ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ
Контрольная работа

по дисциплине:

  «Физические процессы в технологических системах»

Вариант № 27
Выполнил студент гр. 4301

Уразаев Р. А.
Проверил преподаватель:

Сафаров Д.Т.
Набережные Челны

2011

Переход 1. Предварительное (черновое) наружное обтачивание
1.     Расчет режимов резания
1.1 Глубина резания




1.2  Выбор марки инструментального материала
Для обработки ковкого чугуна с нормальной коркой твердостью HB 170 выбираем державку PWLNR 2525 K 03 со сменной многогранной  пластиной

                                                            

WNUM-060308. Марка твердого сплава ВК8. (02114-060308)
1.3 Определяем по справочнику рекомендуемый диапазон подач.
 Для данного диаметра детали, сечения державки  и глубины резания подача при черновой обработке составляет  1 мм/об. Ближайшее значение подачи, обеспечиваемое станком 0.91 мм/об.
1.4 Рекомендуемая скорость резания при стойкости

      
По таблице определяем

1.5 Частота вращения шпинделя
1.6  Ближайшая меньшая частота вращения шпинделя,  обеспечиваемая станком 115 об/мин.
1.7 Фактическая скорость резания для принятой частоты вращения шпинделя

1.8 Фактический период стойкости для данной скорости резания

1.9 Рассчитаем величины тангенциальной , радиальной  и осевой .
1.9.1

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


     
               



1.9.2

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


 




1.9.3

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


 




 

1.10 Рассчитываем мощность резания

1.11 Рассчитываем потребляемую мощность электродвигателя
, где - КПД станка.


, следовательно, станок соответствует по мощности.
1.12 Рассчитаем основное время 

1.13 Рассчитаем обеспечиваемый период работы инструмента до затупления

, штук заготовок.
1.14 Рассчитаем необходимое количество периодов стойкости инструмента

для выполнения задания

 
2.     Эскиз  наружного обтачивания.


3. Расчет потребности в инструменте.
3.1 Рассчитаем период смены затупившейся пластины.
 [дет.], где А-количество граней СМП
3.2 Рассчитаем потребность в МНРП.
 [шт.], где N – количество деталей.
Округляем в большую сторону и получаем, что для выполнения задания требуется 2 пластины.
3.3 Рассчитаем  потребность в державках.

 [шт.] где  ресурс державки [смен пластин].
Требуется 1 державка.
3.4 Рассчитаем расходы на закупку неперетачиваемых пластин.

где  - коэффициент случайной убыли.

руб. - стоимость одной МНРП.
3.5 Рассчитаем  расходы на закупку державок.

где- коэффициент случайной убыли.

- стоимость державки.
3.6  Расчет затрат на покупку инструмента.

Переход 2. Обработка торца.
1.     Расчет режимов резания
1.1 Глубина резания

1.2  Выбор марки инструментального материала
Для обработки ковкого чугуна с нормальной коркой твердостью HB 170 выбираем державку PWLNR 2525 K 03 со сменной многогранной  пластиной

                                                            

WNUM-060308    (02114-060308). Марка твердого сплава ВК8.
1.3 Определяем по справочнику рекомендуемый диапазон подач.
 Для данного диаметра детали, сечения державки  и глубины резания подача при черновой обработке составляет  1 мм/об. Ближайшее значение подачи, обеспечиваемое станком 0.455 мм/об.
1.4 Рекомендуемая скорость резания при стойкости

     

, где HB- твердость, степень - определяется по справочнику.

По таблице определяем

1.5 Частота вращения шпинделя
1.6  Ближайшая меньшая частота вращения шпинделя,  обеспечиваемая станком 142 об/мин.
1.7 Фактическая скорость резания для принятой частоты вращения шпинделя

1.8 Фактический период стойкости для данной скорости резания

1.9 Рассчитаем величины тангенциальной , радиальной  и осевой .
1.9.1

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


     
               



1.9.2

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


 



1.9.3

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


 




 

1.10 Рассчитываем мощность резания

1.11 Рассчитываем потребляемую мощность электродвигателя
, где - КПД станка.


, следовательно, станок соответствует по мощности.
1.12 Рассчитаем основное время 

1.13 Рассчитаем обеспечиваемый период работы инструмента до затупления

, штук заготовок.
1.14 Рассчитаем необходимое количество периодов стойкости инструмента

для выполнения задания
 , периодов.
2.     Эскиз обработки торца.


3. Расчет потребности в инструменте.
3.1 Рассчитаем период смены затупившейся пластины.
 [дет.], где А-количество граней СМП
3.2 Рассчитаем потребность в МНРП.
 [шт.], где N – количество деталей.
Округляем в большую сторону и получаем, что для выполнения задания требуется 1 пластина.
3.3 Рассчитаем  потребность в державках.

