Проектирование технологических процессов изготовления и ремонта деталей транспортно-технологических машин: Методические указания для выполнения курсового проекта

Министерство образования и науки Российской Федерации Пензенский государственный университет Кафедра «Транспортно-технологические машины и оборудование»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Технология машиностроения, производство и ремонт подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» для студентов специальности 190205

Пенза 2008

1

УКД 621.9.(075) Проектирование технологических процессов механической обработки деталей : методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Технология машиностроения, производство и ремонт подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» для студентов специальности 190205 / Н.Е. Курносов, А.В. Тарнопольский, Л.П. Корнилаева, Ю.К. Измайлов – Пенза : ПензГУ, 2008. – 49 с.

Утверждены на заседании кафедры «ТТМиО» 13.01.2008 г., протокол № 6 Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

В методических указаниях приведены рекомендации по разработке технологического процесса механической обработки деталей на универсальных станках. Предназначены студентам, обучающимся по специальности 170900подъемно-транспортные, дорожные, строительные машины и оборудование Составитель: Курносов Н.Е., Тарнопольский А.В., Корнилаева Л.П., Измайлов Ю.К. Рецензенты: Соколов В.О., д.т.н., профессор ПензГУ,

Редактор

Подписано в печать «___» _____ 200__ г. Формат 60х84 1/16 Бумага писчая. Усл. п.л. ____ Тираж 100 экз. Заказ № _____ Пензенский государственный университет

2

ПРЕДИСЛОВИЕ Методические указания содержат основные сведения о составе курсового проекта и указания по его разработке, знакомят с характером требований, предъявляемых к курсовому проекту, с последовательностью разработки, объемами выполняемых технологических расчетов. Разработка технологических процессов изготовления деталей являются самостоятельной творческой работой студента. Методические указания должны оказать помощь студентам в планировании работы, свести к минимуму непроизводительные затраты времени, стимулировать творческий подход к выполнению задания. Вместе с тем методические указания устанавливают необходимое единообразие в руководстве курсовым проектированием и требованиях к курсовым проектам. В процессе работы над курсовым проектом студент использует знания, полученные при изучении дисциплин: ―Технология конструкционных материалов‖, ―Теоретическая механика‖, ―Сопротивление материалов‖, ―Основы конструирования машин‖, ―Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость‖, ―Материаловедение‖, «Резание и инструменты». Студент должен уметь использовать прогрессивные процессы, современные достижения науки и техники в области технологии машиностроения, обосновывать целесообразность их применения в конкретных условиях, грамотно выполнять необходимые расчеты, четко и логично формулировать свои предложения. В процессе работы над курсовым проектом студент вырабатывает необходимые навыки пользования специальной технической и справочной литературой, нормативными документами и руководящими материалами. Основной целью курсового проекта является привитие студенту практических навыков самостоятельного решения частных инженерных задач в области технологии машиностроения и производства подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин. Курсовой проект подготавливает студентов к предстоящей преддипломной практике и дипломному проектированию.

3

1 Структура и содержание курсового проекта Курсовой проект включает: графическую часть, расчетно-пояснительную записку и комплект технологической документации (таблица 1). Таблица 1 – Структура и ориентировочный объем частей курсового проекта № разд. 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.8 2.8.1 2.8.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Содержание курсового проекта Введение Характеристика объекта проектирования Служебное назначение и устройство сборочного узла, условия эксплуатации, нагрузки (чертеж узла) Назначение и описание детали, технические требования к точности, разработка чертежа детали Анализ технологичности конструкции детали Разработка технологического процесса Определение типа производства Выбор и обоснование метода получения заготовки Расчет припусков на обработку Разработка чертежа заготовки Разработка маршрутной технологии обработки детали (на основе базовой или типовой) Расчет погрешности базирования заготовки Разработка операционного технологического процесса Выбор оборудования Выбор режущего и мерительного инструмента Расчет режимов обработки Техническое нормирование Разработка технологической документации Маршрутная карта Операционные карты Разработка технологии восстановления и ремонта изношенной поверхности детали Выбор метода восстановления, типа оборудования, оснастки, материалов Проектирование технологического процесса восстановления и обработки детали Проектирование технологического оснащения Обоснование необходимости применения технологической оснастки, схемы базирования и закрепления заготовки Разработка и описание конструкции, принципа работы приспособления. Расчет погрешности базирования заготовки Расчет сил закрепления заготовки Силовой и кинематический расчет элементов приспособления Всего % РПЗ, стр. Графическая часть, листов формата А3

4

Процент Объем работ, выполнения стр., листов 1стр. 2

1-2 стр.

2 1

1-2 стр. 1 лист А3-А4 1-2 стр.

5 5 5 5 5

2-3 стр. 1-2 стр. 2-3 стр. 1 лист А3-А4 3-5 стр.

5 5 5 5 5 5

1-2 стр. 3-4 листа А3 1-2 стр. 1-2 стр. 2-3 стр. 2-3 стр.

5 5

1 3-4

5

3-4

5

2-3

5

1 лист А3-А2 1-2 стр.

5

2-3 стр.

5 2 3

1-2 стр. 1-2 стр. 1-2 стр.

100 75 25

31-48 6-7

Задание на курсовой проект оформляется преподавателем на бланке установленного образца. В нем указываются наименование детали, процесс изготовления и ремонта которой должен разрабатываться, годовая программа выпуска деталей. Текстовая часть состоит из пояснительной записки и карт технологического процесса. Пояснительную записку необходимо писать одновременно с разработкой курсовой работы и окончательно оформлять после выполнения всех работ. В записке излагаются основные принципиальные решения, принятые в проекте по отдельным вопросам, даются необходимые обоснования и пояснения, приводятся инженерные расчеты, иллюстрируемые схемами, эскизами, графиками. Записка пишется в сжатой форме и должна иметь минимум извлечений из различных литературных источников в виде цитат. Структура и правила оформления пояснительной записки должны соответствовать требованиям ГОТС 2.105 и ГОСТ 7.32. Материалы пояснительной записки курсового проекта излагаются в следующей последовательности: - титульный лист; - задание на проектирование (на бланке кафедры); - реферат; - содержание; - текст пояснительной записки (введение, основная часть, заключение); - список использованных источников; - приложения. 2 Пояснительная записка. Правила оформления Титульный лист является первым листом (страницей) пояснительной записки. На нем указывается тема проекта, фамилия и инициалы студента и руководителя проекта. Подписи указанных лиц на титульном листе обязательны. Реферат содержит: - заглавное слово ―Реферат‖; - сведения об объеме проекта; - перечень ключевых слов; - текст реферата. Сведения об объеме проекта включают данные о количестве листов графической части с указанием их формата, числе карт технологического процесса (формат А4), количестве страниц пояснительной записки и содержащихся в ней рисунков и таблиц, количестве использованных источников и приложений. Ключевые слова отражают основное содержание проекта и используются в информационно-поисковой системе научно-технической информации. Перечень включает от 5 до 15 слов (словосочетаний), написанных в строку через запятые, строчными буквами в именительном падеже. В тексте реферата отражают основные результаты, полученные в проекте: ­ объект разработки; ­ цель работы; ­ метод проведения работы (расчетно-аналитический); ­ результаты работы и их технологическая характеристика; ­ область применения; 5

­ экономическую эффективность принятых решений. Объем текста реферата не более 500…700 знаков. ―Содержание‖ включает наименование всех разделов, подразделов и пунктов с указанием номера страницы (листа), на которых размещается начало материала раздела (подраздела, пункта), начиная с раздела ―Введение‖ и заканчивая приложениями. «Введение» и «Заключение» являются самостоятельными составляющими записки. Каждый раздел необходимо начинать с нового листа (страницы). Разделы должны иметь порядковую нумерацию и обозначаться арабскими цифрами, записанными с абзацного отступа. ―Введение‖ и ―Заключение‖ не нумеруются. Разделы и подразделы должны иметь заголовки. Точки после номера раздела, подраздела и заголовка не ставится, например: Страницы следует нумеровать арабскими цифрами. Номер страницы ставится в центре нижней части страницы без точки. Текст пояснительной записки начинается ―Введением‖ и заканчивается ―Заключением‖, являющимися обязательными структурными составляющими работы. Во введении дается обоснование важности и актуальности курсового проекта. В ―Заключении‖ должны содержаться краткие выводы по всем разделам и оценка полученных результатов в сопоставлении с базовыми показателями. Текст записки пишется аккуратно и разборчиво. Кроме текста в записке помещаются иллюстрации – таблицы, рисунки, схемы, фотографии, графики и др. Иллюстрации и таблицы нумеруются последовательно арабскими цифрами в пределах каждого раздела. Номер рисунка и таблицы должен состоять из номера раздела и порядкового номера иллюстрации или таблицы в данном разделе, разделенных точкой. Например, «Рисунок 1.3» (третий рисунок первого раздела), «Таблица 3.1» (первая таблица третьего раздела). Допускается и сквозная нумерация рисунков и таблиц без учета номеров разделов. Каждая иллюстрация может иметь наименование и пояснительные данные. Слово «Рисунок» и его наименование располагают под рисунком после пояснительных данных по середине строки следующим образом: Рисунок 2.3 – Схема расположения припусков на обработку. Название таблицы помещают над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире, например: Таблица 1.2 – Состав материала детали. Формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах каждого раздела, аналогично нумерации иллюстраций. Номер формулы помещают с правой стороны листа на уровне формулы в круглых скобках, например: (3.1) – первая формула третьего раздела. Формулы выделяют из текста в отдельную строку: F

m a

6

(3.1)

Ссылки в тексте на иллюстрации даются с помощью их порядкового номера, например: схема припусков приведена на рисунке 2.3, или расчет припусков поясняется схемой (Рисунок 2.3). На все таблицы должны быть ссылки в тексте. При ссылке на таблицу следует писать слово «таблица» с указанием ее номера, например: …в таблице 1.2. В ссылке на использованный источник указывают его порядковый номер по списку, выделенный квадратными скобками, например: «По данным [3] материал обладает хорошей обрабатываемостью резанием». В список использованных источников включают учебную, научную, нормативную, патентную, справочную и др. литературу и документы по мере их упоминания в тексте записки. Приложения оформляют как продолжение пояснительной записки. В тексте на все приложения должны быть ссылки. Каждое приложение начинается с новой страницы с указанием наверху в середине слова «Приложение», его обозначения и степени (обязательное, справочное). Ниже, отдельной строкой, симметрично относительно текста, располагается заголовок, который записывается с прописной буквы. Приложения обозначают заглавными буквами русского алфавита, начиная с А, например: Приложение Б. (обязательное) Технологическая документация Текст каждого приложения может быть разделен на разделы и подразделы, пункты, которые нумеруют в пределах каждого приложения с указанием его обозначения, например: А.1.2, Б.2.3, В.1. Приложение должно иметь общую с пояснительной запиской сквозную нумерацию страниц.

