину 200 мм.,тогда , шт.
Масса заготовки равна: кг.
Тогда:
Вывод
: Деталь по количественным показателям технологична, по качественным показателям: нетехнологична выточка Ø50 мм, но она нужна для уменьшения базы, т.е. поверхности Ø46D11, а также не совсем технологичны 6 отверстий Ø6+0,75
мм.
2. Технологический
раздел
2.1. Установление типа производства, его характеристика.
Определяем предварительной тип производства по массе детали и годовому выпуску. Масса детали 0.06 кг, годовой выпуск составляет 10000 штук. По таблице 2 получаем среднесерийное производство.
Таблица 2.1
| Масса детали, кг |
Тип производства |
||||
| единичное |
мелкосерийное |
среднесерийное |
крупносерийное |
Массовое |
|
| 1,0 |
10 |
10...2000 |
1500...100000 |
75000...200000 |
200000 |
| 1,0...2,5 |
10 |
10...1000 |
1000... 50000 |
50000... 100000 |
100000 |
| 2,5...5,0 |
10 |
10...500 |
500...35000 |
35000...75000 |
35000 |
| 5,0...10 |
10 |
10...300 |
300...25000 |
25000...50000 |
50000 |
| 10 |
10 |
10...200 |
200... 10000 |
10000...25000 |
25000 |
Среднесерийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в мелкосерийном производстве.
В среднесерийном производстве наряду с универсальными станкам широко используются высокопроизводительные и легко переналаживаемые станки с ЧПУ, которые позволяют сократить время наладки станка, повысить производительность труда, культуру производства и качество обработанных деталей, снизить потери от брака. Станки оснащаются как специальными, так и универсальными приспособлениями. Инструмент применяется как специальный, так и универсальный.
При использовании станков общего назначения (универсальных) широко применяются специализированные и специальные приспособления, специализированный и специальный режущий инструмент или приспособленный для данной операции — нормальный и, наконец, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обработанных деталей.
Все это оборудование и оснастку в среднесерийном производстве можно применять достаточно широко, так как при повторяемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который с большой выгодой окупает затраты на них. Однако в каждом отдельном случае при выборе специального или специализированного станка, изготовлении дорогостоящего приспособления или инструмента необходимо подсчитать затраты и ожидаемый технико-экономический эффект.
В среднесерийном производстве технологический процесс изготовления детали расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках. Расстановка оборудования соответствует ходу технологического процесса обработки детали. [10, с.56]
2.2. Выбор вида и метода получения заготовки,
технико-экономическое обоснование выбранного метода
(сравнение коэффициентов использование материала и себестоимости не менее чем двух методов), описание выбранного способа получения заготовки.
В машиностроении основными видами заготовок являются отливки, штамповки и всевозможные профили проката. Учитывая конструкцию детали, материал, выбираем прокат круглый.
Сравним получение заготовки из двух вариантов профиля проката.
Вариант 1.
По ГОСТ 7417-75 принимаем прокат круглый Ø55h12 мм., класс точности обычный.
Обозначение Круг 55
h
12 ГОСТ 7417-75
.
20Х В ГОСТ 1051-73
Таблица 2.2. Расчет припусков на размер 16d9()
| Последовательность обработки |
Точность обработки |
Шероховатость |
Табличное значение припуска |
Расчетный размер, мм |
|
| Квалитет |
Допуск, мм |
||||
| Заготовка |
h14 |
0,43 |
25 |
-
|
18,6 |
| Чистовая подрезка торцев |
h10 |
0,07 |
6,3 |
1,0*2 [8, табл.3.67 с.188]
|
16,6 |
| Предварительное шлифование |
d9 |
0,043 |
1,25 |
0,3*2 [8, табл.3.68 с.188] |
16 |
Количество деталей из прутка отрезанных на ленточнопильном станке с учетом ширины пропила было определено ранее: шт.
По ГОСТ 7417-75 теоретическая масса 1000 мм. круглого проката равна 18,65 кг. Тогда масса прутка длиной 3000 мм. будет равна 55,95 кг.
