Разработка технологического процесса изготовления детали "Втулка"

 

 

 

 

 

2.6 Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструментов на           

операции технологического процесса

 

На операции 005 токарно-винторезной  применяют следующий инструмент.

Режущий – 2103-1313 резец Т15К6; 2301-0028 сверло Р9К5.

Измерительный – 8113-0108 скоба 16h11; 8113-0124 скоба 32h14; 8371-0022 шаблон; 8133-0920 пробка 9Н14.

Вспомогательный – 39 2819.1245 патрон цанговый.

На операции 010 токарно-винторезной  применяют следующий инструмент.

Режущий – 2303-1313 резец Т15К6; 2141-0554 резец Т15К6.

Измерительный – 8113-0108 скоба 16h12; 8151-2086 шаблон; 8133-0926 пробка 12,5Н12; 8371-0166 шаблон.

На операции 015 фрезерной  применяют следующий инструмент.

Режущий – 2220-0011 фреза Р9К5.

Измерительный – 8102-0122 скоба 27h14.

      Вспомогательный – 39 2819.1245 патрон  цанговый.

 На операции 020 электрохимической  применяют режущий инструмент  Р-1 электрод.

На операции 025 вертикально-сверлильной  применяют следующий инструмент.

Режущий – 2300-7533 сверло Р9К5; 2300-0138 сверло Р9К5.

Измерительный – 8133-0611 пробка 1,8Н12; 8133-0623 пробка 3,5Н12.

Вспомогательный – 39 2819.1215 патрон цанговый; 39 2819.1220 патрон цанговый.

На операции 030 электрохимической  применяют режущий инструмент Р-2 электрод.

На операции 035 токарно-винторезной  применяют следующий инструмент.

Режущий – 2141-0554 резец Т15К6.

Измерительный – 8133-0927 пробка 13Н6; 8371-0166 шаблон.

На операции 040 кругло-шлифовальной применяют следующий инструмент

Режущий – ПВД 24А40НС М25К8 шлифовальный круг 400×40.

Измерительный – 8106-0063 скоба 2h12.

 

2.7 Расчет режимов резания  на две операции

 

Расчет режимов резания  аналитическим методом производят на операцию 010 токарно-винторезную, с помощью ЭВМ. Рассчитывают один переход – точение наружной цилиндрической поверхности диаметром 16h12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет режимов резания  на операцию 015 фрезерную ведется  табличным методом.

Обработка ведется на фрезерном  станке с ЧПУ модели 6Р11Ф-3.

На этой операции фрезеруется  лыска шириной 2 мм, длинной 32 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra = 3,2 мкм. Материал заготовки сталь 35 ГОСТ 1050-88, σв = 530 МПа. Система СПЗИ – жесткая. Способ крепления в цанговом патроне.

В качестве режущего инструмента  принимают фрезу концевую диаметром 10 мм, число зубьев Z = 4, [5, с.265].

Назначение режимов резания  ведут по [6].

Длину рабочего хода Lp.x, мм, вычисляют по формуле

 

                                            Lp.x = Lрез + y,                                             (10)                                              

 

где  Lрез – длина резания, мм, Lрез = 24;

        y – длина подвода, врезания и перебега инструмента, мм, y = 6.

 

                                         Lp.x = 24 + 6 = 30.

 

Подача на зуб фрезы  Sz мм/зуб, Sz = 0,01...0,025 (с.86). Принимаем Sz = 0,02.

Стойкость инструмента Т, мин, Т = 60 (с.87.).

Скорость резания V, м/мин, вычисляют по формуле

 

                                    V = Vтабл · К1 · К2 · К3,                                       (11)  

 

где Vтабл, м/мин – табличное значение скорости, Vтабл = 53 (с.99);

       К1 – коэффициент зависящий от размеров обработки, К1 = 1,0 (с.99);

       К2 – коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, К2 = 1,0 (с.100);

       К3 – коэффициент зависящий от стойкости фрезы, К3 = 1,2 (с.100).

 

                                    V = 53 · 1,0 · 1,0 · 1,2 = 63,6.

Частоту вращения n, мм/об, вычисляют по формуле

 

                                            n=                                                    (12)             

 

где d – диаметр фрезы, мм, d = 10.

 

                                    n =

 

После корректировки по паспорту станка принимают окончательно nст = 2000.

Действительную скорость резания Vдейст, м/мин, вычисляют по формуле

 

                                Vдейст =                                                        (13)                                                     

 

                             Vдейст =

 

Минутную подачу Sм, мм/мин, вычисляют по формуле

 

                                Sм = Sz · Z · nст,                                                        (14)     

 

                             Sм = 0,02 · 4 · 2000 = 160.

