Технологический процесс изготовления детали путем механической обработки

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 S_ст=0,2 мм/об, следовательно, S_oцил.=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; Kj_V=1,0; Kj_1V=1,0; Ku_V=0,95; Kn_V=1,0; K_Mv=0,63; Ko_V=0,8.

Определяем: .

Тогда .

Для станка 16К20 по приложению 1[13]: n_x=630 об/мин; n_x+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) = 1,025мм, 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 = 35мм.

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 S_ст=0,2 мм/об, следовательно,  S_oцил.=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; Kj_V=1,0; Kj_1V=1,0; Ku_V=0,95; Kn_V=1,0; K_Mv=0,63; Ko_V=0,8.

Определяем  .

Тогда .

Для станка 16К20 по приложению 1[13]: n_x=630 об/мин; n_x+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: .

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 = t ctgj;

y₁ = 1+0,2t – величина пробега резца;

l – длина обрабатываемой поверхности.

 мин.

Нормирование операции производим по формуле:

  ,

      где Т_{шт. к.} - норма времени на операцию,

Т_шт – трудоемкость операции,

Т_ПЗ – подготовительно-заключительное время, Т_ПЗ = 15-20% от Т_осн.

  ,

      где Т_опер – операционное время,

Т_отд – время на отдых и личные надобности, Т_отд = 8% от Т_осн,

Т_обсл – время на обслуживание рабочего места, Т_обсл = 10% от Т_осн.

   ,

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

Т_всп – вспомогательное время Т_всп = 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 n_шп=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;

Т_опер=0,12+0,35+0,4+0,32=1,19 мин;

По заводским нормам Т_опер=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 ω_и. 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.

 

Список 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.