Технология машиностроения

Ковка — обработка металла давлением, посредством которой металл в нагретом состоянии уплотняется, сращивается и получает желаемую форму. Область применения ковки — мелкосерийное и единичное производство.

Достоинства ковки:

- высокие механические свойства металла;

- возможность получения крупных поковок массой 250 и более тонн, длиной 10 и более метров;

- сравнительно невысокие усилия деформирования при изготовлении крупных по массе поковок;

- применение универсальных машин и универсального инструмента приводит к уменьшению затрат при изготовлении различного типа поковок.

Недостатки  ковки:

-  низкая производительность процесса.

-  большие напуски на поковках.

-  большие припуски и допуски, что вызывает большой объем механической обработки.

Изготовление  из прутка согласно тех. требований чертежа  допускается изготавливать из круга . Согласно ГОСТ 4543-71 прокат горячекатанный , обычной точности прокатки по ГОСТ 2590-2006 из стали 40ХН2МА-Ш,  диаметром 180 мм.

Учитывая все  вышеперечисленное, целесообразно использовать металлургический прокат. Выбираем метод получения заготовки пруток Ø180х316 мм

 

2.3. Проектирование  маршрута обработки. Анализ вариантов базирования. Выбор оборудования

 

При выборе маршрута обработки детали необходимо учитывать следующие факторы: тип производства, конфигурация, размеры детали и требования к точности обработки.

А так же необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

1. На первых операциях  целесообразно обрабатывать поверхности,

которые в дальнейшем будут  базовыми.

2. Последовательность обработки  определяется выявленными ранее  этапами обработки.

3. При невысокой точности  исходной заготовки технологический

процесс следует начинать с предварительной обработки  поверхностей, имеющих наибольшие припуски. В дальнейшем обрабатывают менее точные, а затем и более точные поверхности.

4. Операции обработки  поверхностей, имеющих второстепенное

значение и  не влияющих на точность основных размеров детали, как правило, выполняют в конце технологического процесса до операций окончательной обработки ответственных поверхностей.

5. Легко повреждаемые  поверхности (наружные резьбы, шлифован-

ные поверхности) обрабатывают на заключительном этапом технологического процесса.

6. На стадиях окончательной обработки устраняют погрешности,

возникающие при  предварительной обработке, и обеспечивают требуемые точность и качество поверхностного слоя детали. 

7. Поверхности, связанные точностью относительно положения осей следует обрабатывать при одной установке.

8. В условиях серийного производства, как правило, применяют универсальные станки и станки с ЧПУ.

Для изготовления данной детали используются:

- токарный станок с ЧПУ DMG СТХ510ecoV3;

- универсально-фрезерный с ЧПУ DMU 125 FD duoBLOCK;

-зубофрезерный 53А20В

- круглошлифовальный 3Б151.

Характеристики  станков сЧПУ представлены Приложении

Предварительно предлагается следующий маршрут обработки детали “Фланец шлицевой”. Таблица 2.3.1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.3.1.1. Предлагаемый маршрут обработки детали

