Квалитет точности, Т_i

Количество поверхностей, n_i

Т_i*n_i

14

14

196

12

1

12

8

1

8

16

216

Параметр шероховатости R_аi, мкм

Количество поверхностей, n_i

R_аi*n_i

2,5

2

Штамповка на прессах

Штамповка на ГКМ

С, руб./т

647

647

К_то, руб./т

25

25

G_заг, кг

10,1

9,7

G_д, кг

7,8

7,8

К_т

1

1

К_с

1,5

1,3

S_отх

270

270

К_ф

1

1

№ операции

Наименование операции

Содержание операции

Название оборудования

005

Токарная с ЧПУ

Подрезать торец (поверхность 1)

Станок

16К20Ф3

Точить торец (поверхность 3)

Расточить предварительно отверстие 8

Расточить фаску (поверхность 7)

010

Токарная с ЧПУ

Подрезать торец (поверхность 11)

Станок

16К20Ф3

Точить по контуру

4. Расчет припусков на механическую обработку

Исходные данные:

Наименование детали: фланец кулака

Материал: СТ20

Элементарные поверхности для расчета припуска – наружние поверхности Ø122h8 и Ø60h12.

1) Ø122h8

Карту расчетов припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам смотрите ниже.

Маршрут обработки заносим в графу 1 (см. карту). Данные для заполнения граф 2 и 3 для заготовки из штамповки взяты из табл. 12 на стр. 186; для механической обработки – из табл. 25 на стр. 188.

• высота неровностей R_z и глубина дефектного слоя h.

– отклонение расположения поверхности для штамповки вычисляем по зависимости:

, где

– общее отклонение оси от прямолинейности;

, где

– кривизна фланца (стр. 187, табл. 19), отсюда =12 мкм/мм;

– длина (детали) ;

, где

Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной для центрирования (стр. 192, табл. 32), таким образом, Т=2,5 мм;

Для остальных переходов значения определяются в зависимости от достигаемого квалитета при данном переходе.

Черновое точение. Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

, где

– коэффициент уточнения (стр. 190, табл. 29), отсюда =0,06

Получистовое точение. =0,05

Чистовое точение. =0,04

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4 таблицы.

e – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе (стр. 42, табл. 13), e=800 мкм.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода определяются по зависимостям:

где Rz_i-1, h _i-1, _i-1 – соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и погрешность расположения поверхности полученные на предыдущем переходе.

e_i – погрешность установки заготовки на данном переходе.

Для чернового точения:

Для получистового точения:

Для чистового точения:

Расчетные значения припусков заносим в графу 6.

Расчет наименьших размеров по техническим переходам начинаем с наименьшего размера детали по конструкторскому чертежу используя исходные данные:

, так

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Допуск на изготовление промежуточных размеров Td является табличной величиной и определяется в зависимости от получаемого на данном переходе квалитета (стр. 192, табл. 32).

Принятые (округленные) размеры по переходам определяют округляя значения соответствующих размеров .

Размер определяют по зависимости:

Для чистового точения:

Для получистового точения:

Для чернового точения:

Для заготовки:

Предельные припуски на механическую обработку определяют по формулам:

Посчитанные припуски заносим в карту расчетов.

Таблица 5

Проверка правильности расчетов проводится по формуле:

6,24 – 3,8=2,5 – 0,063

2,44=2,44

расчет верен.

2) Ø60h12

Расчет припусков ведется аналогично.

=12 мкм/мм; = -=10 мм;

Т = 1,9 мм;

Таблица 6

Проверка правильности расчетов:

4,6 – 3=1,9 – 0,300

1,6=1,6

расчет верен.

5. Размерно-точностной анализ

Заготовка – штамповка.

Изображаем совмещенный эскиз детали и заготовки. Указываем все поверхности, принадлежащие как заготовке, так и детали с учетом последовательности выполнения переходов. Через поверхности проводим параллельные линии, которые соединяют размеры заготовки, размеры детали, технологические размеры и припуск на механическую обработку.

Размеры:

А – конструкторские размеры с чертежа детали;

В-размеры заготовки;

S – технологические размеры;

Z – припуск на механическую обработку.

Формируем совмещенный граф размерных цепей, на котором вершины представляют собой указанные поверхности, а ребра – соответствующие размеры. Не допускается пересечение ребер графа.