Тогда норма расхода на деталь из круглого проката составит: 55,95/142=0,394 кг.
Коэффициен использования материала:
Определим вес отходов:
Длина заготовки с учетом ширины пропила при отрезке составляет 19,6 мм. Определим длину прутка в отход: 3000-(142*19,6)=3000- 2783 = 217 мм.
Длина прутка в отход составляет 217 мм.
Определим массу отходов. Так как по ГОСТ 7417-75 теоретическая масса 1000мм. круглого проката равна 18,65 кг., то масса проката длиной 217мм. будет равна 4,05 кг.
Gотх.=4,05 кг.Тогда масса отходов из расчета на 1 деталь составит:4,05/142=0,028 кг
Вариант 2.
По ГОСТ 8734-74 принимаем профильный прокат круглый Ø56±0,4 мм., класс точности обычный.
Обозначение
Таблица 2.3 Расчет припусков на размер 16d9()
| Последовательность обработки |
Точность обработки |
Шероховатость |
Табличное значение припуска |
Расчетный размер, мм |
|
| Квалитет |
Допуск, мм |
||||
| Заготовка
|
h14
|
0,43
|
25
|
-
|
18,6 |
| Чистовая подрезка торцев |
h10 |
0,07 |
6,3 |
1,0*2 [8, табл.3.67 с.188]
|
16,6 |
| Предварительное шлифование |
d9 |
0,043 |
1,25 |
0,3*2 [8, табл.3.68 с.188] |
16 |
Количество деталей из профильного проката, отрезанных на ленточнопильном станке с учетом ширины пропила определяется аналогично предыдущему варианту: шт.
По ГОСТ 8734-74 теоретическая масса 1 метра материала равна 6,850 кг. Тогда масса прутка длиной 3000 мм. будет равна 20,55 кг.
Тогда норма расхода на деталь из профильного проката составит: 20,55/142=0,145 кг.
Коэффициен использования материала:
Определим вес отходов:
Длина заготовки с учетом ширины пропила при порубке составляет 19,6 мм. Определим длину прутка в отход: 3000-(142*19,6)=3000- 2783 = 217 мм.
Длина профильного прутка в отход составляет 217 мм.
Определим массу отходов. Так как по ГОСТ 8734-74 теоретическая масса 1000мм. профильного проката равна 6,850 кг., то масса проката длиной 217мм. будет равна 1,48 кг.
Gотх.=1,48 кг.Тогда масса отходов из расчета на 1 деталь составит:1,48/142=0,01 кг
Сравним результаты расчетов по 2 вариантам.
Таблица 2.4.
| № п/п |
Наименование показателя |
Вариант |
|
| Заводской |
Проектный |
||
| 1 |
Вид заготовки |
Прокат круглый |
Прокат профильный |
| 2 |
Норма расхода на 1 деталь, кг |
0,394 |
0,145 |
| 3 |
Стоимость 1 кг. материала, руб |
15,0 |
32,0 |
| 4 |
Стоимость 1 кг. отходов, руб |
2,0 |
2,0 |
| 5. |
Величина отходов, кг. |
0,028 |
0,01 |
| 6 |
Себестоимость на 1 дет.,руб. |
(0,408*15,0)-(2,0*0,028)=6,06 |
(0,145*32,0)- (2,0*0,01)=4,62 |
Вывод
: По величине отходов, норме расхода, себестоимости выгодна заготовка, полученная из профильного проката.
Несмотря на то, что стоимость материала для проектного варианта больше, себестоимость заготовки, полученной из профильного проката, меньше себестоимости заготовки, полученной из круглого проката, так как материала в отход уходит меньше.
2.3.
Разработка маршрута
механической обработки с выбором оборудования содержанием операции по переходам и сравнительный анализ с заводским техпроцессом.
Разработку техпроцесса начинаем с выбора методов обработки каждой поверхности в зависимости от точности и шероховатости. Данные по методам обработки сведем в таблицу 2.5.