№ операций	Содержание операций	Операционный  эскиз                        ( с перечнем режущего* и мерительного инструмента) *режущий инструмент фирмы KORLOY (Корея) и Mitsubishi (Япония);	Оборудование, приспособление
1	2	3	4
005	Заготовительная Отрезать заготовку  в размер 316 мм	Штангенциркуль  шцII-250-0,1 ГОСТ166-89	Ленточнопильный станок РР-302
010	Контрольная 1. Проверить заготовку внешним осмотром. 2. Проверить  сопроводительную документацию на соответствие материала
015	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать  торец «как чисто» 3. Центровать отверстие	Резец подрезной Сверло центровочное Ø5 ГОСТ14952	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон
020	Токарная 1. Установить, закрепить 2. Поджать заготовку  центром. 3. Точить пов.1 Ø100 на длину 285 мм с подрезкой  фланца, выдерживая размер 31 мм и   шероховатость Ra12,5 Контроль БТК	Резец проходной  черновой; Резец проходной  чистовой;     Образец шероховатости Ra12.5  ГОСТ 9378 Штангенциркуль  ШЦ-I-300-0,05 ГОСТ166-89	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон;  Задний центр
025	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать  торец –пов 2, выдерживая шероховатость Ra12,5 3. Сверлить отверстие –пов.3 Ø20 на длину 160 мм с учетом конуса сверла 4. Рассверлить   отв. Ø20 до Ø32мм 5.Притупить  острую кромку по Ø32, Ø100мм Контроль БТК	Резец подрезной Сверло Ø20; Сверло Ø32;   Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; Образец шероховатости Ra12,5 ГОСТ 9378	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые
030	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать  торец в размер 315 мм, выдерживая  размер 30 мм (по фланцу) и шероховатость Ra12,5 3. Центрировать отверстие Ø5 4. Сверлить отверстие  Ø20 на проход 5. Рассверлить  отверстие Ø20 до Ø32 мм на проход 6. Точить торец  фланца до Ø179мм (180-1мм) с образованием радиуса R2,5 7. Притупить  острые кромки по Ø32, Ø179 мм Контроль БТК	Резец подрезной;  Сверло центровочное Ø5 ГОСТ14952; Сверло Ø20 Сверло Ø32 Резец проходной  чистовой   Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; Образец шероховатости Ra12,5 ГОСТ 9378;	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые
035	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать  торец пов.6 3.Точить контур  детали (Пов.7 предварительно), выдерживая размеры 71мм (черт.149-черт.78), Ø48; 25; Ø60; R4; R6; R10; R2,5; угол 30º и 45º Контроль БТК	Резец проходной; Резец проходной чистовой   Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228 Угломер ГОСТ 5378 Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; Образец шероховатости Ra12,5 ГОСТ 9378	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые
040	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать торец фланца, выдерживая 22h11 и шероховатость Ra1,25 3. Расточить внутренний контур пов. 10, выдерживая размеры: 63Н11 (+0,19); R10; угол 30°; 97мм; Ø50; R6; Ø40 на длину 55 мм (черт. 75-черт.20) 4. Центровать 3 отверстие Ø16Н7(+0,018) 5. Сверлить 3 отверстия Ø15,8 под Ø16Н7(+0,018) 6. Расточить  3 отверстия  Ø15,8 до Ø16Н7(+0,018) Контроль БТК	Резец подрезной Резец расточной  черновой; Резец расточной  чистовой Сверло центровочное Ø5 ГОСТ14952; Сверло Ø15,8 Резец расточной (для Ø16Н7)   К-скоба 22h11ГОСТ16775; Образец шероховатости Ra12,5 ГОСТ 9378; Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228; Угломер цеховой; Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; К-пробка 16Н7 ПР/ НЕ ГОСТ 14810.	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые специальные
045	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Подрезать торец, в размер 305 мм (черт.295+черт.10), выдерживая 25 мм. 3.Расточить Ø32 до Ø40Н7, выдерживая размер 20 мм-пов.12. 4.Расточить  канавку R2,5 пов.13, выдерживая R0.6; 9 мм 5.Расточить  фаску 2,5±0,5х30° 6.Точить фаску  30° Контроль БТК	Резец подрезной Резец расточной  черновой; Резец расточной  чистовой   Штангенциркуль  ШЦ-I-500-0,05 ГОСТ166-89; Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; К-пробка 40Н7 ПР/ НЕ ГОСТ 14810. Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228; Угломер ГОСТ 5378	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые специальные
050	Токарная 1. Установить, закрепить. 2. Точить пов. 16, 17, выдерживая размеры Ø75f9, 90; R0,4; R10 и шероховатость Ra0.63 3. Точить канавку  пов. 18, выдерживая 3,3Н12; Ø71h8 и шероховатость Ra1.25 Контроль БТК	Резец проходной чистовой; К-скоба 75f9 ГОСТ16775; Линейка ГОСТ 427 Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228; Образец шероховатости  Ra1,5и 0,63 ГОСТ 9378; Лупа просмотровая  ГОСТ 25706; К-скоба 71h8 ГОСТ16775;	СТХ 510ecoV3; 3-х кулачковый  патрон; Кулачки сырые специальные
055	Фрезерная 1. Установить, закрепить приспособлении. 2. Фрезеровать контур фланца пов.19, выдерживая размеры: R88 (черт.Ø140/2 + черт.R18) 3. Фрезеровать  онижение вокруг бобышек, выдерживая размеры: 10мм, R10, Ø36. 4.Фрезеровать  фаску пов. 21: 2,5±5 х 30º 5. Фрезеровать  фаску пов.21 1,2+0,5 х 45° Контроль БТК	Фреза концевая Ø30R0.3; Фреза торцевая Ø40R1; Фреза торцевая Ø40R10; Фреза фасочная;   Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 ГОСТ166-89; Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228; Угломер ГОСТ 5378	DMU 125 FD duoBLOCK; Специальное приспособление
060	Слесарная 1. Установить, закрепить. 2.Зачистить заусенец после механической обработки. 3.Зачистить  следы переходов 4.Припилить R2,5(±0,3) по фланцу 5.Припилить  фаску 1,2х45◦ Контроль БТК	Шкурка шлифовальная ГОСТ 5009; Напильник ГОСТ 1465;     Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228 Фаскомер цеховой;	Тиски ГОСТ4045
065	Зубофрезерная 1. Установить, закрепить. 2. Нарезать шлицы, выдерживая размеры: m=3, z=22, Sd=4,71(-0,06;-0,12), d=66, шероховатость Ra 2,5.	Фреза специальная червячная модульная; Зубомер ГОСТ 6512; Калибр для  шлицев; Штангенциркуль  ШЦ-I-150-0,05 Образец шероховатости  ГОСТ 9378	53А20В Кондуктор
065	Слесарная 1. Установить, закрепить. 2. Припилить  острые кромки после нарезания  зубов шлиц 3.Снять фаски 0,4х45◦	Напильник ГОСТ 1465; Надфиль ГОСТ 1513; Фаскомер цеховой	Тиски ГОСТ 4045
070	Токарная 1. Установить, закрепить 2. Полировать R0,5(±0,2), выдерживая шероховатость Ra0,63 3.Полировать R0,6(±0,2), выдерживая шероховатость Rz20	Образец шероховатости  ГОСТ 9378; Шаблон радиусный  №1 ТУ 2-034-228	16К20 3-х кулачковый  патрон ГОСТ 2675
075	Шлифовальная 1. Установить, закрепить. Шлифовать пов-ти согласно чертежу.	Круг шлифовальный ГОСТ2424; Микрометр МК50-1 ГОСТ6507; Образец шероховатости  ГОСТ 9378; Лупа просмотровая  ГОСТ 25706;	3Б151
080	Контрольная
085	Промывочная Промыть органическими  веществами
090	Маркировочная Маркировать на бирке	Нитки; картон.
095	Консервация
Склад готовых деталей

