Контрольная работа по "Технологии"

Задача №1.

Выбрать материал режущей пластины резца для заданных условий обработки. Обосновать свой выбор.

Материал заготовки : Сталь 20Х, Ϭ_в=580 МПА( 58кгс/мм²);

Вид обработки: нарезание резьбы;

Характер обработки: черновая.

 

Для изготовления режущей части резьбообразующих инструментов используют углеродистую и легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали, спеченные твердые сплавы. При выборе материала для режущей части инструмента необходимо учитывать обрабатываемы материал, режимы резания, технологические критерии, конструктивные требования и ограничения по качеству изделия. 

Материал для режущей  пластинки резца при данных условия  задачи, следует использовать пластину из материала 10Р6М5 по данным справочника (Краткий справочник металлиста Том3 [стр. 614, таблица 2]).

Для выполнения данного  задания, при нарезании резьбы на заготовке из хромистой стали 20Х,  для обеспечения требуемого качества, и наименьших затрат, необходимо, пользуясь  данными справочника (Краткий справочник металлиста Том3 [стр. 614, таблица 2]), выбрать материал режущей пластины резца 10Р6М5.

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2.

Определить  мощность N_рез. , затрачиваемую на резание, и момент сопротивления резанию М_с.р., если при продольном точении заготовки диаметром D (мм), со скоростью главного движения резания ʋ (м/мин) главная составляющая силы резания составила P_z.

D=140 мм;

ʋ=75 м/мин;

ʋ=1,25 м/мин;

P=2200 Н;

Р=220 кгс.

Решение.

Мощность затрачиваемая  на резание:

N_рез.= = = 2,7 кВт;

(P_z - в кгс; ʋ - в м/мин ).

Момент сопротивления  резанию:

М_с.р.= P_z 220 15 400 кгс*мм.

В единицах СИ:

N_рез.=P_z* ʋ=2200*1,25= 2750Вт=2,75 кВт;

(P_z - в Н; ʋ - в м/с );

М_с.р.= P_z Нм. 

 

 

 

 

 

Задача №3

 
Рассчитать и сконструировать  токарный сборный проходной резец с механическим креплением пластин из твердого сплава для заданной главной составляющей силы резания P_z. Способ механического крепления пластины выбрать самостоятельно, пользуясь стандартами и справочной литературой. Применяемый станок 16К20. 
 
P_{z max} = 5000 (Н)

 

 

 

 

 

 

 

Схема для расчета  резца с механическим креплением

пластины из твердого сплава.

Решение.

P_{z max}=0,7Q₁

1) Расcчитаем диаметр винта необходимого для крепления пластины:

Допустимое напряжение на разрыв винта  , для винта из стали 45, закаленной до твердости 37-41,5 HRC. 

Q₁=

D_min= 4 (мм) – минимальный диаметр винта

По ГОСТ 20872-80 подбираем винт с  D=M6 
Т.к. основная нагрузка приходится на винт крепления пластины из твердого сплава зная нагрузку на него можно определить необходимые размеры самого резца.

2) Твердосплавную пластину выбираем  по ГОСТ 19046-80. 
Основные конструктивные размеры пластины указываем на чертеже.

3) Учитывая размеры твердосплавной  пластины и винта необходимого для её крепления, выбираем конструктивные размеры корпуса резца:  
т.к. диаметр описанной окружности пластины из твердого сплава d=14 (мм), значит рабочая высота резца h=16 (мм), выбираем корпус резца квадратного сечения (h=b). Основные конструктивные размеры корпуса резца должны соответствовать ГОСТ 20872-80.

4) Выбираем материал резца: 
    1. Материал корпуса Сталь 40Х ( твердость 42-46,5 HRC, оксидировать ) 
    2. Для пластины 3-ех гранной формы Т14К8  (твердость 89,5 HRA ) 
    3. Для винта Сталь 45, ( закаленная до твердости 37-41,5 HRC ) 
    4. Для клина и штифта Сталь 45 ( оксидировать )

5) Технические требования на  резец выбираем по ГОСТ 26613-85.