 

После корректировки по паспорту станка принимают окончательно Sм.ст = 160.

Основное технологическое  время, То, мин, вычисляют по формуле

 

                                       То =                                                         (15)                                                                  

 

где i – число рабочих ходов.

 

                                     То =       

                     

 

2.8 Расчет норм времени  на две операции          

 

Расчет норм времени  ведется на операцию 015 – фрезерную  по [9].

На фрезерном станке модели 6Р11Ф-3 фрезеруется лыска, выдерживая размеры 27 мм по программе. Режущий инструмент – фреза концевая диаметром 80 мм. Приспособление – П-2 патрон цанговый.

Расчет сводят к определению  штучного времени Тшт, мин, по формуле

 

 

                               Тшт =                               (16)                                                                  

 

где То – основное технологическое время, мин То = 0,19 (см. подраздел 2.7);

       Тв – вспомогательное время, мин, Тв = tв.уст + tв.пер + tв.доп; tв.уст - время на установку заготовки, мин, tв.уст = 0,15 (с.44);  tв.пер1 – время на переход, мин, время на открытие заградительного щитка и закрытие, tв.пер1 = 0,03 (с.64); tв.пер2 – время на включения и выключения пульта, мин, tв.пер2 = 0,04 (с.65); tв.пер3 – время на введения программного носителя, мин, tв.пер3 = 0,05 (с.66); tв.пер.общ = 0,03 + 0,04 + 0,05 = 0,12; tв.доп – время на приемы не вошедшие в комплекс, мин, tв.доп =  tв.изм + tв.в; где tв.изм – время на контрольные измерения, мин, tв.изм = 0,05; tв.в – время на включение и выключение станка, tв.в = 0,04;  tв.доп = 0,05 + 0,04 = 0,09.

 

                                      Тв = 0,15 +0,12 +0,09 = 0,36;

 

где – Кt.в – коэффициент сменности, Кt.в = 0,57 (с.31);

          α – доля оперативного времени  на техническое обслуживание, %, α  = 2 [3, с.77];

          β – доля оперативного времени  на организационное обслуживание  рабочего места, %, β = 2 [3, с.77];

          γ – доля оперативного времени  на отдых и личные потребности, %, γ = 4 [3, с.77].

 

                                Тшт =                 

 

Штучное калькуляционное  время, Тшт.к, мин, вычисляют по формуле

 

                                       Тшт.к =                                           (17)                                                             

 

где Тп.з – подготовительно-заключительное время, мин, Тп.з = 20 (с.50);

       n – размер операционной партии, шт, n = 18146 (см. подраздел 2.1).

                                       Тшт.к =   

 

 Операция 025 вертикально-сверлильная.  На вертикально-сверлильном станке необходимо за пять рабочих ходов получить три отверстия диаметром 3,5 мм и два отверстия диаметром 1,8 мм. Режущий инструмент – спиральные сверла.  Инструментальный материал - быстрорежущая сталь Р9К5. Операцию проводят на станке с ЧПУ модели 2Р125Ф2-1. Заготовку крепят в цанговом патроне.

Расчет сводят к определению  штучного времени Тшт, мин, по формуле (16)

где То – основное технологическое время, мин, То = 0,48;

       Тв = tв.уст + tв.пер + tв.доп,  tв.уст = 0,14 (с. 95);  tв.пер = 0,24 (с. 96); tв.доп = 0,09 ∙ 2 = 0,18 (с. 96). Тв = 0,14 +0,24 + 0,18 = 0,56;

       Кt.в = 0,57 (с.31);

       α = 2 [3, с.77];

       β = 2 [3, с.77];

       γ = 4 [3, с.77].

 

                       Тшт =

 

Штучно-калькуляционное  время вычисляют по формуле (17)

где - Тп.з = 16 мин (с.101);

         n = 18146 (см. подраздел 2.1).

 

                                        Тшт.к =    

 

                                             

 

       

 

 

 

3 Конструкторский раздел

3.2 Проектирование приспособления для обработки наружных поверхностей

 

Проектируют и рассчитывают цанговый патрон с центробежно-инерционным  приводом для точения наружных поверхностей на операцию 005 – токарно-винторезную  с ЧПУ.

На этой операции на токарном станке с ЧПУ 16Б05Ф1 подрезают торец, точат наружные цилиндрические поверхности до диаметра 16 мм, с подрезкой торца буртика до диаметра 32 мм, и рассверливают отверстие до диаметра 10 мм, напроход точат фаску 0,7×45° по программе.

От электродвигателя, с  помощью которого осуществляют все  необходимые движения обрабатываемой детали и инструмента на станке, приводится во вращение вместе с обрабатываемой деталью специальное устройство, воссоздающее центробежные силы и преобразующие их осевые силы, приводящие в действие в действие зажимной механизм.