 

Деталь «Фланец шлицевой» имеет развитые цилиндрические и торцовые поверхности для закрепления и базирования в 3-х кулачковом токарном патроне. Целесообразно использовать ось детали как двойную направляющую базу. А торец в качестве опорной. Предлагаемая схема базирования представлена на рисунке 2.3.1.1

 

Рисунок 2.3.1.1 Схема базирования на токарных операциях.

При данной схеме  базирования погрешность базирования  радиальных размеров

будет равна 0, а  осевых, заданных от торца, будет равна  допуску на размер

Для фрезерной  операции, целесообразно использовать схему базирования по отверстиям, ранее открытым в токарной операции. Рисунок 2.3.1.2. Схема базирования на фрезерной операции.

Рисунок 2.3.1.2. Схема  базирования на фрезерной операции.

 

2.4. Определение  режимов резания

 

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

Следует помнить, что элементы режимов обработки  находятся во взаимной функциональной зависимости, устанавливаемой эмпирическими формулами.

Рассчитаем режимы резания  для растачивания отверстия Æ40 .

Исходные данные:

1. Диаметр отверстия 40мм.
2. Державка резца В´Н 16´25.
3. Глубина резания t=0,5мм
4. Подача S=0,1мм/об.
5. Чистовое точение.
6. Радиус при вершине резца r=0,5мм.

Скорость резания определим  по формуле:

    (2.4.1)

 

где

Т- среднее значение стойкости  режущего инструмента при одноинструментальной обработке (60мин);

 -постоянный коэффициент (420) [19];

x, y, m – показатели степени (x=0,15, y=0,2, m=0,2) [19];

S-подача мм/об;

К_v- общий поправочный коэффициент;

   (2.4.2.)

где

-поправочный коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала (1)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки (0,9)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий материал режущей части резца (1)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий влияние главного угла в плане (1,2)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий влияние вспомогательного угла в плане (0,97)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине резца (1)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий влияние поперечного сечения резца (0,97)[9];

- поправочный коэффициент учитывающий вид обработки (0,9)[9];

тогда

 

 

Скорость резания

 

Сила резания Р_z

    (2.4.3.)