Таблица 2.5
| Размеры детали |
Шероховатость поверхности Rа
|
Квалитет обработки |
Метод обработки |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
| 18,6 h14 |
25 |
14 |
Отрезка |
| Ø 46Д11 |
1,25 |
11 |
Чистовое растачивание |
| Ø55h14 |
25 |
14 |
Чистовое точение |
| 16,6 h10 |
6,3 |
10 |
Чистовое точение |
| 1×450
|
25 |
14 |
Чистовое точение |
| Ø50Н14 |
25 |
14 |
Черновое растачивание |
| Ø6+0,75
|
25 |
16 |
Сверление |
| НRC53…60 |
- |
- |
Цементация |
| 16d9 |
1.25 |
9 |
Предварительное шлифование |
Данные по двум вариантам обработки.
Таблица 2.6.
| По заводскому
|
По предлагаемому
|
||||
| № опер |
Наименование и содержание операции |
Оборудование |
№ опер |
Наименование и содержание операции |
Оборудование |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 005 |
Заготовительная. ign:left;">Отрезать заготовку в размер 18,6h14 |
Ленточнопильный станок мод. 8Б230МАР |
005 |
Заготовительная. Отрезать заготовку в размер 18,6h14 |
Ленточнопильный станок мод. 8Б230МАР |
| 010 |
Токарная Подрезать торец Сверлить Ø 20 |
16К20 |
010 |
Токарная Расточить Ø 46D11 за 1 проход |
16К20 |
| 015 |
Токарная Расточить Ø 46Д11 за 7 проходов |
16К20 |
015 |
Токарная Точить Ø55h14 за 1 проход |
16К20 |
| 020 |
Токарная, 1.Подрезать торец в размер 17,6 2.Точить фаску 1,5×45 3.Переустановить дет. 4.Подрезать торец в размер 16,6 5.Точить фаску 1,5×45 |
16К20 |
020 |
Токарная 1.Подрезать торец в размер 17,6 2.Подрезать фаску 1,5×45 3.Переустановить деталь 4.Подрезать торец в размер 16,6 5. Подрезать фаску 1,5×45 |
16К20 |
| 025 |
Токарная Расточить Ø 50Н14 в размер 8+0,75
|
16К20 |
025 |
Токарная Расточить Ø 50Н14 в размер 4±0,7 |
16К20 |
| 030 |
Сверлильная Сверлить 6 отв.Ø 6+0,75
|
2Н135 |
030 |
Сверлильная Сверлить 6 отв.Ø 6+0,75
|
2Н125 |
| 035 |
Термическая Цементировать h0.7…1.3мм. |
Муфельная печь непрерывного действия |
035 |
Термическая Цементировать h1,0…1.3мм.с учетом под шлифование. Внутреннюю поверхность Ø 46D11 предохранить слоем смеси с огнеупорной глиной,песком и асбестом и жидким стеклом. |
Муфельная печь непрерывного действия |
| 040 |
Шлифовальная Шлифовать торцы в размер 16d9 |
Плоскошлифовальный станок 3Е711 |
040 |
Шлифовальная Шлифовать торцы в размер 16d9 |
Плоскошлифовальный станок 3П722 |
2.4 Выбор и обоснование технологических баз.
Таблица 2.8- Выбор баз и их обоснование
| № операции наименование |
Базирование |
| 1 |
2 |
| 005 Отрезать заготовку на ленточнопильном станке мод. 8Б230МАР |
Заготовка устанавливается на направляющий рольганг и зажимается зажимающими тисками, лишающего 3-х степеней свободы; упор по торцу лишает 1 степени свободы. |
| 010 Токарная |
Деталь устанавливается в 3-х кулачковом патроне, лишающем 2-х степеней свободы; упор по торцу лишает 1 степени свободы |
| 015 Токарная |
Деталь устанавливается на цанговую оправку, лишающем 3-х степеней свободы |
| 020 Токарная |
Деталь устанавливается в 3-х кулачковом патроне, лишающем 2-х степеней свободы; упор по торцу лишает 1 степени свободы |
| 025 Токарная |
Деталь устанавливается в 3-х кулачковом патроне, лишающем 2-х степеней свободы; упор по торцу лишает 1 степени свободы |
| 030 Сверлильная |
Деталь устанавливается в кондуктор по диаметру 46 Д11, лишающем 6-ти степеней свободы |
| 040 Шлифовальная |
Деталь устанавливается на оправку по внутреннему Ø 46Д11, лишающем 2-х степеней свободы. |
Вывод:
Используется принцип совмещения баз.
