Подготовка к проектированию технологического процесса механической обработки детали.

2.2. Выбор оборудования и технологической оснастки
Операция 005
Оборудоване: Пила механическая 8А725
Оснастка: приспособление зажимное при станке тисочного типа с приз-матическими губками
Инструмент: Полотно ножовочное, У18.

Операция 010
Оборудование: Фрезерно-центровальный 2Г942.04:
Технические характеристики:
Длины обрабатываемых деталей, мм: 100-500
Пределы диаметров устанавливаемых в тисках деталей, мм: 20-160
Наибольший диаметр сверления, мм 16
Наибольший диаметр фрезерования, мм 150
Наибольший диаметр устанавливаемой фрезы, мм: 160
Наибольший диаметр подрезаемого торца, мм 50
Наибольший диаметр обточки шеек, мм 100
Наибольший диаметр растачиваемых отверстий, мм 100
Длина обточек шеек, мм до 100
Количество шпинделей 4
Пределы частот вращения шпинделей об/мин
Сверлильного 159-1588
Фрезерного 130-740
Пределы бесступенчатых передач сверлильного шпинделя, мм/мин 20.. 2000
Пределы бесступенчатых подач фрезерного шпинделя, мм/мин 20.. 2000
Габарит полуавтомата, мм: 3970 х 5470 х 1750
Максимальная мощность:
Фрезерные бабки, кВт (каждая) 11
Сверлильные бабки, кВт (каждая) 4
Оснастка: Приспособление призматическое на станке
Инструмент:
1. Фреза торцевая 01.2.0200.000-00 по ТУ 2-035-874-82 100, Т15К6;
2. Сверло центровочное  6,3 ГОСТ 1452-75, Р6М5;
3. Головка многорезцовая специальная с резцами, оснащенными твердо-сплавными пластинами Т15К6.

Операция 015
Оборудование: Токарно-револьверный 1П456Ф3;
Технические характеристики:
Максимальные размеры заготовки, диаметр х длина, мм 250 х 200;
Диапазон частот вращения шпинделя (бесступенчатое регулирование), мин-1 80-2500
Диапазон рабочих подач (бесступенчатое регулирование), мм/об 5-1200
Мощность привода главного движения, кВт 18,5
Габариты станка, мм 3560×1450×2500
Оснастка: Трехкулачковый самоцентрирующий патрон;
Инструмент:
1. Резец проходной PCLNR 2020K12 ТУ 2-035-892-82, с ромбической пластиной по ГОСТ 19059-80, Т15К6;
2. Резец канавочный 035-2126-1179 ОСТ 2И10-7-84 с пластиной по ГОСТ 25416-82, Т15К6;
3. Сверло спиральное 035-2301-1042 16 по ОСТ 2И20-2-80, Р6М5;
4. Резец расточной упорный К.01.4980.000-00 ТУ 2-035-1040-86 с трех-гранной пластиной по ТУ 19-4206-95-83, Т15К6;
5. Резец расточной канавочный специальный, Т15К6.

Операция 020.
Оборудование: Вертикально-долбежный ГД200
Технические характеристики:
Номинальный ход долбяка (мм) 200/20
Угол наклона долбяка (град) 0-5
Диаметр рабочей поверхности стола (мм) 500
Наиб. перемещение стола вдоль/поперёк (мм) 500/400
Наиб.сечение державки для резца (мм) 25х16
Пределы чисел двойных ходов долбяка (ход/мин) 32-202
Мощность (кВт) 4,7
Габариты (мм) 1900х1270х2175
Оснастка: Трехкулачковый самоцентрирующий патрон;
Инструмент: Долбяк, Р6М5

Операция 025.
Оборудование: Вертикально-сверлильный 2Н118
Технические характеристики:
Наибольший условный диаметр сверления в стали 45 по ГОСТ 1050-88 мм 18
Размеры рабочей поверхности плиты, мм 320х320
Размеры рабочей поверхности стола, мм 300х420
Наибольшее вертикальное перемещение стола, не менее, мм 680
Наибольшее перемещение шпинделя, мм 150
Частоты вращения, об/мин 90, 125, 180, 250, 345, 480, 678, 950, 1400;
Подачи, мм/об: 0,08, 0,11, 0,15, 0,21, 0,3, 0,43, 0,6, 0,85, 1,1, 1,5
Мощность, кВт 1.3
Габаритные размеры станка, мм 800х500х2050
Оснастка: Кондукторное приспособление с быстросъемными кондук-торными втулками
Инструмент:
1. Сверло 035-2300-1222 4,8 по ОСТ 2И20-2-80, Р6М5;
2. Сверло 035-2300-1273 10 по ОСТ 2И20-1-80 с заточкой на 90°, Р6М5;
3. Метчик М6х0,5, ГОСТ 3266-81, Р6М5.

