Разработка технологического процесса механической обработки деталей и сварки узлов

Содержание
Введение:
1.Исходные данные для проектирования.
2.Технологический раздел………………………………………………………..7
2.1 Анализ технологических данных для проектирования.
2.2 Служебное назначение детали.
2.3 Конструкторско-технологическая характеристика детали
2.4 Расчет такта выпуска, определение типа производства.
2.5 Обоснование типа производства
2.6 Анализ технологичности детали.
2.7 Выбор исходной заготовки и метода ее получения.
2.9 Выбор и обоснование схем технологических баз.
2.10 Разработка технологического процесса изготовления детали.
2.11 Выбор оборудования
2.11.1 Формирование технологических операций и выбор средств технологического оснащения.
2.11.2 Расчет и назначение режимов резания.
2.11.3 Разработка управляющей программы
2.11.4 Нормирование техпроцесса
2.11.5 Определение разряда и квалификации исполнителей
3.Конструкторский раздел
3.1 Описание конструкции приспособления
3.2 Точностной и силовой расчет приспособления
Заключение
Литература

Разработка технологического процесса механической обработки деталей и сварки узлов

Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда, и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на го реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.
Для проектируемой детали наиболее целесообразным методом обработки будет токарная на
Проектирование токарной операции является частью более общей задачи разра­ботки технологического процесса изготовле­ния детали. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точность после обработки. Поверхность детали после токарной обра­ботки в зависимости от назначения и требова­ния точности разделяют на основные и допол­нительные участки. Основные участки опреде­ляют положение данной и сопряженной с ней деталей в изделии. Точность обработки этих участков должна быть наиболее высокой. Ос­новные участки поверхности обрабатывают проходными, и расточными резцами, дополнительные участки —резьбовые поверхности обрабаты­вают резьбовыми резцами и т. п.
4.2 Выбор технологического оборудования.
Для токарной обработки выбираем наиболее распространенное, универсальное оборудование.
16К20Ф3. Токарно-винторезный станок с ЧПУ.
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
Над станиной: 400 мм;
Над суппортом: 220 мм.
Частота вращения шпинделя 12,5…2000 об/мин.
Число скоростей шпинделя: 22.
Число ступеней подач: бесступенчатая, величина подач:
продольная – 3…1200 мм/мин;
поперечная – 1,5…600 мм/мин.
Мощность электродвигателя главного привода: 10 кВт.
Габаритные размеры станка:
длина – 3360 мм;
ширина – 1710 мм;
высота – 1750 мм.
Масса станка – 4000 кг.
Для сверления отверстия и нарезки резьбы применяем станок универсальный 2Н135.
Техническая характеристика вертикально-сверлильного станка
Наибольший диаметр сверления, мм 35
Конус шпинделя, Морзе № 4
Наибольшее осевое перемещение шпинделя, мм 250
Вылет шпинделя, мм 300
Расстояние от конца шпинделя до стола, мм 30—750
Частота вращения шпинделя, мин-1 31,5—1400
Число частот вращения шпинделя, 12
Подача, мм/об 0.1-0.2
Число подач, 9
Мощность электродвигателя главного движения, кВт 4,5
Частота вращения вала электродвигателя, мин-1 1450
В качестве зажимных устройств используются стандартные элементы приведенного оборудования. Это зажимной патрон токарно-винторезного станка на диаметр 120 мм. и тиски сверлильного станка.
4.3 Выбор режущего инструмента.
Конструкция и размеры режущего инструмента для заданной операции зависят от вида обработки, размеров обрабатываемой поверхности, свойств материала заготовки, требуемой точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности.
Для обработки наружных поверхностей вращения используем токарные проходные и торцовочные резцы со сменными многогранными пластинами из твердого сплава марки:
ВК8 (ВК8М) – при черновом точении чугунных отливок по корке с неравномерным съемом металла [4, стр.234, табл. 3.120];
ВК6 (ВК8) – при получистовом и чистовом точении, а также при прорезке канавок у чугунных заготовок;
Обработка отверстий.
Для обработки отверстий применим следующие инструменты:
Для сверления отверстий – сверла спиральные диаметром 7 мм из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 10902-77;
В курсовом проекте выполнен чертеж спирального сверла диаметром 7 мм предназначенного для сверления шести отверстий под нарезание резьбы М8. Расчет сверла не производился, так как данный инструмент является стандартным изделием, выполненным в соответствии с ГОСТ 10902-77.
При нарезания внутренней метрической резьбы М8 – метчики машинные М8-7Н из быстрорежущей стали марки 10Р6М5
4.4 Выбор мерительного инструмента.
При выборе средств измерения учитываются нормы контроля (сплошной или выборочный), тип производства (единичный, серийный, массовый и т.д.), габаритные размеры деталей и др.
Для контроля размеров наружных и внутренних размеров применим штангенциркули ШЦ-10-125 по ГОСТ 166-80.
4.5. Проектирование принципиальной схемы технологического процесса.
На основе анализа действующего технологического процесса и типовой схемы обработки деталей данного класса спроектируем принципиальную схему технологического процесса, которая будет состоять из следующих операций:
Рис.1 Эскиз заготовки
Операция 005 – фрезерно-центровальная
На данной операции фрезеруем торцы в размер 128 и центруем заготовку, шероховатостью Rz = 80 мкм.
Для данной операции выбираем фрезерно-центровальный станок МР-71, основные технические характеристики которого представлены в табл. 6 (см. п. 1.3).
В качестве режущего инструмента используем проходные резцы с пластинами твердого сплава Т15К6 для чернового, получистового и чистового точения, ГОСТ 18879-73. Также подрезаем торец и буртик.
Рис.2 Операционный эскиз 005 операции
Операция 010 – токарная с ЧПУ
На данной операции получаем цилиндрические поверхности: Так технические характеристики станка позволяют, то будем производить сразу черновую и чистовую обработку. Произведем черновое точение поверхности ф70 мм., и шероховатостью Rz = 80 мкм.. Выполним чистовое точение поверхности ф70 мм.,., шероховатостью Rz = 40 мкм., затем выполняем точение наружной цилиндрической поверхность ф50 мм, шероховатостью Rz = 20 мкм., так же диаметр 40 и 30,на данной операции поверхность будем обрабатывать черновым, чистовым, и тонким точением. Произведем обработку фасок 1,6 х 45°мм, на ф30 мм., шероховатостью Rz = 80 мкм., и 1 х 45°мм, на ф70 мм, шероховатостью Rz = 80.
Для данной операции выбираем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3, основные технические характеристики которого представлены в табл. 6 (см. п. 1.3). В качестве режущего инструмента используем проходные резцы с пластинами твердого сплава Т15К6 для чернового, получистового и чистового точения, ГОСТ 18879-73, проходной резец с пластинами твердого сплава Т15К6 для тонкого точения, резец прорезной с пластиной твердого сплава Т15К6.
В качестве станочного приспособления используем трех кулачковый патрон, при этом установочной базой будет являться окончательно обработанная поверхность Ø35 мм, а опорной буртик. Схема базирования и структура размеров на операции представлена на рисунке 3.
Операция 015.
Нарезка резьбы М30 оборудование такое же как в предыдущей операции.
Инструмент –правый резьбовой резец материал Т15К6.
Операция 020. Сверлильная.
Сверловка отверстия ф7.
Станок сверлильный 2Н135, сверло ф7 коническое с хвостовиком, материал режущей части Р7К6 . Вспомогательное оборудование – тиски для фиксирования детали.
4.6 Расчет режимов резания.
Режимы резания определяются подачей на оборот и скоростью резания. Зависят от глубины резания и свойств обрабатываемого материала.
Режимы резания оказывают влияние на точность и качество обрабатываемой поверхности, производительность и себестоимость обработки.
Расчет режимов резания при наружном точении и растачивании.
Расчет режимов резания при наружном точении и для одного перехода рассчитаем для 3 основных операций – это торцевание заготовки в размер, протачивание диаметра, сверление отверстия.
Переход 1. Торцовочная операция
Переход выполняется за один рабочий ход с глубиной резания 1,0 мм при максимальном диаметре обработки, равном Ø70 мм.
Величину подачи определим по [5]
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об [5 с. 238 табл. 3];
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 [5 с 242 табл. 8] .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где:
Vтабл. - табличное значение скорости, равное 120 м/мин
[5] с 248 табл. 15 ;
К1 = 1,0 [5 с 249 табл. 16];
К2 = 0,8 [5 с 249] ;
К 3 = 1,0 [5 с 249 табл. 17], при Т = 150 мин;
К4 = 1,0 [5 с 250];
К = 0,9 [5 с 245 табл. 12], при = 1 мм.
Тогда:
V = 120 1,0 0,8 1,0 1,0 0,9 = 86,4 м/мин
n = 1000 * V = 1000 * 86,4 = 166,76 об/мин
П * D 3,14 * 35
Ближайшая по паспорту частота вращения n = 35 об/мин [ 5 с 130 ]
Тогда:
V = П D n = 3,14 * 35* 35 = 85,48 м/мин
1000 1000
Sмин = S n = 0,23 * 35 = 37,95 мм/мин
Определим эффективную мощность резания:
Nэ = Nэ табл. ( V/100) Кn
где:
Nэ табл. = 2,9 кВт [5 с. 250 табл. 190]
КN = 0,75 [5 с. 250 табл. 20]
Тогда:
Nэ = 2,9 * (85,48/100) * 0,75 = 1,86 кВт
Что меньше мощности электродвигателя главного привода, равной
10 кВт [4 Т 2 с. 17 табл. 9].
Переход 3. Точение диаметра 70
Переход выполняется за один рабочий ход с глубиной резания 1,0 мм при максимальном диаметре обработки, равном Ø70 мм.
Величину подачи определим по [5]
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об [5 с. 238 табл. 3];
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 [5 с 242 табл. 8] .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где:
Vтабл. - табличное значение скорости, равное 120 м/мин
[5] с 248 табл. 15 ;
К1 = 1,0 [5 с 249 табл. 16];
К2 = 0,8 [5 с 249] ;
К 3 = 1,0 [5 с 249 табл. 17], при Т = 150 мин;
К4 = 1,0 [5 с 250];
К = 0,9 [5 с 245 табл. 12], при = 1 мм.
Тогда:
V = 120 1,0 0,8 1,0 1,0 0,9 = 86,4 м/мин
n = 1000 * V = 1000 * 86,4 __ = 169,85 об/мин
П * D 3,14 * 25
Ближайшая по паспорту частота вращения n = 170 об/мин [ 5 с 130 ]
Тогда:
V = П D n = 3,14 * 25 * 35 = 81,93 м/мин
1000 1000
Sмин = S n = 0,23 * 35 = 37,95 мм/мин
Определим эффективную мощность резания:
Nэ = Nэ табл. ( V/100) Кn
где:
Nэ табл. = 2,9 кВт [5 с. 250 табл. 190]
КN = 0,75 [5 с. 250 табл. 20]
Тогда:
Nэ = 2,9 * (83,93/100) * 0,75 = 1,82 кВт
Что меньше мощности электродвигателя главного привода, равной
10 кВт [4 Т 2 с. 17 табл. 9].
Расчёт режимов резания аналитическим методом на операцию сверления.
1. Диаметр сверла D=20 мм,
2. Диаметр рассверливаемого отверстия d=20 мм,
3. Длина прохода сверла в направлении подачи L=70 мм,
4. Содержание операции : рассверлить отверстие Ø 20 на длину 70 мм
Исходя из исходных данных принимаем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком по ГОСТ 20697-75 [2, табл. 40 стр. 138] с материалом режущей части ВК6 – М.
Устанавливаем размеры сверла в зависимости от обрабатываемого материала: Длина сверла L=140 мм,
Длина рабочей части l=80 мм,
Конус Морзе относительно диаметра сверла равен 2 [2.табл.42, стр. 150]
Определяем глубину резания при рассверливании:
t = мм.
Относительно твердости материала для Стали 20 находим подачу :
Sо = 0,2 мм/об [2, табл. 25, стр.277]
Определяем скорость резания при рассверливании :
, м/мин (25)
где Сv, q, m, y – коэффициент и показатели степени;
D – диаметр сверления, мм;
Т – стойкость сверла, мин;
Sо – подача, мм/об;
Кv – поправочный коэффициент на скорость резания.
В зависимости от материала режущей части инструмента при рассверливании для сплава с в=750 МПа определяем :
Сv = 10,8; q = 0,6; у = 0,3; m = 0,25; х = 0,2 [2, табл. 29, стр. 278]
Относительно диаметра сверла D = 15 мм, обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента выбираем значение периода стойкости сверла :
Т = 20 мин [2, табл. 30, стр.279]
Kv = kмv· kиv ·knv· klv , (26)
где kмv – поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;
kиv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания ;
klv – поправочный коэффициент на скорость резания при сверлении, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия ;
knv – поправочный коэффициент, учитывающий влияния состояния поверхности заготовки на скорость резания.
, [2, стр.262] (27)
где kг – коэффициент, характеризующий группу стали
nv – показатель степени.
Для сплавов на железоникелевой и никелевой основах получаем :
kг =0,7 ; nv = 0,9 [2,табл. 2, cтр.262]
Находим скорость резания при рассверливании :
м/мин
Мощность резания , определяется по формуле : , кВт (28)
Определяем частоту вращения шпинделя по формуле :
, об/мин (29)
где V – скорость вращения заготовки, м/мин;
D – диаметр обрабатываемой заготовки, мм.
об/мин,
Принимаем n=450 об/мин для станка 2Н125 [2, табл. 11, стр. 20]
Техническое нормирование операции.
Штучное время обработки заготовки определяется по формуле:
Т шт. = tо + tв + tабс. + tпер ,
где:
t о = tоi - основное время на операцию, мин
tв = tву + t мв - вспомогательное время, включающее время t ву на
установку и снятие заготовки и tмв, связанное с каждым переходом; в данном случае tву = 0,43 мин [ 6 с 56 карта 2
поз 2]
здесь: t мв = 0,141 + 0,133 + 0, 212 = 0,486 мин;
tасб + t пер - время обслуживания рабочего места и время на личные
надобности составляет 9% от оперативного времени
[ 4 Т1 с. 605 табл. 12]
t абс + t пер = 0,09 (4,363 + 0,43 + 0,486) = 0,475 мин.
Подготовительно-заключительное время Тпз при обработке на станках с ЧПУ определяется по формуле:
Тпз = Тпз1 + Тпз2 + Тпз3 + Тпз4
где:
Тпз1 - время, включающее получение наряда чертежа, технологической документации и ознакомление с ними, в соответствии с руководящим материалом
Тпз1 = 12 мин для