Обработка материалов. Изготовление деталей.

Заключение
В реферате был разработан технологический процесс изготовления детали «Шпиндель». Были приведены чертежи на деталь и на заготовку – поковку.
Дополнительно, были рассчитаны режимы резания на 2 операции, нормирование на 2 операции, а также приведена характеристика и химический состав детали, требования точности поверхностей и их взаимному расположению.
Для обработки были выбраны металлорежущие станки, станочные приспособления, а также режущий и мерительный инструмент.
В приложении к реферату были приведены карты эскизов с указанием обрабатываемых поверхностей, а также схемой базирования.
В работе не были применены станки с ЧПУ потому, что для их использования необходимо делать расчеты и знать к какому типу производства относится обработка детали – в зависимости от годового выпу ...

Оглавление
Введение 3
1 Подготовка к проектированию технологического процесса механической обработки детали 4
1.1 Служебное назначение и конструкция детали 4
1.2 Материал детали и его свойства 5
1.3 Анализ технологичности конструкции детали 7
2 Проектирование технологического процесса механической обработки детали 9
2.1 Выбор и обоснование варианта маршрутного технологического процесса 9
2.2 Проектирование технологических операций механической обработки 10
2.2.1 Выбор оборудования и технологической оснастки 11
Приведем данные об некоторых используемых станках с их кратной технической характеристикой. Дополнительно, приведем данные о режущем инструменте. 13
2.2.2 Расчет и назначение режимов резания 18
2.2.3 Техническое нормирование операций технологического процесса 21
Заключение 24
Списоклитературы 25
Приложение А (Карта эскизов к операции 005) 26
Приложение Б (Карта эскизов к операции 010) 27
Приложение В (Карта эскизов к операции 015) 28
Приложение Г (Карта эскизов к операции 020) 29
Приложение Д (Карта эскизов к операции 025 (Установ 1) 30
Приложение Д (Карта эскизов к операции 025 (Установ 2) 31
Приложение Е (Карта эскизов к операции 030) 32
Приложение Ж (Карта эскизов к операции 035) 33


 

Введение
Целью реферата является разработка и обоснование выбора технологического процесса механической обработки детали – «Шпиндель». Для технологического процесса будут выбраны металлорежущие станки, а также выбраны режущие и мерительные инструменты.
Дополнительно, будут рассчитаны режимы резания и нормирование для нескольких операций, а для остальных – будут выбраны по справочникам.
Для заготовки детали приведем чертеж.
Необходимо отметить, что технологический процесс невозможно представить без карт эскизов – на которых показываются обрабатываемые поверхности. Поэтому, для удобства проверки, приведем карты эскизов в приложении к реферату, при этом, обрабатываемые поверхности выделим жирной линией.

2 Проектирование технологического процесса механической обработки детали2.1 Выбор и обоснование варианта маршрутного технологического процессаМаршрутный технологический процесс механической обработки детали «Шпиндель» состоит из следующих операций:- 000 – Заготовительная;- 005 – Токарная многорезцовая;- 010 – Токарная;- 015 – Вертикально-фрезерная;- 020 – Вертикально-фрезерная;- 025 – Горизонтально-фрезерная;- 030 – Круглошлифовальная (предварительная);- 035 – Круглошлифовальная (окончательная – с подшлифовкой торца);- 040 – Слесарная;- 045 – Контрольная;Технологический процесс механической обработки детали обеспечивает следующие требования технологического процесса [5]:Используется только стандартный режущий и мерительный инструмент, а также универсальные станки.Не применяется обработкана уникальных станках – поскольку применение уникальных и дорогостоящих станков должно быть технологически и экономически оправдано.В процессе обработки осуществляется наибольшее количество поверхностей детали за одну установку. В соответствии с положениями по оценки экономической эффективности новой техники, признается более выгодным тот вариант, у которого сумма текущих и приведенных расходов на единицу продукции будет минимальной. Сумма этих расходов, отнесенных к часу работы машины, можно назвать часовыми приведенными затратами.Применяются наиболее совершенные формы организации производства: непрерывные и групповые поточные линии, групповые технологические процессы и групповые наладки на отдельные станки.2.2 Проектирование технологических операций механической обработкиМеханическая обработка распределяется по операциям и определяется последовательность их выполнения и число.Операционную технологию разрабатывают с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно, какие поверхности и с какой точностью были обработаны на предшествующих операциях, какие поверхности и с какой точностью нужно обработать на данной операции.Для каждой операции выбирают оборудование и определяют конструктивную схему приспособления. Деление всего объема обработки на операции, выбор оборудования, формирования операции зависят от конструктивно-технологических особенностей детали и требований точности, предъявляемые к ее основным, наиболее ответственным поверхностям, а также от условий производства.Проектирование технологических операций связано с разработкой их структуры, с составлением схем наладок, расчетом настроечных размеров, и ожидаемой точности обработки, с назначением режимов обработки, определением норм времени.При расчетах точности и проверке производительности может возникнуть необходимость в некотором изменении маршрутной технологии, выбора оборудования, содержание операции или условий ее выполнения.Операционная технология позволяет выдать задание на конструирование специального оборудования, средств механизации и автоматизации, на разработку средств технического оснащения.Проектирование технологических операции – задача многовариантная, варианты оценивают по производительности и себестоимости, руководствуясь технико-экономическими принципами проектирования, имея в виду максимальную экономию времени и высокую производительность. Исходя из этих требований, были составлены технологические операции обработки зубчатого колеса. 2.2.1 Выбор оборудования и технологической оснасткиДля обработки заготовки будем использовать только универсальные станки. Все данные по оборудованию и инструменту сведем в таблицу 2.1. Измерительные приспособления сведем в таблицу 2.2.Таблица 2.1 – Оборудование и инструменты для изготовления детали «Шпиндель»№ операцииНазваниеоперацииМодель станкаРежущий инструмент/Технологическая оснастка005Токарная многорезцовая1А720Резец 2101-0007, (пластина Т15К6), ГОСТ 18879-73 (Резец токарный проходной упорный с пластиной из твердого сплава)Резец 2101-0007, (пластина Т15К6), ГОСТ 18879-73 (Резец токарный проходной упорный с пластиной из твердого сплава)Резец 2130-0255 (пластина Т5К10) ГОСТ 18884-73 (Резец токарный отрезной с пластиной из твердого сплава)Патрон 7100-0002 ГОСТ 2675-80010Токарная16Б04АРезец 2101-0006, (пластина Т5К10), ГОСТ 18879-73 (Резец токарный проходной упорный с пластиной из твердого сплава)Сверло 2300-3401 ГОСТ 10902-77 (Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком) (∅6 мм)Сверло 2300-6441 ГОСТ 10902-77 (Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком) (∅17,5 мм)Метчик 2621-1721 №1 ГОСТ 3266-81 (Метчик машинный) (М20х2,5)Метчик 2621-1721 №2 ГОСТ 3266-81 (Метчик машинный) (М20х2,5)Патрон 7100-0002 ГОСТ 2675-80015Вертикально-фрезерная6Р11Фреза 2234-0357 (Р6М5) ГОСТ 9140-78 (Фреза шпоночная) (∅7 мм)Патрон 6151-0033 ГОСТ 21054-75020Вертикально-фрезерная6Р11Фреза 2234-0363 (Р6М5) ГОСТ 9140-78 (Фреза шпоночная) (∅8 мм)Патрон 6151-0033 ГОСТ 21054-75025Горизонтально-фрезерная6Р80Фреза 2234-0006 (Р6М5) ГОСТ 3964-69 (Фреза шпоночная) (∅63 мм, h=6 мм) – 2 шт.Оправка 6225-0131 ГОСТ 15067-75Кольцо 6030-0783 ГОСТ 15071-75 (L=50 мм)Кольцо 6030-0780 ГОСТ 15071-75 (L=10 мм) – 2 шт.030Кругло-шлифовальная3Т150Е1 400х40х127 25А 25 СМ1 7 К1 40 м/с А 1кл.035Торцекруг-лошлифовальная3Т150Е1 400х20х127 25А 16 СМ1 7 К1 50 м/с АА 1кл.040СлесарнаяВерстакРучной инструмент045КонтрольнаяСтол ОТККонтрольно-измерительные приспособления и инструментыТаблица 2.2 Измерительные приспособления№ операцииНаименование инструментаТип инструмента005Штангенциркуль ШЦ – I – 315 – 0,05 – 1 ГОСТ 162-92Штангенглубиномер ШГ–160 ГОСТ 162-92Микрометр МК50-2 ГОСТ 6507-90Стандартный010Штангенциркуль ШЦ – I – 315 – 0,05 – 1 ГОСТ 162-92Штангенглубиномер ШГ–160 ГОСТ 162-92Пробка резьбовая 8261-3081 ГОСТ 17756-72Микрометр МК25-1 ГОСТ 6507-90Стандартный015Штангенциркуль ШЦ – I – 315 – 0,05 – 1 ГОСТ 162-92Стандартный020Нутромер НИ 6-10 ГОСТ 868-82Стандартный025Штангенциркуль ШЦ – I – 315 – 0,05 – 1 ГОСТ 162-92Стандартный030Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90Стандартный035Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90Стандартный2.2.2 Расчет и назначение режимов резания2.2.2.1 Расчет режимов резания на точение черновоеРассчитываем режимы резания на точение черновое согласно [10].Выбор режущего инструмента.Материал режущей части инструмента – твердый сплав Т5К10.Глубина резания принимаем:t=1,0 мм.Принимаем подачу на оборот принимаем Sо= 0,2 мм/об (максимальное значение для станка).Скорость резания при наружном продольном точении определяется по формуле:v=CvTm×tx×Sy×Kv,где, Сv – табличный коэффициент;Т – стойкость инструмента, мин;Кv – корректирующий коэффициент на скорость резания.Найдем:Кv= КMV× КПv× КИv,где, КMV, КПv, КИv – коэффициенты, зависящие от материала заготовки, состояния поверхности и материала инструмента.KMv=KГ×750σвnv,где, КГ – табличный коэффициент;σв – предел выносливости стали 18ХГТ - σв=750 МПа.Принимаем Сv=350; Т=60 мин; m=0,2; x=0,15; y=0,35; КПv=1,0; КИv=1,15; КГ=1,0; nv=1,0.KMv=1,0×7507501,0=1,0.Кv= 1,0 × 1,0 × 1,15=1,15. v=350600,2×1,00,15×0,20,35×1,15=312 м/мин.Определяем частоту вращения шпинделя по формуле:n=1000×vπ×d=1000×3123,14×60=1655 об/мин.Токарный станок 16Б04А имеет бесступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя. Поэтому принимаем значение n=1655 об/мин.Определяем силу резания по формуле:Pz=10×Cp×tx×Sy×vn×Kp.По [10] принимаем Ср=300; n=-0,15; x=1,0; y=0,75; Кр=0,87.Отсюда, находим:Pz=10×300×1,01×0,20,75×312-0,15×0,87=329 Н.Определяем мощность резания по формуле:Nрез=Pz×v1020×60,Nрез=329×3121020×60=0,8 кВт.Мощность электродвигателя шпинделя станка 16Б04А – 1,5 кВт. Можно сделать вывод, что для приведенных режимов резания станок подходит.2.2.2.2 Расчет режимов резания на фрезерованиеФормулы для расчета режима резания приняты из [10].Скорость резания – это окружная скорость фрезы, рассчитывается по формуле:v=Cv×DqTm×tx×szy×Bu×zp×Kv , где Сv – коэффициент, учитывающий вид обработки и материла режущей части инструмента;D – диаметр фрезы;T – период стойкости инструмента;t – глубина резания;sz – подача на один зуб фрезы;B – ширина фрезерования;z – число зубьев фрезы;Kv – общий поправочный коэффициент на скорость резания, который определяется по формуле:Kv= Kmv×Kпv×Kиv , где Kmv – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;Kпv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;Kиv – коэффициент, учитывающий материал инструмента.Отметим, что скорость резания будем рассчитывать на врезное фрезерование и на продольное фрезерование.Для врезного фрезерования подача будет равна:s=0,006 мм/зуб.Для продольного фрезерования подача будет равна:s=0,02 мм/зуб.Для расчета по формуле найдем коэффициенты:KMv=KГ×750σвnv,где, КГ – табличный коэффициент;σв – предел выносливости стали 18ХГТ, МПа; σв=750 МПа.KMv=1,0×7507501,0=1,0. Kпv=0,9; Kиv=1,0.Отсюда, найдем: Kv= 1,0×0,9×1,0=0,9.Поставим все данные в формулу и найдем скорость для врезного фрезерования:v=103×70,45850,33×30,3×0,0060,2×70,1×40,1×0,9=81,8 м/мин.Отсюда, определим частоту вращения фрезы:n=1000×vπ×d=1000×81,83,14×7=3721 об/мин.В станке 6Р11 максимальное значение частоты вращения шпинделя (n=1600 об/мин) - поэтому требуется пересчитать реальную скорость резания:v=n×π×d1000=1600×3,14×71000=35,2 м/мин.Найдем скорость для продольного фрезерования:v=103×70,45850,33×30,3×0,020,2×70,1×40,1×0,9=57,9 м/мин.Отсюда, определим частоту вращения фрезы:n=1000×vπ×d=1000×57,93,14×7,0=2634 об/мин.В станке 6Р11 максимальное значение частоты вращения шпинделя (n=1600 об/мин) - поэтому требуется пересчитать реальную скорость резания:v=n×π×d1000=1600×3,14×71000=35,2 м/мин.Сила резания находится по формуле: Pz=10×Cp×tx×szy×Bn×zDq×nw ,где z – число зубьев фрезы;n – частота вращения фрезы.Отсюда, находим: Pz=10×22,6×30,86×0,0060,72×71×470,86×16000=77 Н.Крутящий момент на шпинделе определяется по формуле:MКР=PZ×D2×100=77×72×100=2,7 Н×м.Эффективная мощность резания равна:NЕ=PZ×v1020×60=77×35,21020×60=0,1 кВт.Мощность электродвигателя шпинделя станка 6Р11 – 3,0 кВт. Можно сделать вывод, что для требуемых режимов резания станок подходит.