Операция 035.
Оборудование: Универсальный шлифовальный 3С120В.
Оснастка: Патрон поводковый, задняя оправка специальная.
Инструмент: шлифовальная головка AW12х25 24А25-НСТ1КА 35 м/с ГОСТ 2447-82
Технические характеристики:
Размеры устанавливаемой заготовки, max, мм:
- в центрах: диаметр / длина 125/400
- в патроне: диаметр / длина 125/250
Размеры шлифования, max, мм
-в центрах: диаметр / длина 125/360
-в патроне при наружном шлифовании: диаметр/длина 125/150
-в патроне при внутреннем шлифовании: диаметр/длина 50/75
Масса устанавливаемой заготовки, max, кг: в центрах / в патроне 15/8
Класс точности по ГОСТ 8 В
Точность цилиндрических поверхностей образца, мкм:
- круглость в центрах 1
- круглость в патроне 1.6
Шероховатость обработанных поверхностей образцов-изделий, Ra:
- цилиндрической наружной 0.16
- цилиндрической внутренней 0.32
- плоской торцовой 0.63
Размеры шлифовального круга, max, мм
для наружного шлифования:
-основной круг-наружный диам/высота 350/40
-вспомог.круг-наружный диам/высота ---
для внутреннего шлифования:
-наружный диаметр / высота 32/25
Окружная скорость вращения шлиф. круга, не более, м/с 35
Мощность эл/двигател., кВт 5,18
Габаритные размеры с отдельно расположенным оборудованием, мм:
- длина 2020
- ширина 1900
- высота 1600
Оснастка: Патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
Инструмент: Круг шлифовальный 16

Операция 040
Оборудование: Универсальный шлифовальный 3С120В.
Оснастка: Патрон поводковый, задняя оправка специальная.
Инструмент: Круг шлифовальный 24А40С1 6К 350х40 ГОСТ 2424-83

2.2. Расчет и назначение операционных припусков на механическую обработку.
Исходные данные для расчета:
Вид заготовки прокат;
Размер поверхности по чертежу детали 20Н7(+0,021);
Маршрут обработки: сверление, растачивание получистовое, раста-чивание чистовое, шлифование. Допуски по переходам принимаем по таб-лице допусков в соответствии со степенью точности:
сверление 12 квалитет;
растачивание получистовое 9 квалитет;
растачивание чистовое 8 квалитет;
шлифование 7 квалитет;
Расчет предельных значений припуска производится по формулам [1]
,
,

где Rzi-1 шероховатость поверхности после предшествующего перехода;
hi-1 величина дефектного слоя материала на предшествующем переходе;
Тi-1 величина дефектного слоя, оставшаяся после предшествующего пере-хода;
i-1 суммарные отклонения расположения поверхности и формы на предше-ствующем переходе;
i погрешность закрепления на текущем переходе.
Rz, h и  выбираем по таблицам 1-5 [1, с.180- 182].
После сверления шероховатость Rz = 80 мкм, h = 50 мкм; после полу-чистового растачивания Rz = 20 мкм, h = 10 мкм; после чистового растачива-ния Rz = 10 мкм, h = 5 мкм. После шлифования Rz = 5 мкм, h = 1 мкм
Увод сверла от оси при сверлении равен 1,3 мкм на 1 мм длины отвер-стия [1. табл. 28, с. 190].
1 = 1,3 * 45 = 58,5 мкм.
Смещение оси отверстия относительно номинального положения не учитывается, так как заготовка предварительно была зацентрована.
В соответствии с коэффициентом уточнения погрешность формы будет уменьшаться по переходам:
2 = 1 * kу= 58,5 * 0,06 = 3,51 мкм.
3 = 1 * kу= 3,51 * 0,04 = 0,14 мкм.
После третьего перехода выполняется термообработка, в результате ко-торой происходит коробление заготовки. Величина коробления равна:
то = 0,5 * k * l= 3,51 * 0,04 = 0,14 мкм.
где k удельное коробление на 1 мм длины, лежащее в пределах 0,3-1 мкм/мм. Принимаем k =0,5 мкм/мм, тогда
то = 0,5 * 0,5 * 45= 3,51 * 0,04 = 11,3 мкм.
4 = то * kу= 11,3 * 0,04 = 0,45 мкм.
Величины погрешностей менее 1 мкм обычно можно не учитывать в практических расчетах.
Погрешность установки и закрепления учитывается только для тех пере-ходов, где выполняется переустановка заготовки. Это первый переход, когда заготовка устанавливается в трехкулачковом патроне для токарной обработ-ки и последний переход, на котором заготовка также устанавливается в трех-кулачковом патроне.
Погрешность закрепления в трехкулачковом патроне предварительно обработанной заготовки равна 80 мкм, чисто обработанной 40 мкм [4, табл. 37, с. 79]. Погрешность установки в радиальном направлении всегда близка к 0.
Заносим промежуточные значения в табл. 2.1. и рассчитываем величину припусков
Рассчитаем минимальный припуск:
2Zmin 4 = 2* (10 + 5 + ) = 113 мкм;
2Zmin 3 = 2* (20 + 10 + 3,5) = 67 мкм;
2Zmin 2 = 2* (80 + 50 + 58,5) = 377 мкм;
Максимальный припуск:
2Zmах 4 = 113-21+33 = 125 мкм;
2Zmах3 = 67-33+52 = 86 мкм;
2Zmах2 = 377-52+210 = 535 мкм;
Предельные размеры по переходам для отверстия считаются по форму-лам:
Dmin i-1 = Dmin i 2Zmax i
Dmax i-1 = Dmax i 2Zmin i
Расчет ведем в обратном порядке от поверхности детали к заготовке.
Dmin3 = 20 0,125 = 19,875
Dmin2 = 19,875 0,086 = 19,789
Dmin1 = 19,789 0,535 = 19,254