 [шт.] где  ресурс державки [смен пластин].
Требуется 1 державка.
3.4 Рассчитаем расходы на закупку неперетачиваемых пластин.

где  - коэффициент случайной убыли.

руб. - стоимость одной МНРП.
3.5 Рассчитаем  расходы на закупку державок.

где- коэффициент случайной убыли.

- стоимость державки.
3.6  Расчет затрат на покупку инструмента.

Переход 3. Точение канавки.
1.     Расчет режимов резания
1.1  Выбор марки инструментального материала
Для прорезания канавки используем резец 2130-0014 ВК8

ГОСТ 18884-73.

                                                             

1.3 Определяем по справочнику рекомендуемый диапазон подач.
Для диаметра обработки 135 мм и ширины резца 6 мм рекомендуется подача 0.3 мм/об. Обеспечивается станком 0.29 мм/об.
1.4 Рекомендуемая скорость резания при стойкости

        

, где HB- твердость, степень - определяется по справочнику.

По таблице определяем

1.5 Частота вращения шпинделя
1.6  Ближайшая меньшая частота вращения шпинделя,  обеспечиваемая станком 73 об/мин.
1.7 Фактическая скорость резания для принятой частоты вращения шпинделя

1.8 Фактический период стойкости для данной скорости резания

1.9 Рассчитаем величины тангенциальной силы .
1.9

Определяем по справочнику значения  коэффициента , показатели степеней x, y, n.


     
               

 

1.10 Рассчитываем мощность резания

1.11 Рассчитываем потребляемую мощность электродвигателя
, где - КПД станка.


, следовательно, станок соответствует по мощности.
1.12 Рассчитаем основное время 

1.13 Рассчитаем обеспечиваемый период работы инструмента до затупления

, штук заготовок.
1.14 Рассчитаем необходимое количество периодов стойкости инструмента

для выполнения задания.
 , периодов.
2.     Эскиз точенияния канавки.


3. Расчет потребности в инструменте.
3.1 Рассчитаем  потребность в резцах.
 [шт.], где N – количество деталей.
Требуется 1 державка.
3.5 Рассчитаем  расходы на закупку резцов.

где- коэффициент случайной убыли.

- стоимость державки.
Переход 4. Рассверливание центрального отверстия
1. Расчет режимов резания
1.1   Рассчитаем глубину резания.

1.2 Для обработки отверстия выбираем сверло нормальной точности, диаметром d=35 мм с нормальным хвостовиком, класса точности В

2301-0122  ГОСТ 10903-77, длина рабочей части 190 мм, хвостовик- конус Морзе 4.
1.3 Максимально допустимая по прочности сверла подача  1.19 мм/об.  Обеспечивается станком 0.91 мм/об.
1.4 Рекомендуемая скорость резания при Т=70 мин.
          
Коэффициент , показатели степеней для сверления приведены в справочниках. Сверление производится  с применением СОЖ.
Поправочный  коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия   



1.5 Скорость вращения шпинделя для данной скорости резания:

1.6 Ближайшая частота вращения шпинделя, обеспечиваемая станком 285 об/мин.
1.7 Фактическая скорость резания для принятой частоты вращения шпинделя:

1.8 Фактический период стойкости для данной скорости резани:

1.9 Крутящий момент при рассверливании:
        значение коэффициента  и показатели степени определяются по справочнику.

    



Осевая сила при рассверливании:
      значение коэффициента  и показатели степени определяются по справочнику.
 

1.10 Рассчитаем мощность резания:
, где

1.11 Рассчитываем потребляемую мощность электродвигателя
, где - КПД станка.


, следовательно, станок не соответствует по мощности.
Для обработки детали уменьшаем  подачу с 0.9 мм/об до 0.59 мм/об.
Рассчитав потребляемую мощность электродвигателя, получаем
 3.29. Теперь, станок соответствует по мощности.

1.12 Рассчитаем основное время 

1.13 Рассчитаем обеспечиваемый период работы инструмента до затупления

, штук заготовок.
1.14 Рассчитаем необходимое количество периодов стойкости инструмента

для выполнения задания.
 , периодов.
1.5 Эскиз обработки:

Параметры процесса резания

Наименование перехода	Глубина резания	Значение подачи		Число оборотов		Основное время
		расчетное	принятое	расчетное	принятое
	мм	мм/об.	мм/об.	об./мин	об./мин	мин.
Наружное обтачивание	2.5	1	0.91	120	115	1.09
Обработка торца	3	1	0.455	158	142	0.91
Прорезание канавки	6	0.3	0.29	86.5	73	0.14
Рассверливание центрального отверстия	7	1.19	0.56	390	360	0.59

Расчет температуры резания при точений.
Задача: Определить температуру резания при точений заготовки из чугуна СЧ30 резцом с пластиной из твердого сплава ВК8. Режимы резания: подача  м/об, глубина резания  м, скорость резания  м/с. Силы резания , . Геометрические параметры инструмента: передний угол γ=8°, задний угол α=8°, угол в плане φ=45°. Коэффициент теплопроводности чугуна СЧ30  Вт/м·к, твердого сплава ВК8  Вт/м·к. Коэффициент теплопроводности чугуна СЧ30 , твердого сплава ВК8 .

         Принимаем коэффициент усадки стружки К=1.1, длина контакта .
Решение:

         Определим необходимые для расчета исходные данные:

•  Ширина стружки  м.

• Толщина среза  м.

• Длина контакта инструмента со стружкой



• Угол действия

• Сила трения на передней контактной поверхности резца


• Сила трения по задней контактной поверхности резца


1.     Рассчитаем мощности источников тепловыделения

Скорость схода стружки

Мощность тепловыделения от силы трения на передней поверхности резца


Мощность тепловыделения от силы трения на задней поверхности резца


Мощность тепловыделения от деформирования металла


2.     Рассчитаем значение угла сдвига.


3.     Рассчитаем наибольшие плотности теплообразующих потоков.









4.     Составим код источника  длиной  м, который движется по заготовке со скоростью v: код

Пользуясь алгоритмом, рассчитаем коэффициент А:



Критерий Пекле:







При u=46.2 находим

5.     Составим код источника , который движется внутри стружки (стержня) со скоростью : код=.

Рассчитаем коффициент


Критерий Пекле



6.     Рассчитаем плотность потока:


7.                Составим код источника . Пользуясь алгоритмом, рассчитаем коэффициент . При составлений кода имеем в виду, что в следствие адиабатичности боковых сторон стружки последнюю можно представить в виде неограниченной пластины толщиной , а источник  в виде двумерного полосового по длине . Коэффициент с=0,1 код

Критерий Пекле:











По таблице находим при u=25



8. Составим код стока . Рассчитаем коэффициент . При составлений кода имеем в виду, что в следствие адиабатичности боковых сторон стружки последнюю можно представить в виде неограниченной пластины толщиной , а сток  в виде двумерного полосового, ограниченного только по длине . Коэффициент с=0.1. Код  



Критерий Пекле:

 




По таблице находим при u=25



9.     Составим код источника  и рассчитаем коэффициент .

Код

 
 




При u=113.9 находим


10.  Составим код стока  и рассчитаем коэффициент . Код

  Критерий Пекле

 




При u=113.9 находим


11. Рассчитаем передаточную функцию, характеризующую влияние источника  на температуру площадки . .






12. Рассчитаем значение коэффициента


13. Напишем выражение для температур  и  со стороны заготовки:



14. Составим код источника плотностью  на передней поверхности резца и пользуясь алгоритмом, рассчитаем значение коэффициента , имея в виду, что теплообменом задней поверхности резца прилегающей к вспомогательной кромке OL можно пренебречь, в связи с чем расчетная ширина источника . Код



              
   При  находим
Определяем угол




15. Составим код источника плотностью  на задней поверхности резца и, пользуясь алгоритмом, рассчитаем значение коэффициента , имея в виду, что теплообменом задней поверхности резца прилегающей к вспомогательной кромке OL можно пренебречь, в связи с чем, расчетная ширина источника . Код



              

      При  находим




16. C помощью графика определяем коэффициент  и рассчитываем функцию .
При  и  и при  определяем значение коэффициента .
Рассчитываем функцию
17. С помощью графика определяем коэффициент  и рассчитываем функцию .

При  и  и при  определяем значение коэффициента .


18. Напишем выражение температур  и  со стороны резца


19. Составляем уравнение баланса температур на контактных площадках резца и заготовки и рассчитаем плотности итоговых потоков теплообмена.

Решая эту систему уравнений получим:

20. Определяем температуру резания.

Полученное  значение  температуры  резания  позволяет  сделать

вывод, что в рассматриваемом процессе необязательно применение смазоч-

но-охлаждающих сред.
Использованная литература.
1.     Справочник технолога-машиностроителя т. 2 под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М, «Машиностроение», 1986 г. с. 496 с. 261-281
2.     Неумоина Н.Г., Белов А.В. Тепловые процессы в технологической системе резания: Учеб. пособие / Волг ГТУ, Волгоград 2006, - 84 с.