2.5. Расчет припусков и предельных промежуточных размеров статистическим методом, построение схемы расположения
припусков и допусков на наиболее точную поверхность
Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам
Расчетным значением припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.
Определяем припуск на поверхность 16d9 Ra 1.25
Определяем последовательность обработки заданной поверхности
Чистовое точение h10, Ra 6,3 [1. табл. 4. стр.8]
Предварительное шлифование h9, Ra 1,25 [1. табл. 4. стр. 8]
Все расчеты сведем в таблицу 2.9
Таблица 2.9 Расчет припусков и промежуточных размеров.
| Переходы обработки поверхности 16d9 |
Точность обработки |
Шероховатость Ra, мкм |
Табличное значение припуска 2Z, мм |
Принятый размер, мм |
| 1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
| Заготовка (пруток) |
14/0,52 |
25 |
- |
18,6h14 |
| Чистовое точение торца |
10/0,07 |
6,3 |
2,0 |
16,6h10 |
| Предварительное шлифование |
9/0,043 |
1,25 |
0,6 |
16d9 |
На основании расчета строим схему расположения промежуточных припусков, полей допусков и промежуточных размеров на обработку размера 16d9
Рисунок 2.1. Схема графического расположения допусков
2.6. Расчет режимов резания на три разнохарактерные
операции, на одну операцию или переход расчетно-аналитическим методом на остальные по нормативам.
Операция № 020. Токарная.
Станок мод.16К20.
Содержание перехода:
Подрезать торец в размер 17,6 h10(-0,07
), Ra – 6,3 мкм методом поперечной подачи; Марка обрабатываемого материала – Сталь 20Х
по ГОСТ 8733-74: (σв
= 431 Н/мм2
или 44кгс/мм2
), 179НВ
Без охлаждения эмульсией. СПИД – средняя
Выбор режущего инструмента
Принимаем токарный проходной отогнутый правый резец. Материал пластинки – твердый сплав Т15К6 [2, табл.3. с. 116]
Материал державки – сталь 45, сечение державки 25×16, длина резца 140 мм. Геометрические параметры резца: форма передней поверхности - плоская с фаской тип IIб,
Назначаем режимы резания:
Устанавливаем глубину резания. При снятии припуска за один проход t = 1 мм
Назначаем подачу Sтабл.=0,57 мм/об: При обработке сталей σв
= 500 Н/мм2
уменьшим значение подачи на коэффициент Ks
= 0,45 [2, табл.14. с. 268,], тогда:
Sтабл
.= 0,57 × 0,45= 0,25 мм/об
Корректируем по паспорту станка и определяем:
Sо
= 0,23 мм/об [9, с. 279]
Назначаем период стойкости резца, мин
Т = 60 мин
Определяем скорость главного движения резания, допускающую режущими свойствами резца м/мин.: , где
- коэффициент, является произведением коэффициентов, учитывающий влияние материала заготовки ;
состояние поверхности ;
материала инструмента [2.табл.6.,стр.263]
учитывающий вид токарной обработки:
Кv = Кmv× Кnv×Кuv = 1.19 ×1,0×1,0 = 1,19
об/мин
Частота вращения шпинделя, соответствующая рассчитанной скорости резания:
= 1000×299/(3,14×55) = 1731 об/мин
корректируем по паспорту станка nст.,
= 1600 об/мин, тогда фактическая скорость резания:
Vд
= Π× D ×nст./1000 = 3,14×55×1600/1000 = 267 м/мин = (4,6 м/с)
Мощность, затрачиваемая на резание:
Nрез
= Pz
×Vд
/(102×60), кВт
Где
Для заданных условий обработки:;=1,0;=0,75;= –0,15,
Учитывая поправочные коэффициенты на силу резания
Определяем силу резания по формуле:
Находим:
;;
Nрез
= Pz
×Vд
/(102×60) = 59,7×267,3/(102×60) = 2,6 кВт
Проверяем достаточна ли мощность привода станка.