Размерные цепи:

1. A3, S3

2. S3, A2, S5

3. S3, A4, S2

4. S4, A5, S2

5. Z1, S1, B3, B2

6. S5, Z3, S1

7. S2, Z2, B2, S1

8. A1, B1, S1, S5

Настроечное звено: S3 Настроечное звено: S5

Настроечное звено: S2 Настроечное звено: S4

Настроечное звено: В3 Настроечное звено: S1

Настроечное звено: В2 Настроечное звено: В1

А1 = 46^+0,31_-0,31 S1 = 37,539^+0,0195_-0,0195

А2 = 22^+0,26_-0,26 S2 = 26^+0,105_-0,105

А3 = 14^+0,215_-0,215 S3 = 14^+0,09_-0,09

А4 = 12^+0,215_-0,215 S4 = 14^+0,09_-0,09

А5 = 12^+0,215_-0,215 S5 = 36^+0,0195_-0,0195

В1 = 47,539^+0,271_-0,271 Z1 = 3,2695^+1,2695_-1,2695

В2 = 8,9645^+0,45_-0,45 Z2 = 2,5745^+0,5745_-0,5745

B3 = 31,844^+0,8_-0,8 Z3 = 1,539^+0,039_-0,039

Рис. 1

6. Расчет суммарной погрешности обработки

Суммарные погрешности обработки заготовок на настроенных станках определяют по уравнению:

• для диаметральных размеров

После определения суммарной погрешности проверяется возможность отработки без брака:

где Td – допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению

1. Погрешность , вызванная размерным износом фрезы, определяется по формуле:

, где

– относительный износ резцов. Для Т15К6 = 6 мкм/км – углеродистая сталь (стр. 74, табл. 28).

L_о = 500…1000 м

2. Определим колебание системы вследствие изменения силы Py из-за непостоянной глубины резания и податливости системы при обработке

, где

Wmax – наибольшее значение составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

= П / Р, где

П – податливость станка, П = 100*0,75 = 75 (стр. 29 табл. 11);

Р – нагрузка станка, Р = 1960 (стр. 29 табл. 11),

= 75 / 1960 =0,038

Наибольшая Py max и наименьшая Py min нормальные составляющие силы резания определяются исходя из условия:

С_р = 125; х = 1,0; у=0,75; n=0; S=0,72; V = 116;

Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций:

3. Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка :

, где

С – допустимое отклонение от параллельности оси в плоскости выдерживаемого размера на длине L = 300 мм;

Для Ø до 320 = 10, т.е. С = 10 * 0,75 = 7,5 (стр. 54 табл. 23);

– общая длина детали, = 46 мм, отсюда

4. Погрешности настройки станка:

;

погрешность измерения, (стр. 72 табл. 27)

5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

7. Определим суммарную погрешность обработки по уравнению:

При чистовом точении IT8 = 63 мкм.

В данном случае условие выполнение работы без брака () действует, так как 63 мкм > 4,9 мкм.

7. Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Таблица 7

t мм – глубина резания,

S мм/об. – подача,

V м/мин – скорость резания,

n об. – частота вращения.

Допустим: Сверлим 10 отверстий диаметром Ø14

Исходные данные:

– диаметр сверления D= 14 мм,

– назначаем t = 4,5 мм; S = 0,15 мм/об – стр. 277, табл. 25

, отсюда

С = 7,0; q = 0,40; у = 0,70; m = 0,20 – стр. 278, табл. 28

Т = 30 – 60 мин.

К = К* К* К,

Составляющие коэффициента К:

К = К*

К= 0,8; n = 0,9; = 750

К = 0,8*

К = 1,00 – стр. 263, табл. 6

К = 1,0 – стр. 280, табл. 31, тогда

К = 0,8* 1,00* 1,0 = 0,8

Остальные режимы резания рассчитываются аналогично.

Подрезать торец, поверхность 1:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 – 60 мин.

t = 2,6 мм; S = 0,8 мм/об

К = 0,8

Точить цилиндрическую поверхность:

С = 350; х = 0,15; у = 0,35; m = 0,20

Т = 30 – 60 мин.

t = 3,1 мм; S = 0,72 мм/об

К = 0,8

Расточить начисто поверхность 8:

С = 340; х = 0,15; у = 0,45; m = 0,20

Т = 30 – 60 мин.

t = 2 мм; S = 0,5 мм/об

К = 0,8

Нарезать резьбу диаметром d10:

С = 64,8; х = 0; у = 0,5; m = 0,90 – стр. 296, табл. 49

Т = 30 – 60 мин.

t = 0,5 мм; S = 0,04 мм/об

К = 0,8

8. Расчет технической нормы времени по нормативам

Одним из основных требований при проектировании технологических операций является требование минимума затрат труда на ее выполнение. Критерием оценки трудоемкости является норма штучно-калькуляционного времени:

Основное время приближенно может быть определено по зависимости:

, где

К – коэффициент, отражающий средний уровень режимов при данном виде обработки;

D и L – размеры обрабатываемых поверхностей.