6) Выполняем чертеж резца указывая  основные технические требования.

Задача 4.

На вертикально-сверлильном станке производят сверления отверстия диаметром D и глубиной l . Необходимо выбрать режущий инструмент, назначить режим резания, определить основное время.

Материал заготовки: Сталь  Ст3 σ_в=460 (МПа) 
D=15H12 
l=60 (мм) 
Отверстие: глухое 
Обработка: с охлаждением 
Модель станка: 2H125

Решение:  (стр.137)

 
1)По нормативам выбираем сверло  и устанавливаем его геометрические  параметры. Принимаем спиральное  сверло диаметром D=15 (мм), Материал режущей части – быстрорежущая сталь Р18.  
Геометрические параметры: форма заточки двойная. 
2φ=118^о; 2φ_о=70^о; ψ=40…60 ^о; при стандартной заточке ψ=55 ^о;α=11^о; ω=30^о

2) Назначаем режимы резания:

Подача для сверления стали  с σ_в<80 (кгс/мм²) и диаметра сверла 15-20 мм, S=0.34-0.43 (об/мин). Поправочные коэффициенты на подачу для заданных условий обработки равны 1, т.к. осуществляется сверление отверстия с полем допуска по H12, в жесткой заготовке при глубине сверления l<5D. 
(60<15*5 т.е. 60< 75). Корректируем подачу по паспорту станка: S=0.4(мм/об) 
Проверяем принятую подачу по осевой силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую силу: 
 P_o=C_pD^qS^yk_p  
Коэффициенты и показатели степеней формулы для сверления конструкционной стали инструментом из быстрорежущей стали: 
 C_p=68;q_p=1;y_p=0.7. 
Учитываем поправочные коэф. на силу резания Kp=km_p

Km_p=( )^np ; np=0.75; Km_p=( )^0.75=1.0298

В единицах СИ:

P_o=9,81*68*15*0,4^0,75*1,0298=5182(Н) (518 кгс) 
Механизм подачи станка допускает осевую силу P_max=900(кгс). Следовательно, назначенная подача S=0.4 (об/мин) вполне допустима.

Назначаем период стойкости сверла: Для сверла диаметром D=15 (мм) при обработке конструкционной стали сверлом их быстрорежущей стали, рекомендуемых период стойкости Т=45 (мин). Допустимый износ сверла  
h₃=0.4…0.8 (мм) обработка стали сверлами D<20 мм.

Скорость резания, допускаемая  режущими свойствами сверла:

υ_и=

Выписываем коэф. и показатели степеней формулы для обработки конструкционной  углеродистой стали сверлом из стали  Р18 при S>0.2 (об/мин): 

; q_v=0.4; x_v=0; y_v=0.5; m=0.2. 
Учитываем поправочные коэф. на скорость резания: 
 Km_v=C_м( )ⁿ ; С_м=1; n_v=0.9; Km_v=1.15; Kи_v=1 ; Kl_v=0.85 т.к. ;

υ_и= = 20.874 (м/мин) (0,344 м/с)

4. Частота вращения  шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

n= =443.184 (об/мин)

Корректируем частоту  вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д=355 (об/мин)

5.Действительная скорость резания

υ_д= 16.720 (м/мин) (0,278 м/с)

6.Крутящий момент от  сил сопротивления резанию при  сверлении:

M=C_мD^qS^yk_p

Выписываем коэф. и  показатели степеней формулы для  сверления конструкционной стали: C_м=0,0345 ; q_м=2; у_м=0,8; k_p=0.88 
В единицах СИ M=9,81*0,0345*15²*0,4^0,80,88=32,19 (Н*м) (3,2 кгс*м)

7. Мощность затрачиваемая  на резание 

N_рез= (кВт)

8. Проверяем достаточна  ли мощность привода станка.  
Обработка возможна если N_рез<N_шп 
N_шп= N_двη у станка 2H125 N_шп= 2,8*0,8=2,24. Следовательно обработка возможна (1,16<2,24)

9. Основное время. 
 Т₀=

При двойной заточке  сверла врезание (мм) y=0.4D 
y=0.4*15=6 (мм). Пробег сверла ∆=1…3 (мм) принимаем ∆=2 (мм). 
Тогда L=60+6+2=68(мм)

Т₀= =0,478 (мин).