У станка мод.16К20 мощность на шпинделе станка:
Nшп
=Nдв
×η = 10 ×0,75 = 7,5 кВт, Обработка возможна.
Определим основное время:
Длина рабочего хода резца :
Врезание
Перебег принимаем равным 2 мм. i=1, тогда
Определим вспомогательное время:
Оно включает в себя:
вспомогательное время на снятие детали, мин;
время на переустановку заготовки, мин; ;
вспомогательное время, связанное с операцией; учитывает затраты времени на включение и выключение станка 0,04 мин., открытие и закрытие оградительного щитка 0,03 мин.
вспомогательное время на обтачивание поверхности за 1 проход, мин; =0,25;
Вспомогательное время на измерение заготовки включает время на измерение диаметров скобами или шаблонами
мин.,
вспомогательное время на переходы рабочего от станка к станку при многостаночном обслуживании с учетом расстояния перемещения и способа перемещения груза (7, с. 63. карта 16).
подрезаем торец в размер:17,6 h14 за 1 проход, тогда определим :
= 0,5+0,6 +0,07+1×0,25 +0,05+0,21= 1,72 мин.
Расчет оперативного времени Топ.
Определим норму штучного времени :
, мин.;
Находим составляющие :
Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время. Определим по формуле:
мин.
Время на техническое обслуживание рабочего места определяем по формуле:
мин.
Оно зависит от типа станка и характера выполняемой работы.
Время на организационное обслуживание рабочего места определяем по формуле:
мин.
Оно расходуется на уборку в конце смены, осмотр и опробование оборудования, получение инструктажа в течение рабочего дня, смазку и чистку станка в течение смены, передачу станка сменщику.
Определяем полное время обслуживания рабочего места:
мин.
Время перерывов на отдых и личные надобности зависит от типа производства. В серийном производстве:
мин.
мин.
мин.
Определим по формуле :
Для расчета штучно-калькуляционного времени к нужно определить размер партии для серийного производства :
шт
где: – годовая программа выпуска по вариантам задания, шт.;
– число дней с запасом заготовок на складе ;
– число рабочих дней в году .
мин.
где: – подготовительно-заготовительное время, мин;
– число деталей в партии, шт.
Подготовительно-заключительное время затрачивается на изучение чертежа, установку инструмента, на наладку оборудования и т.д.
2.6.1 Операция № 020.
Переход 4. Токарная. Станок 16К20
Обрабатываемый размер 16,6 h10(-0,07
)
Содержание операции:
Подрезать торец в размер 16,6 h10(-0,07
) мм, Ra – 6,3 мкм. методом поперечной подачи; Марка обрабатываемого материала – Сталь 20Х
по ГОСТ 8733-74: (σв
= 431 Н/мм2
или 44кгс/мм2
), 179НВ
Глубина t =1 мм. Без охлаждения эмульсией. СПИД – средняя
Назначаем режимы резания аналогично первому переходу.
2.6.2 Операция № 030. Сверлильная. Станок 2Н125.
Nэл.дв. = 2,8 кВт, η = 0.8, [10, с. 422]
Содержание операции:
Сверлить отверстие Ø6,0+0,75
мм, Ra – 6,3 мкм.;
Марка обрабатываемого материала – Сталь 20Х
по ГОСТ 8733-74: (σв
= 431 Н/мм2
или 44кгс/мм2
), 179НВ
Работа с охлаждением эмульсией. СПИД – средняя; глубина l
= 2,5 мм.