Dmax3 = 20,021 0,113 = 19,908
Dmax2 = 19,908 0,067 = 19,841
Dmax1 = 19,841 0,377 = 19,464

Содержание

Введение 4
1. Подготовка к проектированию технологического процесса механиче-ской обработки детали 5
1.1. Служебное назначение и конструкция детали 5
1.2. Анализ технологичности конструкции детали 7
1.3. Определение типа и организационной формы производства. 9
1.4. Выбор метода получения исходной заготовки 11
2. Проектирование технологических операций механической
обработки 12
2.1. Выбор технологических баз и обоснование выбора
технологического процесса 12
2.2. Выбор оборудования и технологической оснастки 20
2.2. Расчет и назначение операционных припусков на механическую
обработку. 24
2.3. Расчет режимов резания 28
2.4. Нормирование операций технологического процесса 48
3. Проектирование контрольно-измерительного приспособления 51


Введение

Технологический процесс в машиностроении характеризуется непре-рывным совершенствованием конструкции и технологии изготовления ма-шин. Задача машиностроения состоит в том, чтобы основной прирост про-дукции получать за счет увеличения производительности труда.
Труд многих людей, вкладываемый в изготовление машины, окажется рационально израсходованным только в том случае, если он будет направлен четкой, глубоко и правильно разработанной технологией. Поэтому на техно-лога, участвующего в разработке технологического процесса изготовления машины, ложится большая ответственность за построение технологического процесса, являющегося в конечном счете результатом расходования ресурсов человеческого труда.
Разработка технологического процесса не должна сводиться к формаль-ному установлению последовательности соединения отдельных деталей и уз-лов, последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудо-вания и режимов обработки. Эта работа требует творческого подхода. Только на основе такого подхода можно обеспечить согласованность всех этапов по-строения машины и достигнуть требуемого качества с наименьшими затра-тами труда
Основная задача курсового проекта заключается в том, чтобы просле-дить и проанализировать механизм усовершенствования технологического процесса, организации производства детали. Курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, нормативными документами и расценками, умело сочетая спра-вочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изуче-ния курса.

1. Подготовка к проектированию технологического процесса меха-нической обработки детали

1.1. Служебное назначение и конструкция детали

Деталь относится к классу втулок и конструктивно является односто-ронним двухступеначатым телом вращения с диаметрами ступеней  36 и 50f9. Со стороны ступени  50 выполнено глухое ступенчатое отверстие с закрытой выточкой. В отверстии также выполнен сквозной шпоночный паз с выходом в выточку. В ступенях перпендикулярно основной оси детали вы-полнены три резьбовых отверстия М6-7g с выходом в осевое отверстие.
Материал детали сталь 40Х13. Это жаропрочная коррозионно-стойкая легированная сталь мартенситного класса, применяемая для изготов-ления пружин, карбюраторных игл, клапанных пластин компрессоров и дру-гих деталей, работающих при температуре до 400-450 °С, а также деталей, работающие в коррозионных средах. Хорошая полируемость стали в сочета-нии с коррозионной стойкостью создают для этого материала высокие деко-ративные свойства, поэтому сталь 40Х13 широко применяется для изготов-ления предметов домашнего обихода. Те же свойства в сочетании с высокой прочностью и упругостью делают сталь 40Х13 материалом первого выбора при изготовлении холодного оружия.
Заменителем стали 40Х13 является сталь 30Х13.
Видами поставки стали являются: сортовой прокат, в том числе фасон-ный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калибро-ванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73. Лист тонкий ГОСТ 5582-75. Проволока ГОСТ 18143-72. Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76, ГОСТ 18968-73. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.[9]
Химический состав стали 40Х13 дан в табл. 1, а ее физические свойства в табл. 2.
Таблица 1
Химический состав стали 40Х13 [9]
Химический элемент %
Кремний (Si), не более 0.8
Марганец (Mn), не более 0.8
Медь (Cu), не более 0.30
Никель (Ni), не более 0.6
Сера (S), не более 0.025
Титан (Ti), не более 0.2
Углерод (C) 0.36-0.45
Фосфор (P), не более 0.030
Хром (Cr) 12.0-14.0