10. Толщина сердцевины  сверла d_c=0.2D = 0.2*15=3 (мм) 
      Ширину ленточки f_o и высоту затылка по спинке К выбираем по табл. 63. 
      В соответствии с диаметром D сверла f_o=1,0 (мм), К=0,4 (мм)

11. Ширина пера 

B=0,58D=0.58*15=8.7(мм)

12. Определяем геометрические  элементы профиля фрезы для  фрезерования канавки сверла.  
Большой радиус профиля: R_o =C_RC_rC_фD

Где:

C_R= = 0,493

С_r= )^0.044= )^0.044=0.9844

C_ф=1 при D_ф=13 . Следовательно R_o=0.493*0.9844*1*15=7.27(мм)

Меньший радиус профиля R_k=C_kD, где С_к=0,015ω^0,75=0,015*30^0,75=0,192 
Следовательно, R_k=0,192*15=2,88 (мм) 
Ширина профиля: B= R_o+ R_k=7.27+2.88=10.15 (мм) 

Задача №5.

Рассчитать  и сконструировать цельный зенкер с коническим хвостовиком для  обработки отверстия диаметром  D на глубину l. Отверстие сквозное. 
Материал заготовки: Сталь с HB<150. D=10 (мм). l=40 (мм).  
Зенкерование под черновое развертывание. По ГОСТ 12489-71.

1.Диаметр зенкера D принимаем меньше диаметра обрабатываемого отверстия на величину припуска под развертывание D=9,8_-0,24 (мм).

2. Определяем основные  размеры зенкера: 
   Длина рабочей части: L=l_c+3D, где l_c- глубина зенкерования. 
   L=l_c+3D=40+3*9,8=69,4(мм) 
   Длина заборной части зенкера: L₁=0.04D+2(мм) 
   L₁=0.04D+2=0,04*9,8+2=2,392(мм) 
   Длина шейки: L₂=10…12(мм) 
   Диаметр шейки меньше диаметра зенкера на 0,5…2 (мм) D_ш=9(мм)

3. Определяем геометрические и  конструктивные параметры рабочей  части зенкера: 

 

 

 

 

 

d₁=5(мм),  l=1,2(мм), t=0.4(мм), f=1 (мм)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ⁰=15…20⁰; α⁰=8…10⁰ ; φ⁰=60⁰ ; φ⁰₁=30 ; ω⁰=10…20⁰ ; f=0.8…2(мм) 
(по нормативам 16 для стали с стальных отливок с HB<180)

4. Размеры профиля  фрез для обработки винтовых  канавок и спинок зубьев зенкеров, а также схему установки фрез  при фрезеровании винтовых канавок  зенкеров выбираем по ГОСТ 12489-71.

5.Размеры хвостовика  определяем по ГОСТ 25557-82

  Обозначение конуса 1 
  Конусность 1: 20,047 
  D= 12,065  (мм) 
  D₁= 12,2 (мм) 
  d₃= 8,7 (мм) 
  d₂= 9 (мм) 
  c = 8,5 (мм) 
  r = 1,2 (мм) 
  b = 5,2 (мм) 
  e = 13,5 (мм) 
  R= 5 (мм) 
  l₃= 62 (мм) 
  l₄= 65,5 (мм) 
  а = 3,5 (мм) 
 

Задача 6.