Диаметр обрабатываемого отв. Ø6,0+0,75
Выбираем сверло D= 6 мм. материал режущей части – сплав Р18. по ГОСТ 10903 – 77 [6, с. 353, приложение 1]
Форма заточки: одинарная .Геометрические элементы: [6. прил.2]
Режимы резания:
Подача, мм/об: Sтабл. = 0,2 мм/об [6, карта 41 с.103]
Корректируем по паспорту станка:
Sо = 0,2 мм/об [10, с. 422]
Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка (1, прил.13, с.393)
Sдоп. = 1,2 мм/об. следовательно, назначенная подача вполне допустима.
Период стойкости сверла, мин
Т = 25 мин [1, с. 98, табл. 2]
Допустимый износ сверла по задней поверхности hз
=0,6 мм.(1, прил.3., с.371)
Определяем скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла, м/мин
Vи
= Vтабл
.×Кv
.=20,5×0,93= 19,0 м/мин. [6, карта 42 с.105]
где Кv
=0,93
Частота вращения сверла, мин-1
n = 1000 × V/ π × D, мин-1
n = 1000 × 19/ (3,14 × 6) = 1008 мин-1
Корректируем по паспорту станка и определяем nд
= 710 мин-1
[10, с. 422]
Действительная скорость резания, м/мин
Vд = π × D × nд
/ 1000, м/мин
Vд = 3,14 × 6 ×710 / 1000 = 13,3 м/мин
Определяем мощность, затрачиваемую на резание, кВт
Nрез = Nтабл., = 0,8 кВт
Проверка возможности обработки с заданными режимами резания
Nшп. = Nэл.дв. × η = 2,8 × 0,8 = 2,24 кВт
Nрез = 0,8 кВт < Nшп. (2,24 кВт) – следовательно обработка возможна при данных режимах резания
Определим основное время, мин
То = L / nд
× Sо, мин
где, L = у+ l
+ , где l
– длина рабочего хода, мм.
у – врезание, мм. у= 0,4D., у= 0,3×6,0=1,8 мм.
l
= 2,5 мм. Перебег принимаем равным 1 мм.,
L= 1,8 + 2,5+1 = 5,3 мм
Определение нормы штучного времени
Нормы штучного времени определяют по формуле:
, где вспомогательное время складывается из составляющих
Вспомогательное время на установку и снятие детали 0,09 мин (ч. I, карта 16, поз. 2).
Очистка кондуктора от стружки сжатым воздухом: =0,07 мин. (ч. I, карта 16, поз. 28).
Время на закрепление и открепление детали = 0,08 мин (ч.1. карта 16, поз.37).
Вспомогательное время, связанное с операцией, определяют ч. I, карта 27, поз. 1...6,
Тв
.оп
= 0,04+0,02+0,05+0,015+0,24+0,03=0,4 мин.
Вспомогательное время на контрольное измерение гладким ка либром и пробкой (ч. 1, карта 15, поз. 187, инд. в) Тизм.
= 0,13 мин.
Суммарное вспомогательное время Тв
=0,09 +0,07+0,08+0,4+0,13 = 0,77 мин.
Время на организационное и техническое обслуживание рабочими места, отдых и личные потребности приведено в процентах от опера тивного времени (см. ч. I, карту 16, поз. 27) = 8%.
Окончательно норма штучного времени равна:
мин.
2.6.3 Операция 040:
Плоскошлифовальная. Станок 3П722. Содержание операции:
Шлифовать размер 16d9 на длине L = 55h14 мм, Ra – 1,25 мкм., припуск на сторону h = 0,3 мм.
Маркировка полной характеристики круга — ПП14А25ПСМ27К1А, 35 м/с.
У станка ЗП722 диаметр нового круга DK
= 450 мм; высота (ширина) круга Вк
= 80 мм (по паспортным данным,станка).
Назначаем режим резания.
Определяем частоту вращения шлифовального круга при принятой скорости
v
=35 м/с.
Принимаем по паспортным данным станка ЗП722 nк
= 1500 об/мин.