Таблица 2.
Механические и физические свойства стали 40Х13 [9]
Механические свойства Физические свойства
в,
Мпа s,
% НВ , г/см3 , Вт/мс
590-810 10 143-229 7,65 25

где  плотность;
теплопроводность;
в временное сопротивление разрыву;
s относительное удлинение;
НВ твердость по Бринеллю.


1.2. Анализ технологичности конструкции детали

Конструкция детали считается технологичной, если она полностью удовлетворяет требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства.
Анализ конструкции и технических требований для изготовления детали Втулка показали, что:
конструкция детали состоит из унифицированных конструктивных элементов;
деталь может изготавливаться из стандартных (прокат) заготовок;
размеры и поверхности детали имеют точность и шероховатость, со-ответствующие их функциональному назначению. Высшая точность обработки 7 квалитет применяется для изготовления отверстия  20Н7. Шероховатость этой поверхности Ra 1.25.
следует отметить, что шероховатость поверхности  50f9 Ra 0.63 не соответствует квалитету. Это значит, что в составе технологического маршрута должны быть предусмотрены операции, обеспечивающие только получение данной шероховатости. Это снижает технологич-ность детали.
форма, размеры, марка материала детали хорошо соответствуют тре-бованиям технологии изготовления и дальнейшей эксплуатации;
базовыми поверхностями являются наружные и внутренняя цилинд-рические поверхности (50,  36, 20), торцы детали, а также боко-вая поверхность паза. Это позволяет произвести обработку с мини-мальным количеством установов;
конструкция детали простая, большинство обрабатываемых поверх-ности легкодоступно для режущего инструмента. Исключение со-ставляет закрытая выточка  36 b=8, трудность доступа к которой обусловлена малым диаметром отверстия, поэтому при обработке данной поверхности потребуется применение специального инстру-мента. К малотехнологичным следует отнести и внутренний паз, об-работка которого возможна только одним способом долблением.
при изготовлении детали хорошо применимы типовые и стандартные технологические процессы
По результатам качественного анализа можно сделать вывод о том, что деталь технологична.
Количественный анализ технологичности детали производится при по-мощи ряда коэффициентов:
коэффициент использования материала
,
где Qдет масса детали (Qдет=0,114 кг);
Qдет масса заготовки (Qзаг=0,149 кг).
Ки.м. = 0,114 / 0,149 = 0,765
Уровень технологичности по точности обработки

где Кб.тч., Ктч соответственно базовый и достигнутый коэффициенты точ-ности обработки.
Коэффициент точности обработки Ктч определяется по формуле [1]
,
где средний квалитет точности обработки изделия;
Т квалитет точности обработки;
ni число размеров соответствующего квалитета.
Ктч = 1- 18/(7*1 + 9*2 + 14*15) = 0,92
Уровень технологичности по шероховатости поверхности

где Кв.ш, Кш соответственно базовый и достигнутый коэффициенты шеро-ховатости поверхности.
Коэффициент шероховатости поверхности Кш определяется по формуле
Кш = 1- (1/Шср) = ,
где средняя шероховатость поверхности изделия;
Ш шероховатость поверхности;
ni число поверхностей соответствующей шероховатости.
Ктч = 1- 1/((0,63*1+1,25*1+2,5*4+5*3+10*15)/24) = 0,86
Коэффициенты точности и шероховатости свидетельствуют о техноло-гичности детали, так как их значения больше 0,7.

1.3. Определение типа и организационной формы производства.