7

3 Методические указания по разработке технологического процесса изготовления детали 3.1

Назначение и краткое техническое описание детали

При описании детали, для изготовления и ремонта которой разрабатывается технологический процесс, необходимо указать ее назначение, условия работы и краткую характеристику сборочной единицы, в которой она применяется. Подробно описать деталь, ее эксплуатационное назначение, характер сопряжений (подвижные, неподвижные), конструктивные особенности, пояснить, каким воздействиям подвергается данная деталь в процессе эксплуатации, отметить механизм и интенсивность износа детали. Необходимо отметить влияние взаимного расположения, точности и шероховатости поверхностей детали на качество работы узла или механизма, для которого изготавливается деталь. Описание детали необходимо производить по всем ее обрабатываемым поверхностям, анализируя при этом степень точности и шероховатость обрабатываемых поверхностей, технические требования на изготовление детали, допуски формы и расположения поверхностей. Это позволит в дальнейшем выбрать самые оптимальные методы обработки каждой из рассмотренных поверхностей изготавливаемой детали. Для удобства выполнения анализа в ПЗ необходимо представить эскиз детали, где обрабатываемые поверхности имеют цифровое обозначение. Далее следует определить отклонения (допуск) на размеры и поверхности, отсутствующие на чертеже (на свободные размеры, неуказанные отклонения формы и т.д.), для последующей записи их в технологические карты. Здесь же следует привести данные о материале детали: химический состав, механические свойства до и после термообработки. Кроме того, необходимо по возможности высказать свои соображения относительно правильности выбора материала для данных условий работы в узле, целесообразности его замены другими марками и какими именно. 3.2

Конструктивно-технологический анализ детали

В работе необходимо дать оценку технологичности детали и обосновать предложения по ее повышению. Технологичность конструкции изделия (детали) – совокупность свойств, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия приведены в ГОСТ 14.201-83. К конструкции деталей предъявляются следующие требования: - конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом; - детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных заготовок; - размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные, т.е. экономически и конструктивно обоснованные точность и шероховатость; 8

- физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы упрочнения, коррозионной защиты и пр.), хранения и транспортирования; - показатели базовой поверхности детали (точность, шероховатость) должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля; - заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства; - конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления. Указанные требования являются обобщением опыта проектирования и изготовления деталей – соответствие этим требованиям характеризует уровень технологичности деталей. Сопоставляя конструкцию заданной детали с требованиями стандарта и рекомендациями, необходимо дать качественную оценку технологичности конструкции и наметить пути ее повышения. Главными факторами, определяющими при этом требования к технологичности конструкции детали, являются вид изделия, куда входит деталь, объем выпуска и тип производства. Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обуславливающие основные требования к технологичности конструкции изделий и деталей. Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов. 3.3 Определение годового объема выпуска и типа производства В случае если годовой объем выпуска деталей не указан в задании на курсовой проект, то он может быть определен по формуле: N

mM (1

), 100 где: m – количество одноименных деталей в машине; M – годовой объем выпуска машин; γ – 5…10 количество запасных частей в процентах; δ – 2…6 процент брака и технологических потерь, включая детали используемые для настройки станка, в процентах. Тип производства предварительно определяется по годовому объему выпуска и массе детали по таблице 2.

9

Таблица 2. Масса детали, кг До 1.0 1.0 - 2.5 2.5 - 5.0 5.0 – 10 Свыше 10

Единичное До 10 До 10 До 10 До 10 До 10

Тип производства Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное 10-2000 1500-100000 75000-200000 10-1000 1000-50000 50000-100000 10-500 500-35000 35000-75000 10-300 300-25000 25000-50000 10-200 20-10000 10000-25000

Массовое >200000 >100000 >75000 >50000 >25000

Тип производства окончательно определяется по ГОСТ 3.1108-74, где характеризуется коэффициентом закрепления операций Кзо= О/ Р, который показывает отношение количества всех подлежащих выполнению технологических операций, в течение определенного периода времени, к числу рабочих мест, т.е Кз.о определяет количество однотипных операций, выполняемых в цехе в течение определенного промежутка времени (чаще всего в течение месяца) на одном рабочем месте. Кз.о = ∑Qi / ∑Pi ; где ∑Qi – количество операций; ∑Pi – количество рабочих мест. Qi = ηн / ηз ; где ηн – нормативный коэффициент загрузки оборудования: ηн = 0,8 – среднесерийное производство, ηн = 0,5 – мелкосерийное производство; ηз – фактический коэффициент загрузки оборудования: ηз = mрасч / mпр ; где mрасч – расчетное количество станков, mпр – принятое количество станков. mрасч = (Тшт. к. ∙ N) / ( Fд ∙ 60∙ ηн) ; где Тшт. к – трудоемкость выполнения операции (штучно-калькуляционное время); N – объем выпуска деталей в год; Fд – действительный годовой фонд времени работы технологического оборудования (при 2-х сменном режиме Fд = 4015 час). Следует учитывать, что каждому типу производства присуши свои особенности: единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. Единичное производство универсально, т.е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а также стандартного режущего и измерительного инструмента; серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально–сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выпол10

няемые на определенных станках, а его описание производится с использованием операционных карт; массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течении продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость, а следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделий. 3.4 Выбор вида и определение размеров заготовки В подъемно-транспортном машиностроении для изготовления деталей машин и механизмов используются разнообразные заготовки. Основные виды черновых заготовок следующие: прокат, литье, полученные давлением, полученные формообразованием. Необходимость соблюдения требований чертежей, заданных припусков поверхностей, твердости и обрабатываемости определяет следующие основные требования к заготовкам: - поверхности, используемые как базовые в процессе дальней обработки, должны быть гладкими, без прибылей, литейных или штамповых уклонов, без заусенцев и линий разъема форм; - для устранения внутренних напряжений заготовки должны подвергаться термической обработке: отжигу и нормализации; - для улучшения условий обрабатываемости отливки должны быть очищены от литников, прибылей, заливов и других неровностей; - при наличии искривления заготовок из сортового проката, они подвергаются правке (на прессах, ударным способом, на правильно-калибровочных вальцах и т.п.); - при изготовлении заготовок любого вида всегда должно обеспечиваться получение заготовки минимальной массы, то есть заготовки с минимальными припусками. Рациональность выбора заготовки с точки зрения экономии материала определяется коэффициентом использования материала: Q1 Km , Q2 где: Q1 – масса детали; Q2 – масса заготовки. В зависимости от способа получения заготовки коэффициент использования материала может быть от 0,5 до 0,9. Необходимо помнить, что при приближении формы и размеров заготовки к размерам готовой детали уменьшается объем снимаемого металла, а, следовательно, трудоемкость обработки, но при этом требуется применение сложного и дорогостоящего оборудования. Ориентировочно при выборе способа получения заготовки можно руководствоваться рекомендациями, приведенными в [4-6]. 11

Расчет заготовки заключается в назначении припусков на обработку каждой поверхности, расчете размеров и указании допусков на неточность изготовление. Исходными данными для этого являются материал, форма, размеры, а также годовая программа выпуска деталей [2–6]. Заготовку следует выбирать такой, чтобы ее конфигурация в наибольшей мере соответствовала форме заданной детали. Это позволит снизить отходы материала и сократить время обработки. Разработка технологического процесса изготовления заготовки в объем курсовой работы не входит, однако, при выборе заготовки необходимо продумать в общих чертах последовательность ее изготовления. Размеры и форма заготовки должна быть рассчитаны с учетом величины припуска, необходимого для получения заданной шероховатости и точности обрабатываемых поверхностей детали и допуска на изготовление самой заготовки. Наиболее распространенными методами получения заготовок в производстве ПТ и СДМ являются горячая штамповка и литье. Изготовление фасонных заготовок литьем является более экономичным, чем штамповкой. Литьем можно получать заготовки со сложными криволинейными поверхностями, полостями и выступами, расположенными в различных направлениях, при минимальном количестве обрабатываемых поверхностей с небольшими припусками на обработку и максимальным приближением к форме готовой детали. Отливки, в отличие от заготовок из деформируемых сплавов, имеют практически однородные механические свойства во всех направлениях и обладают повышенной жаропрочностью. Однако прочностные характеристики литых деталей несколько хуже, чем у деталей, изготовленных из штамповок или поковок, поэтому их применение в силовых конструкциях ограничено. Для выбора оптимальной заготовки следует обратить внимание на возможность получения заданной точности и шероховатости некоторых поверхностей детали без механической обработки. При этом можно руководствоваться следующими ориентировочными данными (таблица 3). Более точные и конкретные данные в зависимости от материала, габаритов и т.д. приведены в справочниках [2, 3, 6] и стандартах. После того, как окончательно определены вид и размеры заготовки следует выполнить рабочий чертеж заготовки с указанием всех необходимых технических требований. На чертеже заготовки в том же масштабе следует нанести контуры обрабатываемой детали (условным пунктиром). Производя выбор заготовки, следует стремиться к максимальному использованию материала. При изготовлении деталей из сортового проката рассчитывается количество заготовок получаемых из полуфабриката различных стандартных размеров. Определяется коэффициент использования материала (КИМ) и решается вопрос выбора оптимальных размеров полуфабриката. Выбор вида заготовок и сортамента материала можно производить по справочникам [1-3]. Таблица 3 – Качество поверхностей заготовок Вид заготовки Точность, квалитет 12

Шероховатость, Rz, мкм

Литье в землю (песчано-глинистые формы) Литье в кокиль Литье в оболочковые формы Литье под давлением Литье по выплавляемым моделям Штамповка Прокат горячекатаный Прокат калиброванный гладкотянутый

12…14 12…14 9…12 9…12 15…17 14…16 7…12

320 20…320 20…80 10…40 20…40 150…300 150…300 40…80

В подъемно-транспортном машиностроении используют два метода установления припусков на обработку: расчетно-аналитический и опытно-статистический. При расчетно-аналитическом методе промежуточный припуск на каждом технологическом переходе должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих переходах, а также исключались погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе. Согласно этому методу минимальные и максимальные значения припусков по каждому технологическому переходу определяют следующим образом. При обработке одиночных поверхностей: zi min Rzi 1 Ti 1 zi max zi min i 1 i, i 1 yi где: zimin, zimax – минимальное и максимальное значение припуска на обработку на выполняемом переходе; R zi 1 – высота микронеровностей поверхности на предыдущем переходе; Ti-1 – глубина дефектного слоя после предыдущего перехода; ρi-1 – пространственно отклонение в расположении обрабатываемой поверхности после предыдущего перехода; yi – погрешность установки обрабатываемой заготовки, возникающая на выполняемом переходе; δi-1 и δi – допуски на размер заготовки соответственно на выполняемом и предыдущем переходах. Значения, входящих в формулы величин, определяются по таблицам [3] При обработке поверхностей вращения 2 zi min

2( Rzi

Ti

1

2 i 1

1

2 yi

)

2 zi max

2 zi

i 1

i.