Расчет основного времени проводим по операции 005 Токарная с ЧПУ по четырем переходам:

1. Подрезаем торец:

2. Точим торец:

3. Растачиваем предварительно отверстие:

4. Растачиваем фаску:

– коэффициент Токарного станка с ЧПУ,

Таким образом, время на выполнение операции 005 Токарной с ЧПУ составляет мин.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Рассчитаем для заготовки силу P_о, которая старается сдвинуть заготовку, и момент М, который старается провернуть заготовку.

Здесь главная составляющая силы резания – окружная сила, Н

где

z – число зубьев фрезы, z=4;

n – частота вращения фрезы, n=70 об/мин;

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

(41)

Тогда момент трения

(42)

или 42000Нмм

Теперь найдем силу реакции опоры из уравнения:

(43)

10 Определение погрешности установки

Обеспечение заданной точности механической обработки с использованием приспособлений в значительной мере зависит от выбора технологических баз и схемы установки заготовок. Обработка заготовок в приспособлениях на предварительно настроенных станках исключает разметку заготовок и последующую выверку их на станке. Однако при этом возникает погрешность установки.

(44), где

– погрешность базирования;

– погрешность закрепления основания;

– погрешность закрепления, связанная с изменением формы погрешности контакта установочного элемента в результате его износа;

– погрешность, определяемая прогрессирующим износом установочных элементов;

– погрешность изготовления и сборки опор станочного приспособления;

– погрешность установки и фиксации приспособления на станке.

Рассчитаем погрешность установки для операции вертикально-фрезерной (фрезеровать плоскость в размер 24).

, поскольку размер проставлен от технологической базы.

(расчетный модуль цилиндр-цилиндр).

Погрешность закрепления для размера А равна нулю, так как усилие зажима перпендикулярно этому размеру.

Погрешность закрепления для размера S₄ находится по формуле:

(45), где

– из-за непостоянства силы закрепления;

– из-за неоднородности шероховатости базы заготовок;

– – из-за неоднородности волнистости базы заготовок.

(46)

– безразмерный приведенный параметр кривой опорной поверхности, характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой:

– упругая постоянная материалов заготовки и опоры:

(47)

(48)

Рассчитанная погрешность установки должна быть меньше либо равна допуску выполняемого размера, то есть:

Td=0,13 мм=130 мкм

0,99 мкм<130 мкм – верно.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали «фланец кулака».

После выполнения работы можно сделать следующие выводы:

• деталь достаточно технологична, но наличие фасок усложняет технологию механической обработки;

• метод получения заготовки – штамповка на ГКМ;

• партия деталей обрабатывается без брака;

• требование по точности выполняется.

Кроме того, в проекте выбраны оптимальные режимы резания, которые позволяют обеспечить требования по точности и качеству. Также были рассчитаны технологические нормы времени. Выбрана рациональная схема базирования и рассчитана погрешность установки.

Список литературы

1. Аверченков, В.И. Проектирование технологических процессов обработки на станках с ЧПУ: учеб. Пособие / В.И. Аверченков. – Брянск: БИТМ, 1984. – 84 с.

2. Ильицкий, В.Б., Моргаленко Т.А. Проектирование технологической оснастки. Расчеты точности станочных приспособлений. Методические указания к выполнению практических занятий, курсового и дипломного проектов, для студентов 4 курса всех форм обучения специальностей «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки». – Брянск: БГТУ, 2003. – 47 с.

3. Ильицкий В.Б., Польский Е.А., Чистов В.Ф. Технология машиностроения. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 060800 – «Экономика и управление на предприятии (в машиностроении)» – Брянск: БГТУ, 2004. – 47 с.

4. Польский Е.А., Сорокин С.В. Технология автоматизированного производства. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 230104 – «Системы автоматизированного проектирования» – Брянск: БГТУ, 2006. – 47 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 656 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 496 с.

7. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. /Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т. 1 /Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. – 592 с.

8. Суслов, А.Г. Технология машиностроения: учеб. для вузов. – М.: Машиностроение, 2004. – 397 с.

9. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В.И. Аверченков и др.; Под общ. ред. В.И. Аверченкова и Е.А. Польского. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 288 с. – (Высшее образование).

10. Фадюшин, И.Л. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС / И.Л. Фадюшин. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.