1.3.1. Определение типа производства и его характеристика
Тип производства согласно ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффици-ентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей обору-дования. Программа выпуска деталей может быть определена по формуле [4]:
шт,
где N1 = 4000 шт программа производства основных изделий;
m = 1 шт количество деталей в изделии;
= 5% процент запасных частей
Действительный годовой фонд рабочего времени для двухсменного ре-жима работы составляет Fд = 2030 ч.
Коэффициент серийности равен:
,
где
- такт выпуска.
- среднее штучное время.
Tв = 4015 * 60 / 4200 = 57,36 мин/шт
По данным нормирования, штучное время по операциям равно:
Операция 005. Заготовительная Tшт = 4,198 мин
Операция 010. Фрезерно-центровальная Tшт = 1,857 мин
Операция 015. Токарно-револьверная Tшт = 4,216 мин
Операция 020. Долбежная Tшт = 5,149 мин
Операция 025. Вертикально-сверлильная Tшт = 2,924 мин
Операция 035. Внутришлифовальная Tшт = 2,815 мин
Операция 040. Круглошлифовальная Tшт = 1,170 мин

Тш.ср = (4,198 + 1,857 + 4,216 + 5,149 + 2,924 + 2,815+ 1,170) / 7 = 3,19

Кс = 57,36 / 3,19 = 17,98
По данным [4, c. 20], тип производства относится к среднесерийному, так как 10 < Kc > 20.
Серийное производство характеризуется партиями деталей, запускае-мыми в производство через определенные промежутки времени. На одном рабочем месте обрабатывается несколько наименований деталей. Применяе-мое оборудование универсальные станки, станки с ЧПУ. Метод получения заготовки не всегда оптимизируется.
Величина партии запуска рассчитывается по формуле:
,
где а количество дней, на которое необходимо иметь запас деталей (а = 5);
F количество рабочих дней в году (F = 255).

П = 4200*5/255 = 82 шт.

1.4. Выбор метода получения исходной заготовки
Материал детали предполагает возможность получения заготовки мето-дом проката или штамповкой. Предварительный анализ показывает, что ос-новная механическая обработка приходится на внутренние поверхности, ко-торые невозможно получить штамповкой, так как отверстие с диаметром ме-нее 20 мм и длиной более 40 мм в штампованных заготовках не выполняют. Наружная обработка предполагает выполнение двух цилиндрических ступе-ней с перепадом диаметров 50-36 = 14 мм. Длина меньшей ступени 70 мм. Такой перепад диаметров может быть обеспечен черновым обтачиванием шейки за один проход режущего инструмента. То есть разница в механиче-ской обработке вариантов заготовки будет проявляться только в одном тех-нологическом переходе черновой обработке ступени  36. При этих усло-виях представляется более предпочтительным вариант исполнения заготовки из проката.


2. Проектирование технологических операций механической обработки

2.1. Выбор технологических баз и обоснование выбора технологиче-ского процесса
Выбор технологических баз производим руководствуясь принципами единства (совмещения) баз и постоянства баз.
В соответствии с этими принципами необходимо:
в качестве технологических баз использовать поверхности, которые являются измерительными и конструкторскими базами;
стремиться к использованию одних и тех же баз;
черновую базу следует выбирать так, чтобы при первой операции бы-ли получены поверхности, которые в дальнейшем будут являться технологи-ческими базами; Черновая база должна использоваться только один раз на первой операции;
в качестве черновых баз должны выбираться наиболее точные и наи-менее шероховатые поверхности;
черновой базой следует выбирать поверхности с наименьшими при-пусками.
В соответствии с этими правилами принимаем:
Для заготовки из проката черновой базой является наружная цилиндри-ческая поверхность прутка. На первой операции производится подрезка тор-цов и обтачивание шейки 36h9. Эти поверхности в дальнейшем будут ис-пользоваться в качестве базовых для обработки остальных поверхностей.
При токарной обработке ступени  50, а также внутренних поверхно-стей базами будут являться поверхность  36 и торец заготовки.
При долблении паза в качестве направляющей базы предлагается ис-пользовать  50,2h9, так как имеется требование по симметричности паза относительно оси поверхности  50

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А.Г. Коси-ловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение 2003. 656 с.
2. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение 2003. 496 с.
3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А.А. Панов, В.В. Аникин и др.; под общ. ред. А.А.Панова. М.: Машиностроение 2002. 736 с.
4. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Высшая школа 2000, 288 с.
5. Белкин И.М. Справочник по допускам и посадкам для рабочего-машиностроителя. М.: Машиностроение 1985. 320 с.
6. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы, выполняемые на металлорежущих станках с программным управлением. М.: Экономика 2004, 448 с.
7. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков, А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ. Спра-вочник. М.: Машиностроение 2003. 359 с.
8. Приспособления для контроля точности деталей. Л.: ЛМЗ-Втуз.
9. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989, 639 с.