Минимальные и максимальные значения общего припуска при обработке: одиночных поверхностей

z min

n

z i min

n

z max

z i max ;

i 1

i 1

поверхностей вращения

2 z min

n

2

n

z i min

2 z max

i 1

2

z imaz , i 1

где n – число переходов.

13

Расчетные размеры заготовки на промежуточных переходах при обработке тел вращения d i max d i 1max 2 zi 1min d i min d i 1min 2 zi 1maz , где: dimax , dimin – максимальное и минимальное значения размера заготовок (например, диаметра) на выполняемом переходе; di-1max , di-1min – то же, на предыдущем переходе. С использованием приведенной методики определяется припуск для одной поверхности (по согласованию с руководителем проекта). В связи с тем, что расчетно-аналитический метод определения припусков трудоемок для остальных поверхностей припуск определяется опытностатистическим методом. Он основан на широком использовании накопленного опыта передовых машиностроительных предприятий. Следует помнить, что данный метод не позволяет учитывать конкретные условия обработки, а, следовательно, во многих случаях во избежание появления брака возможно завышение размеров. Значения общих операционных припусков выбираются по таблицам [3]. 3.5. Выбор технологических баз Базой называется поверхность или выполняющие ту же функцию сочетание поверхностей, ось принадлежащие заготовке и используемые для базирования. Различают базы конструкторские, технологические, измерительные и т.д. Конструкторской называют базу, используемую для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия при его изготовлении или сборке. Измерительной называют базу, предназначенную для определения относительного положения средств измерения и заготовки или изделия. Выбор технологических измерительных баз является одной из сложных задач проектирования технологического процесса. От правильного выбора технологических баз в значительной мере зависят: - точность получения заданных размеров; - точность взаимного расположения поверхностей; - степень сложности технологической оснастки, режущего и измерительного инструментов и т.д. При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими положениями: - соблюдать принцип постоянства баз, который заключается в том, что для выполнения всех операций обработки используют одну и ту же базу, если это невозможно, то в качестве новой базы следует выбирать поверхность, которая задана точными размерами по отношению к конструкторской базе или поверхностям, наиболее влияющим на работу детали в собранной машине; - следует разделять базы на черновые и окончательные, при чем черновые базы используются на первых операциях при формировании технологических баз;

14

- целесообразно соблюдать принцип совмещения баз, то есть в качестве технологической базы брать поверхность являющуюся измерительной базой, а при возможности и конструкторской базой; - технологическая база должна обеспечивать достаточную устойчивость установки заготовки, что достигается соответствующими размерами и качеством базовых поверхностей, а также их взаимным расположением; - число и расположение установочных элементов должно быть таким, чтобы при сохранении плотного контакта заготовка не имела сдвига и вращения относительно трех координатных осей. Перед выбором баз для конкретной операции необходимо четко сформулировать задачи, которые должны быть решены в результате выполнения данной операции. При выборе базы для черновой операции рекомендуются следующие правила: - если обрабатываются не все поверхности, в качестве базовой следует принимать поверхность, не подлежащую обработке; - для деталей, у которых обрабатываются все поверхности, в качестве базовой должна быть выбрана поверхность с наименьшим припуском; - после обработки черновые базовые поверхности должны быть заменены на обработанные. Для последующих технологических операций рекомендуется: - в качестве баз, по возможности, принимать основные конструкторские базы, то есть те от которых проведен размер на чертеже; - базы должны обеспечивать возможность обработки с одного установа максимально возможного количества поверхностей; - базовые поверхности должны быть наиболее протяженными для обеспечения точности закрепления и обработки. В расчетно-пояснительной записке должны быть подробно описаны конструкторские базы, черновые и окончательные технологические базы, которые планируется использовать в технологических операциях, а также измерительные базы, учитывая рекомендации данного раздела. Дополнительные сведения о базах и принципах базирования изложены в [2-5]. При выполнении эскизов операционных наладок для обозначения способа установки и закрепления заготовки следует использовать установленные символы. 3.6

Разработка маршрутного технологического процесса обработки дета-

лей Маршрутное описание технологического процесса это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и режимов обработки. Прежде чем приступить к разработке маршрута обработки заготовки следует изучить документацию на существующие единичные и типовые технологические процессы изготовления деталей с близкими конструктивными и технологическими признаками детали из задания на курсовой проект. С этой информацией можно ознакомиться в учебной [4-6] и методической литературе. 15

При разработке маршрута следует учитывать тип производства. В единичном и мелкосерийном производстве принят уплотненный технологический процесс, выполняемый на станках общего назначения. В серийном производстве на каждом станке выполняется несколько операций. В крупносерийном и массовом производстве технологический процесс может осуществляться путем концентрации операций или их дифференциации на элементарные. На первом этапе разработки маршрутной технологии учитывается последовательность обработки поверхностей, исходя из того, что сначала обрабатываются поверхности, принятые за чистовые технологические базы, а затем остальные поверхности в последовательности обратной степени их точности. Маршрут обработки целесообразно разделить на черновую, чистовую и отделочную стадии. Это позволит в дальнейшем избежать ошибки при назначении режимов обработки и выборе металлорежущих станков. На втором этапе, с учетом выбранных ранее баз, определяется последовательность выполнения операций, и составляются эскизы базирования и обработки для каждой операции. Выбор станочного оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструмента на предварительном этапе производится исходя из габаритных размеров заготовки, требуемых параметров обработанной поверхности и стадии обработки (черновая, чистовая и т.д.) Окончательный выбор модели станка производится после расчета режимов резания. Металлорежущее оборудование во многом определяет эффективность операций механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, рациональное использование производственных площадей, расход электроэнергии и в итоге себестоимость изделия. При выборе модели станка необходимо учитывать: годовой объем выпуска изделий; тип производства; методы достижения заданной точности при обработке; соответствие станка размерам детали; мощность станка; габаритные размеры и стоимость; возможность оснащения станка высокопроизводительными приспособлениями и средствами механизации. Выбор модели станка для каждой операции должен быть экономически обоснован. При заданном объеме выпуска изделий необходимо принимать тот станок, который обеспечивает наименьшие трудовые и материальные затраты, а также себестоимость обработки заготовки. При выборе необходимо дать краткое описание моделей станков, применение которых возможно на данной операции, обосновать предпочтение выбранной модели по сравнению с другими аналогичными. По результатам расчета силовых параметров процессе резания с учетом габаритных размеров заготовки, для каждой операции выбирается модель станка, а его технические характеристики приводятся в приложении к расчетно-пояснительной записке. -

16

Характеристики металлорежущего оборудования по видам обработки приведены в [3]. В расчетно-пояснительной записке, разработанный маршрут изготовления детали приводится в виде таблице, а также оформляется в маршрутных картах, которые входят в комплект технологической документации. Следует помнить, что каждый процесс (точение, хонингование и т.д.) обеспечивает соответствующую ему точность и шероховатость поверхности лишь в том случае, если проведена необходимая предварительная подготовка обрабатываемой поверхности. Например, развертывание отверстия 12 мм позволяет получить 7й квалитет точности и 7-8-й классы шероховатости лишь при условии, что отверстие предварительно обработано зенкером и черновой разверткой. При обработке отверстий диаметром до 15 мм включительно в чугуне растачивание зенкером не применяется. В случае применения одной развертки на нее распространяется суммарный припуск черновой и чистовой разверток. Начиная с 75 мм, рекомендуется вместо сверления спиральными сверлами применять кольцевое сверление. При наличии больших литейных припусков первое черновое растачивание производить в два или больше проходов. В случае применения одной развертки на нее распространяется суммарный припуск черновой и чистовой разверток. Таким образом, выбрав процесс финишной обработки, необходимо выбрать процессы предварительной обработки поверхностей деталей. При установлении последовательности операций следует руководствоваться следующими общими соображениями: - в первую очередь надо обработать поверхности деталей, которые являются основными базами для дальнейшей обработки; - затем следует обрабатывать поверхности, с которых снимается наиболее толстый слой металла, так как при этом легче обнаруживаются дефекты заготовки (раковины, включения, трещины и т. п.); - операции, при выполнении которых существует вероятность брака из-за дефектов в материале или сложности механической обработки, должны выполняться в начале процесса; - далее последовательность операций устанавливается в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее она должна обрабатываться, так как обработка каждой последующей поверхности может вызвать искажение ранее обработанной поверхности. Это происходит из-за того, что снятие каждого слоя металла с поверхности детали вызывает перераспределение остаточных напряжений, что приводит к деформации детали; - поверхности, которые должны быть наиболее чистыми, также обрабатываются последними. Этим исключается или уменьшается возможность повреждения окончательно обработанных поверхностей. Если такие поверхности были обработаны ранее и потом выполнялись другие операции, то их обрабатывают повторно для окончательной отделки. В плане обработки, который составляется перед оформлением маршрутного технологического процесса, указывается последовательность выполнения техноло17

гических операций, начиная от черновой обработки заготовки и кончая контролем готовой детали. По каждой операции устанавливаются: метод обработки, используемое оборудование, приспособление и режущий инструмент. Любая деталь может быть получена различными методами механической обработки: могут быть применены различные виды оборудования, различные приспособления (универсальные или специальные), различные виды инструментов (универсальные, специальные), могут использоваться различные виды заготовок (прутки, поковки, штамповки, разной точности отливки). Студент предлагает несколько вариантов процесса и дает общую словесную оценку каждого (достоинства и недостатки). Затем по согласованию с руководителем выбирается вариант процесса, который подробно разрабатывается. В плане обработки указывается только вид заготовки, наименование операций, оборудование, приспособления и инструменты. 3.7