Определяем скорость движения заготовки (скорость продольного перемещения стола) (по карте 19, лист 3 с. 194—195). Для стали 20Х твердостью до HВ 179 v3
= 16 м/мин (~0,27 м/с).
Определяем поперечную подачу круга (6.,карта 19, лист 3, с. 194). Для параметра шероховатости поверхности Ra = 1,25 мкм и ширины шлифовального круга
Вк
= 80 мм, s0
=32 мм/ход стола.
Определяем подачу на глубину на проход (6.,карта 19, лист 3, с. 194—195). Подача на глубину на проход, или вертикальная подача круга, осуществляется в момент реверса поперечной подачи.
Для конструкционной стали твердостью до HRC 50, припуска на обработку 0,3 мм и поперечной подачи s0
до 138 мм/ход стола stx
= 0,014 мм (на реверс шлифовальной бабки).
Учитываем поправочные коэффициенты на эту подачу (6.,карта 19, лист 4, с. 196—197).
В зависимости от обрабатываемого материала и точности обработки конструкционная сталь 20Х, легированная хромом, относится ко II группе обрабатываемого материала. Для этой группы обрабатываемого материала, требуемой точности обработки и параметра шероховатости поверхности Ra =1,25 мкм поправочный коэффициент kSt
= 1,5.
В зависимости от размера шлифовального круга и степени заполнения стола определяем степень заполнения стола, т.е. отношение . где - суммарная площадь шлифования, мм2
; В3
, L3
— соответственно габаритные ширина и длина расположения шлифуемых заготовок на столе станка. На столе можно установить шесть заготовок круглой формы. Следовательно:
Вз
=55×2=110мм;
L3
=55×3=165мм;
= 110×165 мм2
.
Подставляем полученные значения в отношение .
В тех случаях, когда суммарная площадь шлифования меньше габаритной площади расположения шлифуемых заготовок на столе станка, например при шлифовании заготовок типа колец, втулок, планок и плит с отверстиями и т. п. Для отношения, равного единице, и диаметра круга Дк
= 450 мм (в карте диапазон 410- 500) поправочный коэффициент kst
2
= 0,71.
В зависимости от точности обработки и жесткости станка (6.,карта 2, с. 110) для плоскошлифовального станка мод. ЗП722 (см. в карте по графе, где приведена мод. 3720), проработавшего непрерывно до 10 лет, поправочный коэффициент kж
= 1.
В зависимости от твердости шлифовального круга (6.,карта 18, примечание 1, с. 190); для принятой твердости круга СМ2 поправочный коэффициент ki= 1.
С учетом поправочных коэффициентов
st
= 0,014×kst
1
×kst
2
×kж
×ki
= 0,014×1,5×0,71×1×1 =0,015 мм (на реверс шлифовальной бабки).
Определяем мощность, затрачиваемую на резание (6.,карта 20, лист 1, с. 198—199).
Для 11 группы обрабатываемого материала, vз
до20 м/мин,
поперечной подачи
s0
до 35 мм/ход и подачи на глубину на проход Stx
= 0,015 мм Nтабл
= 8,4 кВт.
Учитываем поправочный коэффициент на мощность (карта 20, лист 2, с. 200). Для твердости круга СМ2 и ширины круга Вк
= 80 мм поправочный коэффициент kn
= 1,05 (найден интерполированием значений kN
= 1 для Вк
= 63 мм и kN
= 1,12 для Вк
=100 мм). Тогда Npe
з
= Nтабл
×kN
= 8,4×1,05 = 8,65 кВт.
6. Проверяем, достаточна ли мощность привода шлифовального шпинделя. У станка ЗП722 Nшп
= Nшп
×η= 15×0,85 = 12,75 кВт; Npe
з
≤ Nтабл
(8,65 < 12,75, т.е.- обработка возможна).
7. Так как твердость обрабатываемой детали HRC <40 единиц, то проверку удельной мощности шлифования для бесприжоговой обработки не производим.