На горизонтально-фрезерном  станке 6Т82Г производится цилиндрическое фрезерование плоской поверхности  шириной B и длиной L. Припуск на обработку h.  
Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначит режим резания, определить основное время. 
Материал заготовки: сталь Ст5, σ_в=600(МПа) 
Заготовка: поковка 
Обработка: черновая с охлаждением  
B=65 (мм), L=100(мм), h=3(мм)

Решение:

1. Выбираем фрезу и  устанавливаем значения её геометрических  элементов. 
По справочникам 16,18. Ширина фрезы должна быть не меньше 1,2B_max т.е. 
B_ф>1,2B_max=1.2*65=78(мм), материал режущей части- быстрорежущая сталь Р6М5. Передний угол γ=20^о, задний угол α=12^о. B/D≈0,8.   
Принимаем цилиндрическую фрезу с крупным зубом из быстрорежущей стали. Принимаем стандартную фрезу по ГОСТ 29092-91. 
B=100(мм), D=80(мм), z=10(мм)

2. Назначаем режимы  резания. 
Припуск снимается за 1 проход, значит t=h=3 (мм) 
2.1. Назначаем подачу на 1 оборот фрезы. 
При обработке фрезой D=80(мм). Принимаем среднее значение  
S₀=1.3 (мм/об), тогда подача на зуб фрезы: S_z=S₀/z=1.3/10=0.13(мм/зуб)

3. Назначаем период  стойкости фрезы.  
По ГОСТ 29092-91, для фрез из быстрорежущей стали Р6М5 средний перод стойкости 92 (мин), 95%-ый- 40(мин).

4. Скорость главного движения  резания, допускаемая режущими свойствами фрезы: υ_и=

Выписываем коэф. и показатели степеней формулы для обработки конструкционной  углеродистой стали фрезой из стали  Р6М5 при  
S_z<0.15(мм /зуб):  ; q_v=0.7; x_v=0,5; y_v=0.2; m=0.25, u=0.3. 
Учитываем поправочные коэф. на скорость резания: 
Km_v=0,9 (из нормативов 2, для сталь Ст5, σ_в=600(МПа) )

υ_и= = 29.74 (м/мин)

 

4. Частота вращения шпинделя, соответствующая  найденной скорости резания: 

n= =118.42 (об/мин)

 

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д=100 (об/мин)

5.Действительная скорость резания

υ_д= 28.26 (м/мин)

6. Определяем скорость движения  подачи: 
 V_s=n_дzS_z=100*10*0.13=130(мм/мин) 
 V_sд=125(мм/об), значит S_z=V_s/n_дz=125/100*10=0.125(мм/зуб)

7. Определяем мощность затрачиваемую  на резание (норматив 2, карта 135) 
Для S_z<0.18 (мм/зуб), B до 84мм, t до 3.5мм , V_s до 172 (мм/об). N_табл=2,9 кВт.

8. Проверяем достаточна ли мощность  привода станка: 
У станка 6Т82Г  N_шп=N_дη=7,5*0,8=6 (кВт), значит мощность достаточная, обработка возможна.

Задача 7.

Сконструировать дисковую сборную трехстороннюю  пазовую фрезу с замковым соединением  для фрезерования паза шириной b и глубиной t в заготовке из стали 45 с σ_в=650 МПа.  
Размеры фрезы: D=125 (мм), z=22(мм) 
Размеры паза: b=22(мм), t=20(мм)

Решение:

Конструктивные размеры  и тип исполнения фрезы выбираем по 
ГОСТ 28527-90. Материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5. 
Фреза должна соответствовать техническим требованиям по ГОСТ 1695-80.

 

 

Задача №8.

На вертикально-сверлильном  станке 2Н125 машинным метчиком нарезают в отверстии метрическую резьбу. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания по таблицам нормативов, определить основное время.

Материал заготовки Сталь 35, Ϭ_в=600МПа;

Отверстие: сквозное;

Резьба М14-7Н;

Размеры резьбы: шаг Р=2мм; длина l=30мм.