Процесс и операции формообразования

В работе решались 7 задач по предмету "Процессы и операции формообразования". Условия задач приведены далее.
Работа защищена на "отлично" в январе 2017 года в Донском государственном техническом университете (ДГТУ)
...

Задание № 1
Выбрать материалы, геометрические параметры режущей части, форму передней поверхности токарного резца, типоразмер режущей пластинки. Дать эскиз резца. Показать основные координатные плоскости, указать геометрические параметры в главной секущей плоскости, в плане и в плоскости резания.

Задание № 2
Определить частоту вращения шпинделя станка n, глубину резания t, минутную подачу Vs, машинное (основное) время при продольном обтачивании на проход шейки вала диаметром от D до d на длине l.

Задание № 3
На токарно-винторезном станке мод. 16К20 обтачивается заготовка резцом из твердого сплава с заданной геометрией и режимами резания. Дать эскиз обработки.
Для заданных условий определить:
1. Силы резания Рz , Pу, Px по эмпирическим формулам теории резания;
2. Мощность Nрез, затрачиваемую на резание и момент сопротивления Мср резанию;
3. Достаточна ли мощность станка для работы с заданными режимами?
4. Скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца, по эмпирическим формулам теории резании;
5. Скорость резания по нормативным таблицам режимов резания;
6. Частоту вращения шпинделя, соответствующую скорости резания;
7. Из паспорта станка мод. 16К20 принять ближайшее к расчетному значение частоты вращения шпинделя и произвести перерасчет скорости резания, соответствующей принятой паспортной частоте.

Задание № 4
На вертикально-сверлильном станке произвести сверление отверстия диаметром D и глубиной l. Дать эскиз обработки. Для заданных условий необходимо:
1. Выбрать режущий инструмент, определить его геометрию.
2. Назначить режимы резания (t, S, V).
3. Определить по эмпирическим формулам крутящий момент Мкр от сил резания и осевую силу Ро.
4. Определить машинное время.

Задание №5
На вертикально-сверлильном станке мод. 2Н135 зенкеруют предварительно обработанное отверстие диаметром d до диаметра D на глубину l. Необходимо:
1. Дать эскиз обработки;
2. Выбрать режущий инструмент.
3. Назначить режимы резания.
4. Определить машинное время.

Задание №6
На горизонтально-фрезерном станке мод. 6Р82Г производят цилиндрическое фрезерование плоской поверхности шириной В и длиной l цилиндрической фрезой со спиральными зубьями. Дать эскиз обработки. Для заданных условий необходимо:
1. Выбрать параметры режущего инструмента, соответствующие условию равномерного фрезерования.
2. Назначить режимы резания с использованием таблиц нормативов.
3. Определить мощность резания и проверить, достаточна ли мощность станка.
4. Определить машинное время.

Задание № 7
На круглошлифовальном станке мод. 3А151 шлифуется шейка вала диаметром d и длиной l ; длина вала L. Припуск на сторону h. Необходимо:
1. Выбрать шлифовальный круг.
2. Назначить режимы резания.
3. Определить машинное время.

Введение отсутствует.

Этот коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов.Kv= KMv∙KПv∙KИv∙Kφv∙Kφ1v∙Kr,где KMv- поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. Для жаропрочной стали 12Х18Н9Т равен 1;KПv=1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности (без корки) заготовки на скорость резания;KИv = 1,9 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (Т15К6) на скорость резания;Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние параметров резца на скорость резания: Kφv=0,7;Kφ1v =1Kr=1.Kv= 1∙1∙1,9∙0,7∙1∙1=1,33.Постоянную Cv и показатели степени x, y, m, соответствующие заданным условиям обработки (продольное наружное точение жаропрочной стали 12Х18Н9Т твердосплавной пластиной), выбираем из справочной литературы (табл.17 [2], c.269): При наружном продольном точении твердосплавной пластиной Т15К6 и при подаче s>0,7мм/об: Cv=340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,20.Назначаем стойкость инструмента в пределах Т = 30 … 60 мин [2].Стойкость резца: Т = 45 мин.v= 340450,20∙1,750,15∙0,880,45∙1,33=205,732 м/мин.3.5.Определяем частоту вращения шпинделя соответствующую скорости резанияv= π∙D∙n1000, об/минОтсюда:n= 1000∙vπ∙D= 1000∙205,7523,14∙110=595,635 об/мин.По паспорту станка модели 16К20 принимаем ближайшее значение: nст=630 об/мин.Производим пересчет скорости резания, соответствующей паспортной частотеvф= π∙D∙nст1000= 3,14∙110∙6301000=217,602 м/мин.Рисунок 4 – Эскиз обработки при продольном точенииЗадание № 4На вертикально-сверлильном станке произвести сверление отверстия диаметром D и глубиной l. Дать эскиз обработки. Для заданных условий необходимо:Выбрать режущий инструмент, определить его геометрию. Назначить режимы резания (t, S, V).3. Определить по эмпирическим формулам крутящий момент Мкр от сил резания и осевую силу Ро. 4. Определить машинное время.Таблица 4 – Условия обработки к условию задания №4Материал заготовкиОтверстиеОбработкаМатериал реж. части сверлаМодель станкаD,ммl,ммСталь 40СквозноеС охлаждениемР18(P6М5)2H12520H1270Решение:4.1 Выбор режущего инструмента и определение его геометрии4.1.1 Выбор типа инструментаВыбираем сверло из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77: d = 20 мм; L = 238 мм; l = 140 мм.4.1.2.Геометрические параметры сверла:Форма заточки нормальная – Н (сталь, стальные отливки, чугун):α=11° ; ψ=60° ; 2φ=118° ; ω=30° (для сверл диаметром >10) (табл.44 [2], c.151).4.2 Назначение элементов режима резания4.2.1.Глубина резанияПри сверлении глубина резания равна половине диаметра обрабатываемого отверстия:t=D2= 202=10 мм.4.2.2.ПодачаSтабл=0,33-0,38 мм/об (табл.25 [2], c.277).Kls=0,9 – поправочный коэффициент на глубину отверстия, при l ≤5D.So= Sтабл∙Kls=0,38∙0,9=0,432 мм/об. По паспортным данным станка выбираем So=0,4 об/мин4.2.3.Скорость резанияОпределим скорость резания по эмпирической формуле:V=CV∙DqTm∙Sy∙Kvгде T = 45 мин – период стойкости для сверл из быстрорежущей стали диаметром от 11 до 20 мм при обработке конструкционных и углеродистых сталей;Сv = 9,8; q = 0,40; y = 0,50; m = 0,20 – табличные значения коэффициентов и показателей при сверлении (табл.28 [2], c.278).Kv= KM∙Kи∙Kl∙Kh∙Ko∙Kг – коэффициент, учитывающий условия резанияKмv= KГ750σвnv= 1∙7506500,9= 1,13;Kи=1 – для быстрорежущей стали Р6М5;Kl=0,75 , т.к. l < 5D.Kh, Ko, Kг- коэффициенты равны единице [2].Kv=1,13∙1∙0,75∙1∙1∙1=0,8475.V=9,8∙200,40450,20∙0,40,50∙0,8475=17,946 м/мин.4.2.4.Определяем частоту вращения шпинделяn= 1000Vπ∙D= 1000∙17,9463,14∙20=285,764 об/мин.Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным стана 2Н135: nст =355 об/мин.4.2.5.Находим фактическую скорость резанияVф= π∙d∙nст1000= 3,14∙20∙3551000=16,014 м/мин.4.3.Определение осевой силы и крутящего момента от сил резанияОпределяем осевую силу сил резания по эмпирической формуле:Ро=10∙Сp∙Dq∙Sy∙Kp,Выбираем из справочника следующие значения Сp и показателей в степени, соответствующие условиям сверления глухого отверстия в изделии из стали 40 сверлом из быстрорежущей стали Р6М5 (табл.32 [2], c.281): Сp=68; q = 1; y = 0,7.Kмр=σв750nv=6507500.75=0,89.Ро=10∙68∙201∙0,40,7∙0,89=5800 Н=5,8 кНОпределяем крутящий момент по формуле:Мкр=10∙См∙Dq∙Sy∙KMВыбираем из справочника следующие значения См и показателей в степени, соответствующие условиям сверления глухого отверстия в изделии из стали 40 сверлом из быстрорежущей стали Р6М5 (табл.32 [2], c.281):Мкр= 10∙0,021∙242∙1,033∙0,40,8=63,845 Н∙мСм=0,0345; q = 2.0; y = 0,8.Мкр= 10∙0,0345∙202∙0,40,8∙0,89=53,7 Н∙м4.4.Определение мощности резанияОпределим мощность резания по формуле:Nрез= Мкр∙nст9750=53,7∙3559750=1,955 кВт4.5 Проверка по предельно допустимой мощности и окружной силыПроизведем проверку возможности обработки на данном станке с назначенными режимами.По окружной силе:[Po]≤[Pmax], Pmax=1500 кгс ≈15 кН5,4 кН < 15 кН – условие выполняется, следовательно обработка возможна.Для станка 2Н135: Nд = 4,5 кВт; η = 0,8;По мощности:Мощность на шпинделе Nшп = Nд ⋅η = 3,6 кВт.Для работы необходимо выполнение условия Nрез ≤ Nшп (1,637 кВт<3,6 кВт) - условие выполняется, следовательно обработка возможна.4.6.Определение основного (машинного) времениОпределяем машинное время по формуле:To=Ln∙S,Где L = y+l+Δ,где у = 0,3D = 0,3*20 = 6 мм – путь врезания;Δ = 1 … 3 мм, принимаем Δ=2 мм – путь перебега.L = 6+70+2 = 78 мм.Тогда:To=78355∙0,4=0,55 мин4.7 Эскиз обработкиРисунок 5 – Эскиз обработки при сверлении отверстия Ø20Н12Задание №5На вертикально-сверлильном станке мод. 2Н135 зенкеруют предварительно обработанное отверстие диаметром d до диаметра D на глубину l. Необходимо:1. Дать эскиз обработки;2. Выбрать режущий инструмент.3. Назначить режимы резания.4. Определить машинное время.Таблица 5 – Условия обработки к условию задания №5Материал заготовкиОтверстиеОбработкаМатериалреж. частиD,ммd,ммl,ммСталь 65, В=850МПаСквозноеСохлаждениемР6М525Н1122,5505.1 Выбор режущего инструмента и определение его геометрии5.1.1 Выбор типа инструментаВыбираем зенкер цельный из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком диаметром D = 25 мм с числом зубьев z=4 по ГОСТ 12489-71.5.1.2.Геометрические параметры зенкераγ=12°; α=8°; φ=60°; φ1=30°; ω=30°;f=0,8 мм (табл.48 [2], с.154)5.2.Назначение режимов резания5.2.1.Глубина резания:t=D-d2= 25-22,52=1,25 мм.5.2.2 Подача:Для зенкерования отверстий в стали при диаметре зенкера 25 мм подачу выбираем из диапазона Sтабл=0,8-1,0 мм/об. Принимаем Sтабл=1,0 мм/об (табл.26 [2], с.277).Для достижения точности отверстия по 11 квалитету вводим поправочный коэффициент Kоs=0,7.So= Sтабл∙Kоs=1,0∙0,7=0,7 мм/об. По паспортным данным станка 2Н135 корректируем и принимаем So= 0,8 мм/об. 5.2.3.Скорость резанияОпределяем скорость резания по формуле:v=CV∙DqTm∙tx∙Sy∙Kvгде t– глубина резания;S – подача;T-период стойкости инструмента;Kv- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания. Этот коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов.Kv= KM∙Kи∙Kl,где Kмv= KГ750σвnv= 1∙7508500,9= 0,89.Kи=1 – для быстрорежущей стали Р6М5;Kl=1, т.к. l < 3D;Kv=0,89∙1∙1=0,89.Постоянную Cv и показатели степени x, y, m, соответствующие заданным условиям обработки (зенкерование отверстия Ø22Н11 в детали из стали 65), выбираем из справочной литературы (табл.29 [2], c.279):Сv = 16,3; q = 0,3; x = 0,2; y = 0,5; m = 0,3;Назначаем период стойкости Т = 40 мин для отверстия диаметром 22 мм (табл.30 [2], с.279).При подстановке всех назначенных значений в эмпирическую формулу для определения скорости резания получаем:v=16,3∙250,3400,3∙(1,25)0,2∙0,80,5∙0,89=13,47 м/мин.5.3.Определение частоты вращения шпинделяЧастоту вращения шпинделя определяем по формуле:n= 1000Vπ∙D= 1000∙13,473,14∙25=171,59 об/минКорректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным стана 2Н135: nст =180 об/мин.5.4 Определение фактической скорости резанияVф= π∙d∙nст1000= 3,14∙25∙1801000=14,13 м/мин.5.5. Определение основного (машинного) времениМашинное время определяем по формуле:To=Ln∙S,L = y+l+Δ,где у = 0,3D = 0,325 = 7,5 мм – путь врезания;Δ = 1…3мм принимаем Δ = 2 мм – путь перебега.L = 7,5+50+2 = 59,5мм.To=59,5180∙0,8=0,41 мин5.6.Эскиз обработкиРисунок 6 – Эскиз обработки сквозного отверстия зенкеромЗадание №6На горизонтально-фрезерном станке мод. 6Р82Г производят цилиндрическое фрезерование плоской поверхности шириной В и длиной l цилиндрической фрезой со спиральными зубьями. Дать эскиз обработки. Для заданных условий необходимо: 1. Выбрать параметры режущего инструмента, соответствующие условию равномерного фрезерования.2. Назначить режимы резания с использованием таблиц нормативов.3. Определить мощность резания и проверить, достаточна ли мощность станка. 4. Определить машинное время.Таблица 6 – Условия обработки к условию задания №6Материал заготовкиЗаготовкаВид обработкиВ,ммl,ммt ,ммАлюминий АК8σв=490 МПаШтамповкаПолучистовая Rz =20 мкм501802,56.1 Выбор режущего инструмента и определение его геометрииДля обработки плоскости шириной B=50 мм заготовки из алюминиевого сплава выбираем цилиндрическую фрезу цельную из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 29092-91.Dфр = 80 мм; Lфр = 63 мм; z = 10, тип 1 с крупным зубом.