Разработка операционного технологического процесса

В соответствии с выбранным для детальной разработки вариантом технологического процесса производят по каталогам выбор оборудования и инструментов, необходимых для выполнения всех операций и переходов [3]. Затем для трех операций определяют режимы обработки и корректируют их в соответствии с паспортными данными выбранного оборудования [7]. При этом, если в паспортных данных не приведены конкретные значения возможных частот вращения (об/мин) и подач (мм/мин), то их следует выбирать из нормального ряда чисел: 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6; 3; 8; 10; 12; 5; 16; 20; 25; 31; 5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; и т.д. Таблица 4 – Классификация металлов по обрабатываемости резанием Марка материала

НВ МПа 1. Углеродистые стали 1. Качественные 10,15,20,20Л, 590-690 169-200 25,30, 35, 40, 45, 50,55,60 690-750 200-223 759-850 223-248 850-980 248-288 980-1080 288-317 2. Конструкционные качест590-690 169-200 венные и инструментальные 690-750 200-223 (C>0,6%) 65,70, У7,У8,У9,У9А, 759-850 223-248 У10, У10Г, У12, У13 850-980 248-288 980-1080 288-317 2. Легированные стали 2.1 Хромистые 395-492 116-146 15Х, 15ХА, 20Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 492-590 146-174 45Х, 50Х, ШХ15 590-690 174-203 690-787 203-230 787-886 230-262 886-980 262-288 980-1080 288-317 2.2 Марганцовистые 395-492 169-200 15Г, 20Г, 30Г, 40Г, 50Г, 60Г, 65Г, 492-590 200-223 70Г, 76, 76Ф, 76Т, 76Ц, М74, 590-690 223-260 в,

18

dоТП, мм

KVm

4,62-4,26 4,26-4,05 4,05-3,85 3,85-3,59 3,59-3,42 4,62-4,26 4,26-4,05 4,05-3,85 3,85-3,59 3,59-3,42

1,1 1,0 0,8 0,68 0,56 0,8 0,67 0,52 0,41 0,34

5,54-4,95 4,95-4,56 4,56-4,23 4,23-3,99 3,99-3,76 3,76-3,58 3,58-3,42 4,7-4,27 4,27-4,1 4,1-3,8

1,61 1,1 0,85 0,67 0,53 0,43 0,36 1,4 1,04 0,8

Марка материала М76, 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2

2.3. Хромомарганцовистые, хромомарганцовистокремнистые 15ХГ, 20ХГ, 40ХГ, 35ХГ2, 16ГТЛ, 18ХГТ, 20ХГСА, 25ХГС, 25ХГСА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 35ХГСЛ, 38ХГСЛ, 45ХГСЛ

в,

МПа 690-787 787-886 886-980 980-1080 1080-1176 490-590 590-690 690-784 784-882 882-980 980-1080 1080-1176

НВ 260-275 275-286 286-292 292-317 317-345 146-174 174-203 203-230 230-260 260-288 288-317 317-345

dоТП, мм 3,8-3,65 3,65-3,58 3,58-3,55 3,55-3,4 3,4-3,25 4,95-4,56 4,56-4,23 4,23-3,99 3,99-3,76 3,76-3,58 3,58-3,42 3,42-3,28

KVm 0,67 0,53 0,47 0,4 0,33 0,91 0,70 0,58 0,47 0,41 0,35 0,29

Выбор инструмента и оборудования для механической обработки следует производить с учетом как габаритных размеров заготовки, так и с учетом физикомеханических свойств ее материала. Конструкционные материалы, применяемые для изготовления деталей подъемно-транспортных, дорожных и строительных машин в соответствии с их основными свойствами, назначением и химическим составом можно разбить на 2 группы (таблица 4), каждая из которых разделена на подгруппы, объединяющие материалы близкие по свойствам. За критерий обрабатываемости материалов принята скорость резания. Обрабатываемость материалов оценивается по коэффициенту обрабатываемости К Vm, учитывающему влияние их физико-механических свойств на скорость резания: КVm=V/Vэ; где Vэ - скорость резания материала, принятого за эталон (для него КVm=1 табл.3) при заданных условиях обработки V - скорость резания данного материала при тех же условиях резания. Обрабатываемость углеродистых и легированных сталей определена относительно стали 45 с в = 750МПа. Рекомендуемые марки инструментального материала для обработки углеродистых и легированных сталей приведены в таблицах 4 и 5. Таблица 5 – Применение инструментов из быстрорежущих сталей нормальной и повышенной производительности для обработки углеродистых и легированных сталей Инструменты Резцы Фрезы Сверла

Материал инструмента Р6М5, Р5М5Ф3, Р6М5К5, Р9К5, Р12М3К8Ф2, Р6М5Ф3-МП, Р12МФ5МП Р6М5, Р6М5Ф3, Р6М5К5, Р9К5, Р6М5Ф3-МП, Р6М5К5 – МП Р6М5, Р6М5Ф3, Р6М5Ф3, Р9К5, А11Р3М3Ф2, Р6М5Ф3 – МП, Р6М5К5 – МП

Таблица 5 – Рекомендации по выбору марок твердого сплава для обработки углеродистых и легированных сталей 19

Вид обработки Чистовое точение So = 0,1…0,3мм, t = 0,5…2мм Получистовое точение при So = 0,2…0,5мм, t = 2…4мм Черновое точение при So = 0,4…1,0мм, t = 4…10мм Тяжелое черновое точение при So = 1,0 мм, t = 6…20мм Отрезка и прорезка канавок Сверление Черновое фрезерование Получистовое и чистовое фрезерование

Марки инструментальных материалов ВК6, ВК8, ВК60М, ВК6ХОМ, Т15К6, N14К8, Т3ОК4, ТТ10К8Б, ТН20, КТН16, ВОК-60 ТН20, КНТ16, Т15К6, Т14К8 Т15К6, Т14К8, ТТ1ОК8Б, Т5К10 Т5К12, ТТ7К12, Т5К10 Т15К6, Т14К8, Т5К10 Т5К10, ВК8, ВК10М Т5К10, ВК8, ТТ7К12 Т15К6, ВК8, ТТ20К9, Т14К8

Режимы резания при точении Установление рациональных режимов резания при точении, как и для любого вида механической обработки, заключается в выборе оптимального сочетания глубины резания, подачи и скорости резания, обеспечивающих наибольшую производительность при соблюдении всех требований, предъявляемых к обрабатываемой детали. Относительно небольшое влияние глубины резания на период стойкости резцов при точении позволяет при черновой обработке весь припуск снимать за один рабочий ход, кроме снятия повышенных припусков и обработки на маломощных станках. При чистовом точении число рабочих ходов зависит от требуемых параметров шероховатости и точности обработанной поверхности. Элементы режима резания, как правило, устанавливаются в следующем порядке: - назначается глубина резания t; - назначается подача режущего инструмента s; - рассчитывается скорость резания v; - рассчитывается сила резания Pz или крутящий момент на шпинделе станка Мкр; - определяется мощность, расходуемая на резание N; - выбирается металлорежущее оборудование. Рекомендуемая глубина резания приведена в таблице 6. Рекомендуемые режимы резания представлены в виде единичных таблиц и поправочных коэффициентов для измененных технологических условий обработки. Таблица 6 – Глубины резания в зависимости от параметра шероховатости и точности, жесткости технологической системы и припуска на обработку Параметр шероховатости

квалитет

Технологическая система

20

Припуск на обработку, мм 3 5 10 15 20 30 Число ходов

50

Rz= 80…40

11…12

Rz = 40…10

8…10

Rz = 2,5…1,25

6…7

жесткая средняя нежесткая жесткая средняя нежесткая жесткая средняя нежесткая

1 2 3 2 3 4 3 4 5

1 2 3 2 3 4 3 4 5

2 3 4 3 4 5 4 5 6

3 4 5 4 5 6 5 6 7

3 4 5 4 5 6 5 6 -

4 5 6 5 6 7 6 -

4 5 6 5 6 7 -

Глубина резания t при черновой обработке назначается такой, чтобы был снят весь припуск за один проход или большая его часть. При чистовой обработке припуск снимается за два и более прохода. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину, чем на предшествующем, учитывая преобладания точности размеров и шероховатости обработанной поверхности. Подачи Подача s при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, прочности твердосплавной режущей пластины и других ограничивающих факторов. При чистовом точении подача назначается в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности. При назначении подачи следует учитывать, что при обработке прерывистых поверхностей и при работе с ударами, а также при обработке закаленных сталей значение рекомендуемой подачи необходимо уменьшить. Рекомендуемые подачи в зависимости от различных технологических условий обработки приведены в таблицах 7-10. Для получения обработанной поверхности высокого качества точение необходимо осуществлять за несколько ходов с малыми подачами, обеспечивающими параметр шероховатости обработанной поверхности не менее Rа= 1,25…0,63 мкм. Рекомендуемые подачи в зависимости от заданного параметра шероховатостей приведены в таблице 9. Подачи при отрезке заготовок и прорезке канавок в деталях из углеродистых и легированных сталей приведены в таблице 10. Подача: Sо=SоТ Кsо; Кsо = Кsп Кsи Кsф Кsз Кsж Кsм, где SоТ - табличное (матричное) значение подачи. Кsп - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности; Кsи - коэффициент, учитывающий материал инструмента; Кsф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности; Кsз - коэффициент, учитывающий влияние закалки; Кsж - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы; Кsм - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали; Поправочные коэффициенты на подачу даны в таблице 11.

21

Таблица 7 – Подачи при черновом точении деталей резцами с пластинами из твердого сплава Размер державки резца, мм (НхВ)

Диаметр обрабатываемой детали, мм

Глубина резания t, мм 2

5

10

св.10

Подача на оборот So, мм

12х20

20

0,30

0,24

-

-

16х25

50

0,38

0,32

0,26

-

100

0,46

0,37

0,32

-

200

0,55

0,45

0,38

-

20х30

50

0,47

0,38

0,32

-

25х25

100

0,57

0,45

0,39

-

200

0,68

0,55

0,47

0,40

500

0,88

0,70

0,60

0,51

св.500

1,10

0,85

0,73

0,62

100

0,66

0,54

0,46

0,38

200

0,80

0,65

0,55

0,46

500

1,00

0,83

0,70

0,60

св.500

1,20

0,94

0,85

0,73

500

1,30

1,10

0,9

0,76

св.500

1,55

1,24

1,1

0,92

св.500

-

2,00

1,8

1,52

25х40

30х45 40х60 75х75

22

Таблица 8 – Подачи при черновом растачивании деталей резцами с пластинами из твердого сплава на токарных станках Размер резца или оправки

Диаметр круглого сечения резца, мм Сечение оправки, мм

Вылет резца или оправки

Глубина резания t, мм 2

3

5

8

Подача на оборот Sо, мм

10

50

0,19

-

-

-

16

80

0,25

0,19

0,13

-

25

125

0,41

0,31

0,21

-

40

200

0,61

0,46

0,31

0,18

60х60

150

-

1,00

0,83

0,71

300

-

0,80

0,65

0,56

300

-

1,20

1,00

0,86

500

-

1,00

0,85

0,72

300

-

1,40

1,20

1,00

500

-

1,20

1,00

0,82

800

-

1,00

0,82

0,70

75х75 100х100

Таблица 9 – Подача на оборот Sо (в мм) при точении и растачивании в зависимости от заданного параметра шероховатости при обработке деталей резцами с пластинами из твердого сплава Радиус вершины резца, мм 0,5 1,0 2,0 4,0

20…10 0,45 0,60 0,87 -

10…5,0 0,24 0,33 0,47 0,55

Rа, мкм 5,0…2,5 0,13 0,19 0,26 0,30

2,5…1,25 0,08 0,11 0,14 0,16

1,25…0,63 0,07 0,09 0,11

Таблица 10 – Подача на оборот Sо (в мм) при отрезке и прорезке канавок резцами с пластинами из твердого сплава

3 0,06…0,08

6 0,13…0,16

Ширина лезвия резца, мм 8 10 0,16…0,23 0,18…0,26

23

12 0,28…0,36

16 0,35…0,45

Таблица 11 – Поправочные коэффициенты на подачу для изменяющихся условий обработки

Параметр Коэффициент Кsп Материал инструмента Коэффициент Кsи Точение закаленных сталей Коэффициент Кsз Точение фасонных поверхностей Коэффициент Кsф Диаметр обрабатываемой поверхности Коэффициент Кsж Коэффициент Кsм

Состояние поверхности заготовки Без корки Корка или прерывистая поверхность 1,0 0,8 Твердый сплав Быстрорежущая сталь 1,0 НRсэ 44…56

1,5 НRсэ 57…62

0,8 Наружных

0,5 Внутренних

0,85 20

50

0,45

0,62

70

0,83 1,07

0,7 150

0,95

Св.150

1,0

Скорость резания Скорость резания V рассчитывается по эмпирическим формулам [2, 3, 7], установленным для каждого вида обработки. При определении скорости резания, ее расчетное значение должно быть умножено на поправочный коэффициент если: - обрабатываются без охлаждения конструкционные и жаропрочные стали и стальные отливки режущим инструментом из быстрорежущей стали; - обрабатываются термообработанные стали режущим инструментом из быстрорежущей стали и т.д. Все эмпирические зависимости для определения расчетной скорости резания имеют размерность м/мин. По значению скорости резания определяется расчетная частота вращения шпинделя станка: n p 1000V D, где D - диаметр обрабатываемой поверхности мм. Полученное значение np корректируется по паспорту станка, т.е. выбирается ближайшее значение частоты вращения шпинделя nст. После чего определяется фактическая скорость резания м/с: Vcp

Dncm / 1000.

Рекомендации по назначению глубины резания и подачи, а также расчетные формулы для определения скорости резания, силовых параметров и мощности для

24

всех видов обработки, а также таблицы для определения входящих в формулы коэффициентов и показателей степени приведены в [1-6]. Расчет режимов резания аналитическим методом в расчетно-пояснительной записке выполняется для каждого вида обработки применяемого в технологическом процессе. Для остальных операций технологического процесса механической обработке детали режимы резания определяются по табличным нормативам справочной литературы Режим резания при точении твердосплавными резцами, приведенный в таблице 12, дан для обработки заготовок с охлаждением. Режимы резания приведены в виде матричной таблицы и поправочных коэффициентов на скорость резания в зависимости от различных технологических факторов, влияющих на обработку (таблица 13). Скорость резания: V=Vт Кv, Кv = Кvм Кvи Кvф Кvт Кvж Кvп Кvо, где Vт – матричное (табличное) значение скорости резания, м/мин; Кvм - коэффициент обрабатываемости материала (таблица 3); Кvи - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемости материала инструмента; Кvф – коэффициент, учитывающий влияние угла в плане; Кvт - коэффициент, учитывающий вид обработки (Кv1- для поперечного точения; Кv2 - для растачивания; Кv3- для отрезки и точения; Кv4- для точения торцовых канавок; Кv5- для точения фасонных поверхностей); Кvт - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы; Кvж - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности; Кvо - коэффициент, учитывающий влияние СОЖ. Таблица 12 – Скорость резания Vт (м/мин) Подача на оборот, мм 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,70 1,00

0,5 340 312 296 280 270 239 223 -

1,0 304 280 265 251 242 216 202 186 166

Глубина резания t, мм 1,5 2,0 3,0 285 274 257 264 254 239 250 239 225 236 228 214 228 219 205 200 192 182 190 182 171 174 166 157 149 -

5,0 239 210 198 188 180 160 157 -

7,0 226 210 198 188 180 160 157 -

10,0 215 198 188 177 171 153 143 -

Таблица 13 – Поправочные коэффициенты на скорость резания при точении углеродистых и легированных сталей Материал инструмента Кvи Главный угол в плане 0

Т15К6 1,0 45

Т3ОК4 1,4

25

Т14К8 0,8 60

Т5К10 0,65 75

ТТ7К12 0,39

ВК8 0,83 90

Материал инструмента Кvф Поперечно Отношение е точение диаметров d/D Кv1 Растачива Диаметр ние отверстия, мм Кv2 Отрезка Отношение точение диаметров d/D канавок Кv3 Точение концевых Кv4 канавок Точение фасонных поверхностей Кv5 Диаметр обрабатываемой поверхности, мм Кvж Наружное, продольное и поперечное точение Растачивание Состояние поверхности Условия обработки Кvи Кv0

Т15К6 Т3ОК4 Т14К8 Т5К10 1,0 0,92 0,86 0.1…0,5 0,6…0,7

ТТ7К12

ВК8 0,81 Св.0,8

1,45 0,4

1,2 0,7

1,0 0,9

0,64 0,4

0,58 0,7

0,5 0,9

0,64

0,58

0,5

0,5 Наружных

Внутренних

0,75

0,6

20

50

70

150

Св.150

0,45

0,61

0,82

0,93

1,0

0,4

0,6 Без корки С СОЖ 1,0 1,0

0,82

0,93 С коркой Без СОЖ 0,85 0,8

1,0

Точение закаленных сталей Таблица 14 – Скорость резания Vт (м/мин) при точении закаленных сталей резцами с пластинами из твердых сплавов (t=1,0…2,0мм) НRCэ 35 39 43 46 49 51 53 56 59 62

0,15 92 79 58 40 34

0,2 157 135 116 107 83 75 66 48 32 26

Подача на оборот Sо, мм 0,3 0,4 0,5 140 125 116 118 104 95 100 88 79 92 78 71 70 60 53 64 40 34 44 32 20 38 25 20 24 -

0,6 108 88 73 64 48 -

Таблица 15 – Поправочные коэффициенты на скорость резания

26

0,7 102 83 67 59 45 -

Обрабатываемый материал Материал инструмента Кv4 Главный угол в плане Ф0 К НRCэ 35-39 НRCэ 40-62 Условия обработки Кvо Попереч Отношение ное диаметров d/D точение Кv1 Растачи Кv2 вание Точение Кv3 канавок НRCэ 35-39 НRCэ 35-39

НRCэ Т15К6 1,0 30 1,13 1,19

35-49 Т30К4 1,25

ВК6 0,85 45 1,0 1,0

ВК8 0,83

60 0,92 0,83

С СОЖ 1,0 0,5 0,69

50-62 ВК4 ВК6 1,0 0,92

ВК8 0,74

90 0,81 0,71 Без СОЖ 0,8

0,7 0,79 0,83

Св.0,7 0,92

0,38 0,27 Режимы резания при сверлении

В таблицах 16-21 приведены режимы обработки и поправочные коэффициенты на подачу и скорость резания в зависимости от различных технологических факторов. Таблица 16 – Число рабочих ходов при сверлении № группы обрабатываемого материала Диаметр отверстия d, мм 15 25 Св.25 1, 2 (табл.4) 1 1 2 Таблица 17 – Рекомендуемые длины участков сверления (в мм) между выводами сверла № вывода Диаметр сверла , мм До 5 5-10 10-18 18-25 До 1-го 5 4 3,5 3 Между 1-м и 2-м 2 1,5 0,5 Между 2-м и 3-м 2 1,5 0,5 Между 3-м и 4-м 0,5 Между 4-м и 5-м 0,8 0,5 Между 5-м и 6-м 0,5 Подача при сверлении: So = Soт К; К= Кs1 Кsж Кsи Кsd Кsм, где Кs1- коэффициент, учитывающий глубину сверления; 27

Кsи - коэффициент, учитывающий материал инструмента; Кsd-коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия; Кsж -коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы; Кsм - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала; Soт- табличное значение подачи на оборот, мм. Табличные значения подачи Soт приведены в таблице 18, а поправочные коэффициенты на подачу – таблице 19. При сверлении рекомендуются три группы подач: 1гр.- сверление отверстий в жестких деталях без допусков или с допуском 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом; 2гр.- сверление отверстий в деталях средней жесткости или сверление с получением параметра Rz=20…40 мкм под последующую обработку зенкером, или двумя развертками; 3гр.- сверление отверстий в деталях малой жесткости или сверление отверстий с точностью 11 квалитета под последующую обработку развертками, или нарезание резьбы метчиком. Таблица 18 – Подача на оборот при сверлении сверлами из быстрорежущих сталей Диаметр сверла , мм I 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 16,0 20,0 25,0 30,0

Soт (мм) Группа подач II

0,04 0,06 0,08 0,12 0,16 0,20 0,25 0,28 0,34 0,40 0,44 0,50

0,03 0,04 0,07 0,10 0,12 0,15 0,18 0,20 0,25 0,30 0,33 0,38

28

III 0,02 0,03 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,17 0,20 0,22 0,25

Таблица 19 – Поправочные коэффициенты на подачу при сверлении Глубина сверления Кs1 Жесткость технологической системы Кsж Материал инструмента Кsи Отверстие Кsd Кsм

3 1,0

5 0,85

7 0,7

10 0,6

Высокая Средняя 1,0 0,75 Быстрорежущая сталь 1,0 Сквозное 1,0 бв 800 МПа бв 800 МПа

15 0,5

Низкая 0,5 Твердый сплав 0,6 Глухое 0,5 1,0 0,75

Скорость резания при сверлении: V=Vт КV ; КV = КVм КVи КVd КVт КV1 КV1, где Vт – матричное (табличное) значение скорости резания, м/мин; КVм – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала (табл. 3); КVи – коэффициент, учитывающий материал инструмента; КVт – матричное (табличное) значение скорости резания; КVd – коэффициент, учитывающий тип отверстия; КV1 – коэффициент, учитывающий длину сверления; КVо – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента. Скорости резания, приведенные в таблице 20 рассчитаны на обработку одним инструментом с заданным периодом стойкости при нормальном его затуплении и работе с охлаждением. Таблица 20 – Скорость резания при сверлении сверлами из быстрорежущих сталей Диаметр сверла , мм 2

4

6

Подача на оборот Sо ,мм 0,07 0,10 0,07 0,10 0,15 0,20 0,07 0,10 0,15 0,20 0,30

29

Скорость резания Vт (м/мин) 38 32 46 37 32 28 38 32 28 24 20

0,10 0,15 0,20 0,30 0,40 0,15 0,20 0,30 0,40 0,60 0,80 0,15 0,20 0,30 0,40 0,60 0,80 1,00 0,20 0,30 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0,20 0,30 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0,30 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

8

10

12

15

20

Св.20

37 32 28 24 20 37 32 28 24 20 17 36 30 28 24 20 16 34 28 24 22 18 32 27 24 20 15 32 28 22 18 15 -

Таблица 21 – Поправочные коэффициенты на скорость резания Материал инструмента КVи Отверстия КVd Условия обработки КVо Глубина сверления, мм КV1

Р9К5 1,0

Р10К5Ф5 1,15 Глухое 1,0 С СОЖ 1,0 3Д 5Д 1,0 0,9

30

Р6М5К5 0,96

7Д 0,8

Р12Ф3 1,0 Сквозное 0,9 Без СОЖ 0,8

Р6М5 0,91

10Д 0,75

Таблица 22 – Смазочно-охлаждающие жидкости рекомендуемые при обработке конструкционно-углеродистых и легированных сталей Вид СОЖ Э М

Состав СОЖ 5%-ная эмульсия из эмульсола НГЛ-205 ТУ 38-1-242-69 3-10%-ная эмульсия из эмульсола Укринол-1 ТУ 38-101-197-76 Индустриальное масло общего назначения

Сила резания раскладывается на составляющую тангенциальную Pz, радиальную Рy и осевую Рx силы резания. Главной составляющей силой, определяющей расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка, является сила Рz которая рассчитывается по эмпирической зависимости. Введение в расчетную формулу поправочного коэффициента Кр позволяет учитывать фактические условия процесса резания. Мощность резания кВт, рассчитывается по формулам: N=PzV/1020

N=Мкрn/9750,

где Мкр – крутящий момент, Н*м; n – частота вращения инструмента или заготовки, об/мин. По значению фактически затрачиваемой мощности на процесс резания по каталогу выбирается модель станка, технические характеристики которого приводятся в приложении к курсовому проекту. При выборе станка необходимо согласовать габаритные размеры заготовки с характеристиками станка. Технические характеристики станков приводятся в [3]. Комплект документов на технологический процесс изготовления детали включает: ­ Эскиз заготовки с указанием основных размеров и припуска на обработку; ­ Маршрутную карту включающую сведения о заготовке и последовательность выполнения технологических операций, с указанием оборудования, инструмента, материальных и трудовых затрат; ­ Операционные карты механической обработки включают сведения о заготовке, оборудовании, приспособлениях, мерительном и режущих инструментах, а также подробное описание операций по установам и переходам с указанием режимов обработки и результаты технического нормирования; ­ Карту эскиза, которая может располагаться на поле операционной карты или на отдельных бланках, с обозначением установочных баз и зажимных элементов в соответствии с принятыми условными символами. На три операции технологического процесса изготовления детали заполняются бланки операционных карт по ГОСТ 3.1404-86. На картах рисуется операционные эскизы, позволяющие рабочему выполнять операции, не прибегая к подробному разбору размеров на чертеже и подсчету межоперационных размеров. Изготовляемая деталь должна быть изображена на эскизе в рабочем положении, т.е. так, как она устанавливается на станке. На эскизе дается одна или несколько про31

екций детали, позволяющих обозначить опоры, зажимы и положение режущего инструмента относительно обрабатываемых поверхностей. На операционном эскизе указываются данные, необходимые для выполнения технологического процесса (размеры, предельные отклонения, обозначение шероховатостей обрабатываемых поверхностей, технические требования). Технические требования следует размещать на свободном поле эскиза справа от изображения или под ним. На эскизах все обрабатываемые поверхности нумеруются арабскими цифрами, номер обрабатываемой поверхности проставляют в окружности диаметром 6…8 мм и соединяют размерной линией. При этом размеры и предельные отклонения обрабатываемой поверхности в содержании операции (перехода) не указывают, например, ―развернуть отверстие 1‖, ―расточить отверстие 2‖. Номера обрабатываемых поверхностей проставляются на эскизе обязательно в последовательном порядке по часовой стрелке, не допуская пересечения выносных линий. Нумерация поверхностей в каждой операции начинается с первого номера. На эскизе проставляются только те размеры и технические условия, которые получаются в результате обработки и требуются для контроля данной операции. Допуски на размеры указываются в буквенном и числовом выражении. Числовые величины допусков рекомендуется проставлять в скобках, например 20Н7 (+0,025). Номер операции проставляется по маршрутной карте в технологической последовательности выполнения техпроцесса. Нумерацию обозначают трехзначным числом, кратным 5 (005, 010, 015). Интервалы в нумерации приняты для возможности последующего внесения промежуточных операций. Запись переходов должна быть краткая и ясная, глагол в тексте должен стоять в неопределенной форме (точить, фрезеровать, сверлить и т. д.). Числовые размеры, указанные на операционном эскизе, в тексте не повторяются. Промежуточные размеры, не указанные на эскизе, записываются в тексте, например: 1. Обточить поверхность 1 до 31,5 на длину 48 - (запись перехода промежуточной обработки поверхности 1). 2. Обточить поверхность 1 - (запись перехода чистовой обработки поверхности 1 в соответствии с размерами, указанными на операционном эскизе). Переходы, установки и переустановки деталей нумеруются арабскими цифрами в порядке их технологической последовательности и начинаются в каждой операции с первого номера. При сложных многоинструментальных переходах каждый отдельный элемент перехода записывается в своей строке под номером данного перехода с добавлением порядковой буквы алфавита (1а,1б, 1в и т.д.). При наличии ряда позиций для данного установа (например, фрезерования четырех пазов, расположенных по окружности под углом 90 ), после записи установа указывается номер позиции и выполняемые в этой позиции переходы. Далее в последовательном порядке записываются остальные позиции и соответствующие им переходы. Если при этом перемещение детали в каждую позицию и соответствующие им переходы совершенно одинаковы, то после записи первой позиции и соответствующих ей переходов указываются, сколько раз они повторяются. 32

Для режущего инструмента дается его название, размер, материал, из которого он сделан, а для нормального инструмента дополнительно указывается шифр или номер ГОСТа по каталогу. Например, резец подрезной – 16 25 150 -Т15К6. Для измерительного инструмента указывается его наименование и основные размеры (например, скоба предельная 25h9, микрометр 25-50), а для вспомогательного – наименование (оправка, резцедержавка, зажимная втулка и т.д.). В случае использования специального приспособления дается его название и шифр (или чертежный номер). Расчетная длина обработки складывается из длины обрабатываемой поверхности (определяется по эскизу и расчетам), величин врезания и выхода (перебега) инструмента. В случае обработки в многоместных приспособлениях последовательного типа в соответствующую графу операционной карты записывают расчетную длину обработки, отнесенную к одной детали. Нормы времени указываются до тысячных долей минуты. Текст операционных карт должен быть написан чернилами чертежным шрифтом, эскиз можно выполнять карандашом. Пример оформления операционной карты механической обработки и операционного эскиза приведен в литературе [10-14]. После того как выбраны станки, приспособления и инструмент, определены размеры обработки для всех переходов и режимы обработки, рассчитываются нормы основного и вспомогательного времени, а также штучно-калькуляционное время на операцию. Технической нормой времени называется время, необходимое на выполнение операции в конкретных производственных условиях. Расчет заработанной платы, входящей в себестоимость продукции, и сравнение трудоемкости различных операций производятся на основании штучно-калькуляционного времени, которое определяется по формуле: Т ШК

Т ШТ

Т ПД n

,

(1)

где Тшт- штучное время в мин; Тпд – подготовительно-заключительное время на партию деталей в мин, п –количество деталей в партии. Подготовительно-заключительное Тпд – это время, затрачиваемое рабочим на ознакомление с заданием и чертежом, подготовку рабочего места, наладку оборудования, установку и снятие приспособления; Тпд определяется по нормативам [3]. Количество деталей в партии можно определить исходя из годовой программы выпуска данных деталей N , запаса деталей в днях (в сутках) Ту и числа рабочих дней в году Фк: n

дням.

N ТУ . ФК

(2)

Время Ту в условиях работы серийных заводов принимают равным 5 или 10

Штучное время в общем виде может быть представлено в виде суммы следующих слагаемых: 33

Тшт =То + Тв + Торг +ТTах + Тотд . Основное время То – время, в течение которого происходит изменение формы, размеров или состояния поверхности обрабатываемой детали. Для процессов механической обработки основное время определяется по формуле: ТО

i

L SM

i

L , nS

где i – число проходов для снятия припуска; L – длина рабочего хода в направлении подачи; мм; Sм – подача, мм/мин; n – частота вращения изделия или инструмента (об/мин) или число двойных ходов в мин; S – подача на один оборот или двойной ход (изделия или инструмента), мм. Длина рабочего хода в направлении подачи состоит из трех величин: L = l+l1 +l2 , где l – длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, l1 и l2 – врезание и перебег инструмента. Вспомогательное время ТВ – время, затрачиваемое на создание условий для выполнения основной работы. Во вспомогательное время входит время на установку и снятие детали, на изменение режима работы оборудования, подвод и отвод инструмента, замену инструмента в процессе выполнения операции, измерение детали в процессе ее обработки и т. д. Определяется по нормативам [2, 3, 8, 11]. Основное и вспомогательное время составляет вместе оперативное время: Топ = То +Тв . Время технического обслуживания рабочего места Ттех – время, затрачиваемое на смену притупившегося инструмента, регулирование инструмента, подналадку оборудования в процессе работы, сметание стружки и т. д. Время организационного обслуживания рабочего места Т орг – время, затрачиваемое на раскладку и уборку инструмента перед началом и в конце работы, получение инструмента, смазку стакана и т. д. В некоторых случаях, когда сложно или нецелесообразно определять в отдельности время Ттех и время Торг ,определяют время обслуживания рабочего места Тобс = Ттех +Торг . Время на отдых и личные надобности рабочего Тотд определяется по нормативам. Общая формула для расчета штучного времени в условиях серийного производства включает в себя основное и вспомогательное время, а также доли времени технического и организационного обслуживания и времени на отдых и личные надобности:

34

Т ШТ

ТО

ТВ 1

100

100

100

,

где - отношение времени на техническое обслуживание рабочего места к оперативному времени, %; - отношение времени организационного обслуживания рабочего времени к оперативному времени, %; - отношение времени на отдых и личные надобности к оперативному времени, %;. Величины этих коэффициентов составляют = (2…10)% , = (1…8)% , = (1…10)% . Рассчитанные режимы резания и нормы времени вносятся в операционные и маршрутные карты. Станочные приспособления должны способствовать повышению производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовки и выверки их при установке на станке. Применение станочных приспособлений при обработке заготовок дает следующие преимущества: - повышает качество и точность обработки; - сокращает трудоемкость обработки заготовок; - создает возможность одновременной обработки нескольких заготовок, закрепленных в общем приспособлении; - расширяет технологические возможности станков. В условиях крупносерийного и массового производства следует применять быстродействующие специальные станочные приспособления с пневматическими, гидравлическими и другими приводами зажима в процессе обработки детали. Конструкции и технические характеристики станочных приспособлений, а также погрешности закрепления в них заготовок приведены в [2-6]. Исходными данными для проектирования приспособлений являются: - рабочие чертежи детали и технические условия на ее изготовления; - рабочие чертежи заготовки; - операционные эскизы заготовки на выполняемой операции; - карта технологического процесса с указанием последовательности и содержания операций, схемы базирования, режимов резания и нормы времени; - альбомы чертежей на стандартизованные и нормализованные элементы приспособлений, а также альбомы чертежей существующих конструкций подобных приспособлений. Последовательность конструирования приспособлений можно разбить на следующие примерные этапы. Сначала уточняют схему установки, т.е. зная схему базирования и состояния базовых поверхностей, определяют тип и размеры установочных элементов, их число и взаимное положение.

35

По заданным режимам обработки определяют силы резания и на их основе — место приложения зажимных сил. Зная время закрепления и открепления заготовки, выбирают тип зажимных устройств и их число. Далее выбирают типы направляющих элементов и элементов контроля. При необходимости выбирают также другие вспомогательные элементы приспособления. Зная тип применяемого оборудования, определяют корпус приспособления. Разработку общего вида приспособления начинают с контура заготовки. Затем вокруг этого контура наносят отдельные элементы приспособления. Сначала вычерчивают установочные элементы, затем — зажимные устройства, направляющие элементы и вспомогательные устройства, затем наносят контуры корпуса приспособления. При простановке размеров на чертеже приспособления особое внимание должно быть уделено тем размерам, от которых зависит точность обработки заготовки (например, расстояние между осями кондукторных втулок при сверлении заготовки). Допуск на такие размеры обычно берут в 2–3 раза меньшим допуска на соответствующие размеры заготовки. Особенности расчета и конструирования приспособлений Зажимные устройства. Эти устройства предназначены для надежного закрепления заготовок при их обработке. Они должны удовлетворять следующим требованиям: - обладать высокой жесткостью; - обеспечивать постоянство усилий зажима при обработке партии заготовок; - обеспечивать быстрое закрепление и раскрепление заготовок; - быть простыми и экономичными; - быть износостойкими и не повреждать заготовку при закреплении. К зажимным устройствам можно отнести патроны, цанговые оправки, рычажные клиновые зажимы, а также винтовые, эксцентриковые, реечно-рычажные, роликовые и конические зажимы, разжимные оправки. Зажимные устройства могут быть также комбинированного вида, например рычажно-винтовые, коническо-винтовые и др. При проектировании зажимных устройств одним из наиболее важных вопросов является расчет сил зажатия. Важным этапом в выполнении расчетов является правильное назначение коэффициентов запаса, коэффициента надежности закрепления, который определяют по формуле: K=K0K1K2K3K4K5, где: K0 = 1.5 – коэффициент гарантированного запаса; K1=1.0…1.2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях; K1=1.0…1.15 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания в результате затупления режущего инструмента; K1=1.2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; K1=1.0…1.3 – коэффициент, учитывающий постоянство сил закрепления; 36

K1=1.0…1.2 – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных устройств (т. е. удобство закрепления). Расчет сил зажатия заготовки в патроне. Исходные данные: крутящий момент Мкр от силы резания и продольная составляющая силы резания Р. Условия зажатия заготовки записываем в виде: KP Fтp KM кр M y , где: Fтр – сила трения возникающая вследствие действия силы зажатия на заготовку; Му – удерживающий момент от сил зажатия; К – коэффициент запаса. Сила трения Fтр = fQn, где: Q – сила нажатия одного кулачка; n – число кулачков в патроне; f – коэффициент трения заготовки по кулачкам; для трения стали по стали f = 0.1…0.15. Условие равновесия сил при действии продольной силы КР = fQn, откуда Q = КР/(fn). Условие равновесия сил при действии крутящего момента D КМ кр fQn , 2 где D – диаметр заготовки. Из условия равновесия сил при действии крутящего момента имеем: 2 КМ кр Q . fnD При проектировании кулачкового патрона для конкретных условий в качестве расчетного принимаем большее из определяемых сил зажатия. Расчет сил зажатия заготовки в цанговой оправке. Исходные данные: заданы крутящий момент Мкр от силы резания и продольная составляющая силы резания Р. Условие зажатия заготовки записываем так же, как при расчете сил зажатия в кулачковом патроне. Сила трения заготовки по цанге Fтр=fQ, где: Q – суммарная сила зажатия, распределяемая по внутренней поверхности заготовки; f – коэффициент трения заготовки по цанге. Условие равновесия сил при действии продольной силы КР=fQ, откуда Q=КР/f. Условие равновесия сил при действии крутящего момента 37

KM кр

d fQ , 2

где d – внутренний диаметр заготовки. Откуда Q=2КМкр/(fd). При проектировании цанговой оправки принимаем большее значение силы Q. Это же значение силы зажатия используем для определения осевой силы затягивания цанги Fц=2Q tg(α), где α – угол между образующей и осью цанги. Расчет сил зажатия заготовки рычажным зажимом. Исходные данные: задана продольная составляющая Р силы резания. Условия зажатия заготовки запишем в виде: KM 0 M y , Где

M0 – момент отрыва заготовки; Mу – удерживающий момент; К – коэффициент запаса, К=1.5. При зажатии заготовки возникает сила трения заготовки по приспособлению: Fтр=Р=fN, где: N – сила прижатия зажима к заготовке; f – коэффициент трения заготовки по приспособлению. Из этой формулы имеем: N=Р/f. Значения опрокидывающего и удерживающего моментов определяем по формулам: М0=N(l1+ l2) Му= Ql1, где: l1, l2 – плечи приложения сил зажатия; Q – сила зажатия заготовки. Тогда P K (l1 l 2 ) Ql1 , f откуда K (l1l 2 ) Q P . fl1 Расчет сил зажатия заготовки клиновым зажимом. Исходные данные: продольная составляющая Р силы резания. Условия зажатия записываем в виде: KP

Fmp ,

где Fтр – сила трения заготовки по приспособлению. 38

Учитывая, что Fтр=fQ, имеем: Q

KP / f .

Сила стягивания клина Fк=S+T1, где S и T1 – составляющие силы зажатия Q, действующие по обеим граням клина. Составляющие силы зажатия определяем по формулам: S=Qtg(α+φ)

Т1=Qtg(φ1),

где: α – угол клина; φ – угол трения клипа по приспособлению; φ1 – угол трения клина по заготовке.

Окончательно определяем силу стягивания клина Fк, обеспечивающую надежное закрепление заготовки: KP Fк [tg (б ) tg ( 1 )]. f Делительные устройства. Делительные и поворотные приспособления обеспечивают установку заготовок в различное положение относительно режущего инструмента. Такие устройства обычно состоят из неповоротного корпуса, поворотного диска или стола с фиксатором. Наибольшее распространение получили фиксаторы: шариковый, с вытяжным цилиндрическим пальцем, с вытяжным коническим пальцем и вилкой. Вращение поворотного стола или диска с заготовкой или без нее может осуществляться вручную или с помощью механизированного привода. Для уменьшения момента вращения в приспособлениях горизонтального типа, центр масс поворотной части (вместе с заготовкой) должен, по возможности, совпадать с осью вращения или располагаться ближе к ней. Для достижения этого часто применяют противовесы. Направляющие, установочные и другие элементы. В подъемнотранспортном машиностроении широко применяют кондукторные направляющие втулки, изготовленные с высокой точностью из износостойких сталей. Втулки могут быть выполнены постоянными или сменными. В мелкосерийном и индивидуальном производстве обычно применяют постоянные втулки, запрессованные в корпус приспособления, в серийном и массовом производстве – сменные и быстросъемные втулки. Для направления борштанг при расточных работах часто применяют неподвижные и вращающиеся втулки. К установочным устройствам относятся опоры, прижимы, установочные пальцы и оправки. При установке заготовки по плоским поверхностям в качестве опор применяют штыри. Они могут быть выполнены с плоской, сферической или насеченной головками. Опоры могут быть постоянными, регулируемыми, самоустанавливающимися. Последние обеспечивают высокую надежность установки заготовки.

39

Для установки заготовок по цилиндрическим поверхностям применяют призмы. Рабочие поверхности призм выполняют обычно под углом 90 или 120˚. Для установки заготовок по отверстиям используют установочные пальцы, выполняемые постоянными, сменными, выдвижными и самоустанавливающимися. Для установки заготовок по одному отверстию применяют оправки. Они могут быть консольного (для установки в отверстие шпинделя станка) или центрового типа (для установки в центрах). По конструктивному исполнению различают жесткие и разжимные оправки. Режущий инструмент при разработке технологического процесса необходимо применять стандартный, но когда возможно совмещать обработку нескольких поверхностей следует применять специальный, комбинированный, фасонный инструмент. Рекомендуется применять высокопроизводительные конструкции режущего инструмента оснащенного твердым сплавом, так как это экономически выгодней, чем применение быстрорежущих инструментов. Для обработки стали рекомендуется применять режущий инструмент, режущая часть которого изготовлена из титановольфрамовых и вольфрамовых твердых сплавов, а чугуны, цветные металлы вольфрамовыми твердыми сплавами. Рекомендации по выбору материала режущей части инструмента приведены в [2, 3]. Режущий инструмент необходимо выбирать по соответствующим стандартам и справочной литературе в зависимости от методов обработки детали. Основные типы режущих инструментов и схемы их изображения приведены в [2, 3] В пояснительной записке необходимо обосновать выбор материала режущей части инструмента, описать форму режущей пластины и способ ее крепления к державе, и указать основные углы резания. Мерительный инструмент, применяемый для контроля размеров на технологических операциях, должен способствовать повышению производительности труда контролера и станочника, создавать условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости. В единичном и серийном производстве чаще всего применяется универсальный измерительный инструмент (штангенциркуль, штангенглубомер, микрометр, угломер и т.д.) В крупносерийном и массовом производстве рекомендуется применять предельные калибры (скобы, пробки, шаблоны и т.д.) Основные универсальные контрольно-измерительные инструменты и приборы и их техническая характеристика приведена в [3]. В расчетно-пояснительной записке необходимо обосновать метод контроля и привести краткую техническую характеристику измерительного инструмента или контрольного приспособления на данную технологическую операцию. 4 Графическая часть Графическая часть включает 6-7 листов формата А4-А3 и состоит из чертежа детали 1 лист, заготовки 1 лист; операционных наладок – 3-4 листа; чертежа приспособления - 1 лист. Рабочий чертеж детали выполняется после его изучения, анализа и отработки на технологичность. Количество изображений (видов, разрезов, сечений) на 40

чертеже должно быть минимальным, но вместе с тем достаточным для полного представления о детали. Чертеж детали должен содержать все данные, необходимые для ее изготовления и контроля. На чертеже детали должны быть указаны технические требования, которые располагаются на поле чертежа над основной надписью, если они не могут быть выражены на чертеже графическим способом. Оформление чертежа производится на формате АЗ и должно соответствовать ЕСКД. Чертеж заготовки разрабатывается на основании чертежа детали с учетом припусков и допусков на обработку в том же масштабе, который принят для изображения детали. Контур заготовки вычерчивается сплошными линиями. Контур детали выполняется штрих-пунктирной линией, наглядно показывая наличие припусков на обработку. На чертеже заготовки (поковка, штамповка, отливка) указывается материал, термообработка и твердость, допустимые остатки заусенцев, уклоны, допускаемая глубина внешних дефектов, отклонения формы и т.д. Операционные наладки выполняются в произвольном масштабе на формате АЗ. На листах должны быть представлены все виды механической обработки, используемые в разработанном технологическом процессе. При этом нужно приводить наиболее интересные и трудоемкие операции технологического процесса. На операционных наладках заготовка изображается в положении ее обработки. Стрелками показываются направление движения детали и подача режущего инструмента. Обрабатываемые поверхности выделяются красным цветом. На всех обрабатываемых, на данной операции поверхностях проставляются размеры с допусками и шероховатостью в соответствии с рекомендациями в [3]. Нумерация обрабатываемых поверхностей производится по часовой стрелке арабскими цифрами в окружностях диаметром 6…8 мм, располагаемых на продолжении размерной линии. На эскизах способ закрепления заготовки, базовые поверхности и базовые элементы приспособлений обозначаются с помощью условных символов, приведенных в [2, 3]. Для каждого перехода приводятся режим обработки и схема режущего инструмента, которые сводятся в таблицы, размещаемые на свободном поле операционной наладки. Схема режущего инструмента в таблице располагаются в рабочем положении по отношению к обрабатываемой поверхности. Эскизы изображения режущих инструментов приведены в [2]. Сборочный чертеж приспособления выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД. Контуры заготовки на чертеже приспособления вычерчиваются тонкой линией. На чертеже указываются габаритные и присоединительные размеры приспособления, а также размеры рабочих элементов (поршни, штоки, рычаги и т.д.). На приспособление составляется спецификация. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. - М.: Машиностроение, 1979. Т.1. -728 с. 2. Долматовский Г.И. Справочник технолога по обработке металлов резанием.3-е изд. - М.: Машгиз, 1962. -236 с. 41

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. - 3-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1973.Т.1. 694 с.: Т.2.-568 с. 4. Егоров М.Е. Технология машиностроения: Учебник для 42аш. Вузов и фак. /Под общ .ред. М.Е. Егорова. 2-е изд., доп. – М.: Высшая школа, 1976.-534 с. 5. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение, 1985. 512 с. 6. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. -Минск: Высшая школа, 1983. -256 с. 7. Режимы резания металлов: Справочник/Под ред. Ю.В. Барановского. - 3-е изд. -М.: Машиностроение. 1972.- 407 с. 8. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Ч.1. Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. -М.: Машиностроение, 1974.- 416 с. 9. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Ч.2. Зубодолбежные, горизонтально-расточные, резьбонакатные и отрезные станки. -М.: Машиностроение, 1974. -200 с. 10. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках. -М.: Машиностроение, 1974. -203 с. 11. Нормативы режимов резания и времени на точение, фрезерование, сверление, зенкерование, и развертывание цветных металлов. -М.: НИАТ, 1973. -203 с. 12. ГОСТ 3.1105-84 ЕСТД. Правила оформления документов общего назначения. -М., 1984. 23. ГОСТ 3.1119-83 ЕСТД. Общие требования к комплектности и оформлению комплектов на единичные технологические процессы. -М., 1985. 14. ГОСТ 3.1120-83 ЕСТД. Общие правила отражения и оформления требования безопасности труда в технологической документации. -М., 1985. 15. ГОСТ 3.1404-86. ЕСТД. Формы правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием. - М., 1987. 16. ГОСТ 3.1702-79 ЕСТД. Правила записи операций и переходов. Обработка резанием. -М., 1981.

42

Приложение А ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ И ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Вал ступенчатый

Шлицевой вал-шестерня

Зубчатое колесо

Типовые детали Вал-шестерня со шлицами

Вал

Шестерня

Без термообработки

Поверхностная закалка

Улучшение

-

+

+

-

+

Черновая токарная обработка. Токарные полуавтоматы П12П. 1711, 1722. 1А730

+

-

+

+

-

+

Термическая обработка-улучшение

+

Улучшение

Улучшение

+

Поверхностная закалка

Поверхностная закалка

Фрезерование торцов и зацентровка. Фрезерноцентровальные полуавтоматы МР-76; МР-71

Содержание операций. Оборудование

Без термообработки

Без термообработки

Термообработка

+

-

+

+

+

Чистовая токарная обработка. Токарные полуавтоматы 1712П, 1722, 16К20Т1

-

+

-

+

-

+

Предварительное шлифование. Круглошлифовальные станки ЗА130; ЗА15ЭУ

+

+

+

+

+

+

Фрезерование шпоночных пазов. Консольнофрезерные станки 6М81Г; вертикальнофрезерные 676, 6М12П.

-

+

-

+

Фрезерование шлицев. Шлицефрезерный станок 5313.

-

+

-

+

Фрезерование цилиндрических зубьев. Зубофрезерные станки 5К32П; 53АЗО.

-

+

-

+

Долбление зубьев наружного или внутреннего зацепления. Зубодолбежные станки 5В12; 5М14.

-

+

-

+

43

Снятие заусенцев, фасок на торцах зубьев. Фрезерный станок с ЧПУ. Фрезерование резьбы. Резьбофрезерные станки КТ-45

-

+

Шевингование зубьев. Зубошевинговальный станок 5702А.

-

Термическая обработка шеек и зубьев.

+

Шлифовальная-исправление центров. Центрошлифовальный станок ЗА920.

-

+

-

+

-

+

+ +

+

+

Шлифование зубьев (шлицев). Зубошлифовальный станок 5В833 (Шлицешлифовальный 345). Калибровка резьбы и зачистка заусенцев.

-

+

+

-

+

+ +

Обкатка зубьев. Контрольно-обкатной станок 5А720К. Шлифование окончательное. Круглошлифовальный станок ЗМ53.

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

Промывка

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Окончательный контроль.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Примечание: знак + операция выполняется; знак - операция не выполняется.

44

Приложение В Режущий инструмент ЭСКИЗ

Наименование

Материал режущей Область применения пластины

Минералокерамика Получистовое и чисРезцы токарные про- ВОК-60, силинит-Р, товое точение чугуходные отогнутые со гексанит, безвольф- на, углеродистых, стружколомом рамовый твердый легированных сталей сплав СТИМ-ЗБ НRС=36...60 Резцы токарные ВК6М, ВК8, Т15К6, проходные изогнутые МС2210

Получистовое и чистовое точение

Резцы токарные с твердосплавными плаЧерновое и стинами для контур—""— получистовое ного точения с углом в точение плане φ = 60° Резцы токарные проходные с твердоВС10ХОМ, ВК8, Получистовое и чиссплавными неперетаВК6М, Т15К6, чиваемыми пластинатовое точение ВОК-60 ми, с углом φ = 60° Резцы токарные канавочные для наружных ВК6М, ВК8, Проточка наружных проточек под выход ВК10ХОМ, Т15К6, канавок резьбы и шлифовальТЗОК4 ного круга Резцы токарные прорезные

—""—

Резцы токарные проходные с тверВК6М, ВК8, досплавными непеВК10ХОМ, Т15К6, ретачиваемыми Т14К8, МС2210 пластинами с углом φ = 45° Резцы токарные проходные с твердосплавными непе—""— ретачиваемыми пластинами с углом φ = 95°

45

—""—

Черновая и получистовая обработка

—""—

Резцы токарные проходные с тверВК6М, ВК8, досплавными непеВК10ХОМ, Т15К6, ретачиваемыми Т14К8, МС2210 пластинами с углом φ = 90°

—""—

Резцы токарные с твердосплавными неперетачиваемыми пластинами для обработки глухих отверстий диаметром от 22 мм. ГОСТ 20874-75

То же

Черновое и получистовое растачивание

Резцы токарные расточные для сквозных отверстий ГОСТ 20874-75

—""—

Чистовое растачивание

Резцы токарные расточные для глухих отверстий

—""—

—""—

Резцы токарные резьбовые для метрической резьбы с твердосплавными пластинами, перетачиваемые

—""—

Нарезание профиля червяков, метрических резьб

Резцы токарные резьбовые для наружной метрической резьбы

—""—

—""—

46