Обрабатываемая деталь вращается относительно оси «Х». Втулка 6 перемещается вдоль оси, приводит в действие зажимной механизм. Деталь закрепляется в цанге 9, на которой втулка 6 действует непосредственно. Перемещение втулки вызывается центробежной силой, которая возникает, если вместе с обрабатываемой деталью вращаются качающиеся грузы 7.

Раскрепление происходит при остановленном шпинделе станке при помощи пружины 5.

При конструировании патрона  вес груза определяют [3, с.124] по формуле

 

Т = Рх = (m∙ω²r´ - P_n)∙(K₁ – K₂f ) = (Gn²r´ - P_n)∙K,         (18)

 

где G – вес одной пружины, G = 3 дан = 8×10⁵ дан/см²;

n – число оборотов шпинделя в минуту, n = 1250 об/мин;

r´ - расстояние от оси вращения от центров массы пружины, r´ = 5;

Pn – сила сопротивления пружины;

К – коэффициент, К = 3.

Силу сопротивления пружины, P_n, определяют по формуле

P_n =                                                      (19)

 

где D – наружный диаметр пружины, D = 230 мм;

d – внутренний диаметр проволоки для пружины, d = 6 мм;

К – количество витков, К = 8;

λ – величина осадки, λ = 52/2 = 26.

 

P_n = дан.

 

Т = [(3 ∙ 8 ∙ 10³) ∙ 1250² ∙ 5 - 2544] ∙ 3 = 9 ∙ 10² кгс.

 

Необходимую силу Q, для изгиба каждого лепестка, определяют по формуле

 

Q =                                                        (20)

 

где – Е = (2,1÷2,0) ∙ 10^в дан/см² – модуль упругости;

J – осевой момент инерции сечения лепестка в месте его связи с цилиндрической частью цанги (лепесток рассматривается как консольная балка), см²;

y – стрела прогиба лепестка, равная половине зазора необходимого для пропуска детали через цангу, см;

l – длина лепестка от основания до середины конуса, см.

 

Т.к. J = где D – диаметр наружной поверхности изгибающихся лепестков, см; h – толщина лепестков, см; α₁ –

половина угла сектора лепестка цанги в рад, то для изгиба одного лепестка потребуется сила Q = и полная сила, на создание которой расходуется сила тяги, будет равна сумме сил n ∙ Q + W или

 

W + n ∙ Q = W +            (21)

 

где n – число лепестков цанги.

Входящую в эту формулу  силу W зажима детали можно определить в зависимости от вертикальной P_z и горизонтальной P_x составляющих силы резания по формулам:

при наличии упора

 

W₁ =                                                         

 

при отсутствии упора

 

W₂ =                                                           

 

Разделив первое уравнение  на второе, имея в виду, что Px ≈ 0,25∙P_z, получают

 

                                                  (22)

 

При f₁ = 0,1÷0,15, ≈1, т.е. в том и другом случае силы зажима практически одинаковы, а величины силы тяги существенно различны. Формулы для определения силы тяги в рассматриваемых случаях имеют следующий вид:

при наличии упора

T = W [tg (α+ρ) + f₂] + Q(tgα+f₁)∙n;

 

при отсутствии упора

 

 T = W tg (α+ρ) + Q(tgα+f₁)∙n.

 

3.2 Проектирование режущего инструмента  для рассверливания отверстия  диаметром 10 мм

 

Необходимо рассчитать и сконструировать спиральное сверло из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия глубиной 20 мм в заготовке из конструкционной стали с пределом прочности σв = 530 МПа (≈53 кгс/мм²).

Определяют диаметр сверла. По ГОСТ 19257-73 находят необходимый  размер сверла 10 мм.

Режимы резания по нормативам S = 0,2 мм/об; скорость резания V = 25,12 м/мин. Осевую силу Рх, Н, вычисляют по формуле

 

Рх = 9,81∙ С∙D^х ∙ Sо^y ∙ Км,                                        (23)

 

 Рх = 9,81 ∙ 68 ∙ 10² ∙ 0,2^0,7 ∙ 0,77 = 1643.

 

Момент силы сопротивления  резанию (крутящий момент), Н∙м, вычисляют  по формуле

 

Мс.р = 9,81 ∙ С ∙ D^z ∙ Sо ∙ Км,                               (24)

 

Мс.р = 9,81 ∙ 0,0345 ∙ 10² ∙ 0,2^0,8 ∙ 0,77 = 7,1.

 

Определяют номер конуса Морзе хвостовика.

Момент трения между  хвостовиком и втулкой, Мт.р, вычисляют по формуле

 

                             (25)

 

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил  сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом,