Операция

Содержание или наименование операции

Станок, оборудование

Оснастка

005

Отрезать заготовку

Абразивно-отрезной 8Б262

Тиски

010

Кузнечная

015

Термическая обработка

020

Подрезать торцы Æ 60 Æ 32 Н 7 и Æ 87.66/ Æ 66 предварительно. Точить поверхность Æ 60 предварительно. Сверлить, зенкеровать, развернуть отверстие Æ 32 Н 7 предварительно. Расточить и точить фаски.

Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141

Трех кулачковый патрон

025

Подрезать торец Æ 87,66/ Æ 32 Н 7. Точить поверхность Æ 87,66 предварительно.

Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141

Трех кулачковы й патрон

030

Протянуть шпоночный паз В= 10 j _s 9 окончательно.

Горизонтально-протяжной 7512

Жесткая опора

035

Опилить заусенцы на шпоночном пазе

Вибробункер

040

Подрезать торец Æ 60/ Æ 32 Н 7 предварительно, торец Æ 87,66/ Æ 60 и точить поверхность Æ 60, Æ 87,66 окончательно.

Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141

Трёхкулачковый патрон

045

Подрезать торец Æ 87,66/ Æ 32 Н 7 предварительно

Токарный с ПУ КТ141

Трёхкулачковый патрон.

050

Контроль

055

Строгать 35 зубьев (m= 2,5) под шлифование

Зубострогальный 5Т23В

Оправка

060

Зачистить заусеницы на зубьях

Вибробункер

065

Шлифовать торец Æ 60/ Æ 32 Н 7 окончательно и отверстие Æ 32 Н 7 окончательно

Внутришлифовальный

Трёхкулачковый патрон

070

Шлифовать торец Æ 87,66/ Æ 32 Н 7 окончательно

Плоскошлифовальный 3Б740

Магнитный стол

075

Шлифовать 35 зубьев (m =2,5) окончательно

Зубошлифовальный 58П70В

Оправка

080

Промыть деталь

Моечная машина

Вид заготовки

Материал

Припуск на толщину дефектного слоя на сторону в мм.

Общий припуск на сторону в мм.

Прутковый металл

То для максимально нагруженного размера получаем:

Æ 86,66 + 1,4 + 1,0 = Æ 89,06 мм;

По ГОСТ 7417 - 75 находим ближайшую большую Æ 90 мм; следовательно для изготовления детали используем припуск:

круг

Для изготовления детали используем сталь 45 со следующими технологическими свойствами:

температура ковки, С ^0: начала 1250, конца 700

свариваемость - трудно свариваемая.

способы сварки - ручная дуговая.

Необходим подогрев с последующей термообработкой.

К отпускной хрупкости не склонна.

Химический состав

Назначение - изготовление вал - шестерён, коленчатых и распределительных валов, шестерён, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулаков, и других нормализуемых, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется поверхностная прочность.

Оборудование и инструмент для механической обработки заготовки

Заданием предусмотрены для расчёта следующие операции:

токарная - Æ 90 до Æ 60 мм

сверлильная - Æ 32 мм

протягивание шпоночного глаза B = 10j r 9;

Согласно рекомендаций разработки “Методика расчётов режимов резания при механической обработке металлов“ (к. т. н. Моисеев В.В.) выбираем следующее оборудование:

1) Для токарной обработки токарно-винторезный станок 1М61 со следующими параметрами:

Наибольший диаметр обрабатываемой детали - 320 мм

Расстояние между центрами 1000 мм

Число ступеней частот вращения шпинделя 24

Частота вращения шпинделя 12,5 - 1600 об/мин

Число ступеней подач суппорта 24 подача суппорта:

продольная - 0,08 - 1,9 мм/об

поперечная - 0,04 -0,95 мм/об

Мощность главного электро двигателя - 4 квт

КПД станка - 0,75

Наибольшая сила подачи механизма подачи - 150 кг-с.

В качестве режущего инструмента для токарной обработки используем токарный проходной резец, прямой, правый.

Материал рабочей части - твердый сплав Т5К10, материал корпуса резца - сталь 45, сечение корпуса резца (державки):

B ´ H = 16 ´ 25мм

длинна резца - 150 мм

Геометрические параметры:

j = 60 ^{0 g} ₁ = - 5 ⁰ a = 12 ⁰ ¦ = 0,6мм R = 6 мм

j ₁ = 15 ⁰ g = 15 ⁰ t = 0 ⁰ B = 2,5мм r = 1мм

Форма передней поверхности - радиусная с фаской

В качестве дополнительной оснастки для токарной обработки выбираем:

а) патрон самоцентрирующийся трех кулачковый по

ГОСТ 2675 - 80; 7100 - 0005;

б) оправку с разрезными цангами по

ГОСТ 31. 1066.02 - 85; 7112 - 1458;

2). Для сверления - вертикальносверильный станок 2Н135 со следующими параметрами:

наибольший условный диаметр сверления - 35 мм

вертикальное перемещение сверлильной головки - 250 мм

число ступеней частоты вращения шпинделя - 12

частота вращения шпинделя - 31,5 - 1400 об/мин число ступеней подач - 9

подача шпинделя - 0,1 ¸ 1,6 мм/об

крутящий момент на шпинделе - 40 кг-с/м

наибольшая допустимая сила подачи - 1500 кг-с

мощность электродвигателя - 4 квт

КПД станка - 0,8;

В качестве режущего инструмента используем сверло спиральное из быстро режущей стали Р18: по ГОСТ 2092 - 77 2301 - 4157;

В качестве дополнительной оснастки используем тисы станочные с ручным приводом: по ГОСТ 14904 - 80 7200 - 0213;

3) Для протягивания: выбираем горизонтально - протяжной станок модели 7Б510 со следующими характеристиками:

номинальное тяговое усилие - 10000 кг-с

длинна рабочего хода ползуна - 1250 мм

диаметр отверстия под планшайбу в опорной плите - 150 мм

размер передней опорной плиты - 420 мм

пределы рабочей скорости протягивания - 1 ¸ 9 м/мин

мощность главного электродвигателя - 17 кВт

КПД станка - 0,9;

В качестве режущего инструмента используем протяжку: по ГОСТ 24820 - 81;

В качестве дополнительного оборудования (оснастки) используем тисы станочные с ручным приводом: по ГОСТ 14.904 - 80 7200 - 0213;

4) Выбор измерительного инструмента:

Измерительный инструмент - это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. При выборе измерительного инструмента учитываются формы контроля (сплошной или выборочный масштаб производства, конструктивные характеристики детали, точность её изготовления).

В соответствии с линейными размерами нашей детали:

максимальный измеряемый диаметр - D _{1 max} = 90 мм

минимальный измеряемый диаметр - D _min = 32 мм

максимальный линейный размер - L _max = 38,0 мм

минимальный линейный размер - L _min = 10 мм

и классом точности размеров (смотри выше) - 5

В качестве основного измерительного инструмента выбираем: Штангенциркуль.

Штангенциркуль Ш Ц - 1 по ГОСТ 166 - 80 с ценой делений 0,1 мм.

Для измерения диаметра отверстий шпоночного паза выбираем нутромеры индикаторные:

Для измерения параметров зубчатого колеса выбираем универсальный прибор для измерения зубчатых колёс по ТУ - 2 - 034 - 544 - 81 типа ЗИП - 1 со следующими характеристиками:

Модуль 1 - 8;

Диаметр делительной окружности 20 - 320 мм;

Степень точности 6

Цена деления 0,001 мм;

Допускаемая погрешность 0,0035 мм

1. Расчет режимов резания.

Расчет режима резания при токарной обработке.

Деталь - коническое зубчатое колесо. Материал сталь 45;

s _в = 61 кг-с/ мм ^2;

Режущий инструмент - токарный проходной резец из быстрорежущей стали Т5К10, правый, стойкость резца - 90 мин.

Оборудование - токарно - винторезный станок 1М 61

Необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке цилиндрической поверхности с диаметра Æ 87,66 мм; до диаметра Æ 60 мм; по 5 классу, на длине 12 мм.

1).Определяем припуск на механическую обработку и глубину резания:

мм

Учитывается что припуск до 2мм срезается за один проход, принимаем i = 7, где i - число проходов, то;

мм

2. Назначаем подачу для первого точения: - 0,4 мм/об проверяем выбранную подачу с паспортной подачей станка 1М 61:

S _ст = 0,08 ¸ 1,9 мм / об

Z = 24 (число ступеней подач)

S _max = S _min ´ j ^{z - 1;}

;

Рассчитаем значение подач по ступеням:

S ₁₀ = S _{1 ´} j ⁹ = 0,08 ´ 1,15 ⁹ = 0,28 мм / об

S ₁₁ = S ₁₀ ´ j = 0,28 ´ 1,15 = 0,32 мм / об

S ₁₂ = S _{11 ´} j = 0,32 ´ 1,15 = 0,368 мм / об

S ₁₃ = S _{12 ´} j = 0,368 ´ 1,15 = 0,423 мм / об

В качестве расчетной принимаем ближайшую меньшую:

S _p = S ₁₂ = 0,368 мм / об

3). Определяем расчётную скорость резания:

, где

K _v - поправочный кооэфициент, учитывающий реальные условия резания

; где

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала.

- поправочный коэффициент на материал режущей части инструмента.

Для Т5К10 = 0.65; (таб. 2)

= поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца:

Для Т = 90 мин. = 0.92 (таб. 3)

= поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок

(таб. 4) = 1.0

Находим:

=

- коэффициент зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;

Т - принятый период стойкости резца (Т = 90 мин)

Значения - находим по таблице 5, для стали при S > 0.3;

то

;

4. Определяем расчётную частоту вращения

,

где D - диаметр детали.

;

По паспорту станка 1М61

= 12.5 об/мин;

= 1600 об/мин

Z = 24 (число ступеней вращения)

= ´ ;

Определяем частоту вращения по ступеням.

В качестве расчётной принимаем ближайшее меньшее значение

4. Определяем фактическую скорость резанья:

;

Основные режимы резания при точении:

t = 1.98 мин.

Sp = S ₁₂ = 0.368 мм/об

= 116 м/мин

= = 422 об/мин

6. Проверяем выбранный режим по мощности, потребляемой на резание:

, где

Кр - поправочный коэффициент , где

- поправочный коэффицент на обрабатываемый материал, по таб. 6 находим

= 0.89 (s в = 61 кг-с/мм ²⁾

- поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (таб. 7)

= 1.0; (j = 45 ⁰⁾;

То Кр = ´ = 0.89 ´ 1.0 = 0.89;

Значения находим по таблице 8

То

кг-с;

Определяем осевую составляющую силы резания ;

кг-с, =17.14 кг-с

По паспорту станка кг-с следовательно расчёт произведён верно.

7. Определяем эффективную мощность на резании Nэ;

квт

8. Определяем мощность потребляемую на резание.

КПД станка = 0.75

квт.

определяем коэффициент использования станка

,

где - мощность главного электродвигателя станка; N =4 квт (по паспорту)

9. Определяем технологическое (машинное) время

где L - расчётная длина обрабатываемой поверхности.

L = l + l ₁ + l _2, где

l - действительная длина обрабатываемой поверхности; l = 12 мм;

l ₁ - величина врезания

l ₁ = t ´ ctg j = 1.98 ´ ctg45 ⁰ = 1.98 мм;

l ₂ - выход инструмента;

l ₂ = (2 ¸ 3) S _ст = 2 ´ 0.37 = 0.74 мм;

i = 7 (количество проходов)

L = l + l ₁ + l ₂ = 12 + 1.98 + 0.74 = 14.72 мм;

минут.

(Приложение) Операционная карта механической обработки: 010 ТОКАРНАЯ

Расчёт режима резания при сверлении

Деталь - заготовка конического зубчатого колеса. Материал - сталь 45: s в = 61 кг-с/мм ^2;

Станок вертикально сверлильный модели 2Н135; Сверло - спиральное из быстрорежущей стали Р18; Æ 30

Определяем глубину резания при сверлении:

15 мм

Подача при сверлении: S = 0.02 ´ = 0.02 ´ 30 = 0.6 мм/об;

Корректируем подачу по паспорту станка 2Н135;

S _пас = 0.1 ¸ 1.6 мм/об; Z =9;

S = 0.6, т.е. 0.1 < S < 1.6

Выбираем подачу по ступеням:

S _max = j ^z-1 ´ S _min;

S ₂ = 0.1 ´ 1.42 = 0.142 мм/об

S ₃ = 0.142 ´ 1.42 = 0.202 мм/об

S ₄ = 0.202 ´ 1.42 = 0.286 мм/об

S ₅ = 0.286 ´ 1.42 = 0.406 мм/об

S ₆ = 0.406 ´ 1.42 = 0.577 мм/об

S ₇ = 0.577 ´ 1.42 = 0.820 мм/об

В качестве рассчётной принимаем ближайшую меньшую

S _p = S ₆ = 0.577 мм/об

3. Определяем расчётную скорость резанья при сверлении

где

К _v = K _{Lv ´} K _Mv ´ K _Hv - поправочный коэффициент.

K _Lv - коэффициент, учитывающий глубину отверстия в зависимости от диаметра сверла. По таблице 9 находим K _Lv = 1.0;

K _Mv - коэффициент учитывающий влияние материала.

Для стали ; где a = 0.9 (таб. 10)

s _в = 61; ;

K _Mv - коэффициент учитывающий материал сверла.

Для сверла из быстрорежущей стали K _Mv = 1.0;

то К _v = K _{Lv ´} K _Mv ´ K _Mv = 1.0 ´ 1.14 ´ 1.0 = 1.14;

По табл. 11 находим для S > 0.2;

C _v = 9.8; b _v = 0.4; X _v = 0; Y _v = 0.7; m = 0.2;

м/мин;

Определяем расчётную частоту вращения шпинделя

По паспорту станка

n _min = 31.5 об/мин;

n _max = 1400 об/мин;

Z = 12; число ступеней вращения

n _max = n _min ´ j ^z-1

Частота вращения по ступеням:

n ₂ = n ₁ ´ j = 31.5 ´ 1.41 = 44.42 об/мин;

n ₃ = n ₂ ´ j = 44.4 ´ 1.41 = 62.62 об/мин;

n ₄ = n ₃ ´ j = 62.6 ´ 1.41 = 88.3 об/мин;

n ₅ = n ₄ ´ j = 88.3 ´ 1.41 = 124.5 об/мин;

n ₆ = n ₅ ´ j = 124.5 ´ 1.41 = 175.6 об/мин;

n ₇ = n ₆ ´ j = 175.6 ´ 1.41 = 247.5 об/мин;

n ₈ = n ₇ ´ j = 247.5 ´ 1.41 = 349.0 об/мин;

В качестве рассчётной принимаем ближайшую меньшую частоту вращения

n _p = n ₇ = 247.5 об/мин

Определяем фактическую скорость резания.

Основные режимы резанья при сверлении:

S = 0.6 мм/об;

V = 23.31 м/мин;

n = 247.5 об/мин;

Определяем осевую силу резания:

Р ₀ = С _р ´ D ^Zp ´ S ^yp ´ K _Mp

по таблице 6 К _Mp = 0.89: по табл. 12 находим:

С _р = 51; Z _p = 1.4; Y _p = 0.8, то

Р ₀ = 51 ´ 30 ^1.4 ´ 0.6 ^0.8 ´ 0.89 = 51 ´ 116.9 ´ 0.665 ´ 0.89 = 352.8 кг-с;

Р _доп = 1500 кг-с; то

Р ₀ < Р _{0 доп;}

Определяем крутящий момент

где ;

то табл. 12 находим для стали С _М = 40; В _М = 2.0; Y _м = 0.8;

М _кр = 40 ´ 30 ^2.0 ´ 0.6 ^0.8 ´ 0.89 = 8.54 кг-с ´ м;

по паспорту станка М _{кр п} = 40 кг-с ´ м;

Определяем мощность на шпинделе станка.

h = 0.8 (КПД станка по паспорту)

Коэффициент использования станка по мощности

где - мощность главного электродвигателя станка по паспорту.

Определяем основное техническое время

где L - расчётная длинна обрабатываемой поверхности.

;

l - действительная длина (чертёжный размер) l = 33 мм;

l ₁ - величина врезания;

l ₂ - выход инструмента;

l ₁ + l ₂ = 0.4 ´ D = 0.4 ´ 30 = 12 мм

(Приложение) Операционаая карта механической обработки (сверлильная)

Расчёт режима резания при протягивании

По таблице 15 выбираем подачу на зуб ;

= 0.1 мм

Определяем расчётную скорость резания:

;

где Т = стойкость протяжки; назначаем Т = 300 мин,

по таблице 16 находим

;

По паспорту станка

1 < < 9, то расчёт верен.

Определяем силу резания:

по таблице 17 находим

=177; = 0.85;

= 0.1 мм; b = 10; n = 1

- коэффициенты, характеризующие влияние соответственно износа, смазочно охлаждающей жидкости заднего и переднего углов.

=1.0; =1; =1.0

= 1.13 (охлаждение эмульсолам)

По паспорту станка =10000 кг-с, то расчёт верен.

Определяем эффективную мощность.

;

Потребляемая мощность

;

где h = 0.9 - КПД станка по паспорту.

Коэффициент использования по мощности главного электродвигателя.

В связи с низким коэффициентом использования электродвигателя в качестве протяжного станка можно выбрать менее мощный, например 7Б505 с мощностью 7 квт.

Определяем основное технологическое время Т;

; где

= l + - длина рабочего хода инструмента;

l - действительное определение (чертёжная) длина протягиваемой детали. l = 33;

- длина режущей части протяжки

мм;

- длина калибрующей части

мм; l = 10 мм - длина перебегов протяжки.

мин;

(Приложение) Операционная карта механической обработки при протягивании.

Расчёт и конструирование сверла

Расчёт и конструирование сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия Æ 30, глубиной L = 33 мм. В заготовке из стали 45 с пределом прочности s = 610 Мпа;

Определяем диаметр сверла по ГОСТ 2092-77 находим необходимый диаметр сверла Æ 30 мм: сверло 2301-4157.

Определяем осевую составляющую силы резания

D ^Хp ;

;

где по таблице ;

- по расчётам режима резания;

;

Момент силы сопротивления резания

D ^Zм , где

Определяем № конуса Морзе хвостовика;

осевую составляющую силу резания можно разложить на две силы:

Q - действующую нормально к образующей конуса , где q угол конусности хвостовика, и силу R действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.

Сила Q создаёт касательную составляющую T силы резания; с учётом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки m имеем:

;

Момент трения между хвостовиком и втулкой:

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается до трёх раз по сравнению с моментом, принятым для нормативной работы сверла

средний диаметр конуса хвостовика:

или ;

=9.225 кг-с ´ м;

= 654 кг-с

m = 0.096 - коэффициент трения стали по стали;

Ð q =

- отклонение угла конуса

мм

По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус т.е. конус Морзе №3:

5.5 Определяем длину сверла по ГОСТу находим

L = 395 мм

l = 275 мм

5.6 Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла;

Форма заточки - ДП (двойная с подточкой перемычки),

Угол наклона винтовой канавки

- угол между режущими кромками

- задний угол

- угол наклона поперечной кромки.

Шаг винтовой канавки

мм;

Толщина - сердцевина сверла выбирается в зависимости от диаметра сверла;

мм;

Утолщение сердцевины по направлению хвоставику 0.5 - 0.8 мм на 100 мм длины рабочей части:

мм;

ширина ленточки (вспомогательная задняя поверхность лезвия , выбираем по таблице в зависимости от диаметра сверла мм;

5.7 Предварительное отклонения размеров конуса хвостовика устанавливаем по ГОСТ 2848-75. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0.15 мм; Углы ;

Угол наклона винтовой канавки ; Предельные отклонения размеров подточки перемычки режущей части сверла + 0.5 мм;

Твёрдость рабочей части сверла ;

(Приложение) Операционная карта сверлильная, Маршрутная карта.

Выбор станочного приспособления для зубофрезерования

Станочные приспособления - это положительные устройства к станкам, позволяющие достаточно точно устанавливать и закреплять заготовки деталей при их обработке.

При необходимости станочные приспособления обеспечивают направления режущего инструмента и периодический поворот заготовки в процессе обработки.

Станочные приспособления обеспечивают правильное взаимное расположение заготовки, стола и инструмента, расширяют технологические возможности станков. Они повышают точность обработки, производительность и экономическую эффективность, облегчают условия труда рабочих. По группам оснащаемых станков, приспособления подразделяются на токарные, фрезерные, сверлильные (кондукторы), шлифовальные и т.д..

По количеству устанавливаемых деталей: одноместные и многоместные.

По степени универсальности (специализации) приспособления подразделяются на:

- универсальные безналадочные (УБП) и универсально наладочные приспособления (УНП);

- специализированные безналадочные (СБН) и наладочные приспособления (СНП);

- специализированные приспособления: универсальные сборные (УСП); сборноразборные (СРП) и необратимые специальные (НСП).

Для установки и закрепления установок, обрабатываемых на зубофрезерных, зубодолбёжных, зубошевенговых и зубошлифовальных станках, применяются разнообразные оправки, обеспечивающие высокую степень базирования. Для точного центрирования применяют оправку с упругой оболочкой - с гидропластом, жесткие для посадки заготовок с небольшим зазором. Заготовку закрепляют ручным зажимом или используют приспособление с пневматическим, гидравлическим приводом.

На точность зубообработки непосредственно влияет точность центрований приспособлений, ось которых должны совпадать с осью вращения стола.

В качестве приспособления для зубофрезирования выбираем оправку зубчатую центровую по ГОСТ 18438-73; обозначение 7150-0421

Расчёт усиления зажима

Для винтового зажима

;

где F = 200 Н на усилие на ключе;

l - длина плеча ключа; l = 150 мм;

- средний диаметр резьбы; = 10.98 мм;

a - угол подвига резьбы; ;

- угол трения резьбовой пары; ;

- половина угла профиля резьбы

кг-с;

(Приложение) Чертёж оправка зубчатоя центровая.