Подсчитываем удельную мощность шлифования:
III. Основное время (мин).
,
где Н — перемещение шлифовального круга в направлении поперечной подачу, мм; Н — В3
+ Вк
+ 5; Вэ
— суммарная ширина шлифуемых поверхностей заготовок, установленных на столе; Вк
— ширина круга = 80 мм, тогда Н = 2×55 + 80 + 5 = 195 мм; L —длина продольного хода стола, мм; L = L3
+ (10 …15) мм; L3
— суммарная длина заготовок, установленных на столе L3
= 3×55 + 15 = 180 мм; h — припуск на сторону (по условию h = 0,3 мм); v3
— скорость движения заготовки (стола), м/мин; s0
— поперечная подача круга, мм/ход стола; stx
— подача на глубину на проход (вертикальная подача); q — число заготовок, одновременно устанавливаемых на столе станка (по условию q = 6).
Нормы штучного времени определяют по формуле:
,
где вспомогательное время складывается из составляющих
Вспомогательное время на установку и снятие детали 1,0 мин (ч. I, карта 16, поз. 2).
Очистка магнитной плиты от стружки: =0,07 мин. (ч. I, карта 16, поз. 28).
Время на закрепление и открепление детали = 0,08 мин (ч.1. карта 16, поз.37).
Вспомогательное время, связанное с операцией, определяют ч. I, карта 27, поз. 1...6,
Тв
.оп
= 0,04+0,02+0,05+0,015+0,24+0,03=0,4 мин.
Вспомогательное время на контрольное измерение скобой и микрометром (ч. 1, карта 15, поз. 187, инд. в)
Тизм.
= 0,13 мин.
Суммарное вспомогательное время Тв
=1,0 +0,07+0,08+0,4+0,13 = 1,68 мин.
Время на организационное и техническое обслуживание рабочими места, отдых и личные потребности приведено в процентах от оперативного времени (см. ч. I, карту 16, поз. 27) = 8%.
Окончательно норма штучного времени равна:
мин.
2.8 Технико-экономическое сравнение разработанного
технологического процесса.
Курсовая работа является важной составляющей процесса подготовки квалифицированных кадров специалистов производства. В процессе курсового проектирования были закреплены, углублены и обобщены знания, полученные на лекционных и практических занятиях, что поможет решить комплексную задачу по базовой специальности.
Главной задачей курсового проекта была разработка технологического процесса изготовления втулки.
Для того чтобы решить поставленную задачу, мной были рассмотрены и проанализированы ряд вопросов, позволяющих добиться требуемых решений. При анализе базового варианта изготовления втулки было принято решение использовать в качестве исходного материала более экономичный материал, так как он признан целесообразным для данного типа производства.
Был выбран наиболее экономичный и рациональный метод получения заготовки – по величине отходов, норме расхода и себестоимости: применение проката Труба Ø56×5,5 из стали 20Х.
Разработанные этапы механической обработки позволяют за минимальное число операций обработать деталь до получения необходимого качества поверхности.
Таким образом, достигнута главная цель курсового проекта – спроектировать технологический процесс изготовления детали “втулка” заданного качества и при минимальных затратах труда и материальных средств.
Список используемой литературы
1. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение,1985.Т.1.-656 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение,1985.Т.2.-496 с.
3. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / И.С.Добрыднев. - Москва, «Машиностроение»1985.-180 с.
4. Добрыднев П.С. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. М: Машиностроение, 1985.
5. Марочник сталей и сплавов. В.Г. Сорокин., Издательство .М., Машиностроение., 1989.- 640 с.
6. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: Машиностроение, 1991.Ч.1.- 405 с.
7. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного на работы, выполняемые на малогабаритных металлорежущих станках. Изд.второе – М. Машиностроение., 1974
8. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. М.: Издательство стандартов, 1992.
9. Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту М.: Машиностроение, 1990.
10. Станочное оборудование автоматизированного производства /Под ред. В.В.Бушуева.- М.: Издательство “СТАНКИН”, 1993.Т.1.- 582 с.