где

С_р - постоянный коэффициент(40) [19];

x, y, n – показатели степени (x=1, y=0,75, m=0) [19];

S-подача мм/об;

v-скорость резания;

К_р- общий поправочный коэффициент (0,9) [19];

Сила резания

 

 

Мощность резания

 

    (2.4.4.)

тогда

 

 

2.5. Расчет  норм времени на операцию

 

Рассчитать  норму штучного времени для сверлильной  операции, выполняемой на токарном станке с ЧПУ СТХ510. Производство средне-серийное. Масса детали 3,388 кг. Контролируются детали штангенциркулем ШЦ-I –125 –0,1. Режущий инструмент – сверло спиральное. Расчетная стойкость инструмента 60 минут. Основное время 1,63 мин.

По приложению 5 (Литература[2]): время на установку, снятие детали и закрепление детали Т_у.с+Т_з.о=0,244 мин.  

Время на включение  станка кнопкой равно 0,01 мин. Время  на поверку шпинделя 0,04 мин. Время  для подвода сверла к детали при обработке 0,025 мин. Тогда Т_уп=0,1 мин.

Время на измерение  детали штангенциркулем  по приложению 5 (Литература [2]): Т_из=0,26 мин.

Вспомогательное время Т_В=0,244+0,1+0,26=0,604 мин.

Оперативное время  Т_оп=0,604+1,63=2,234 мин.

Время на обслуживание (техническое) рабочего места: по приложению 5.17 (Литература [2]) t_см=5 мин.

Т_тех=1,63х5 / 60 =0,136 мин.

Время на организационное  обслуживание рабочего места: по приложению 5 (Литература[2]) составляет 1,3% оперативного времени, тогда

Т_орг=1,3х2,234 / 100 =0,029 мин.

Время перерывов  на отдых по приложению 5 (Литература [2]) П_от=6% от оперативного времени:

Т_от=2,234х6 / 100 = 0,134 мин.

Штучное время  Т_шт=1,36+0,604+0,136+0,029+0,134=2,263 мин.

Штучно калькуляционное  время:

Т_ш-к=Т_п-з/n + Т_шт, где: Т_п-з – подготовительно-заключительное время, n – количество деталей в настроечной партии.

Т_к-з=7/24 + 2,263 мин.

 

 

3. КОНСТРУКТОРСКИЙ  РАЗДЕЛ.

 

3.1. Разработка схемы СП

 

При проектировании станочного приспособления необходимо

учитывать, что заготовка должна быть правильно ориентирована относительно

рабочих органов станка, правильно базирована, надежно закреплена, а также

легко доступна для обработки.

1. Плита

2. Заготовка

3. Базирующие элементы

4. Зажимной элемент

Рисунок 3.1.1. Схема элементов приспособления

 

 

3.2. Расчёт потребных сил закрепления

 

 При расчете силы зажима считаем, что сила резания Pz направлена в самую

невыгодную с точки зрения удержания детали сторону. При этом деталь

удерживается в приспособлении только силами трения. Тогда силу зажима

определим по формуле:

Потребная прижимная сила в приспособлении определяется по формуле

     (3.2.1)

Где K – поправочный коэффициент,

M – крутящий момент от окружной силы резания, возникающей при растачивании (M=PzRр, Pz – окружная сила, Rр –плечо приложения силы относительно оси цилиндра),

D – диаметр цилиндра,

 f1– коэффициент трения поверхности изделия о призму,

 f2 - коэффициент трения между изделием и прижимом,

 α - угол призмы.

Коэффициент K определяется как:

 

K = K0 K1 K 2K3 K4 K5 K6     (3.2.2)

 

Где K0=1,5– гарантированный запас,

K1=1–чистовая обработка,

K2=1,7 –зацепление режущего инструмента,

K3=1 – постоянное резание,

K4=1,3 –гидропривод прижимов,

K5=1 – автоматическая подача,

K6=1 – момент приложен к плоской поверхности. Окончательно:

K = 1,5х1х1,7 х1х1,3х1х1 = 3,3.

Окружная сила резания:

      (3.2.3)

Где ; Ср=12,5; х=0,85; y=0,75; n=1; q=0,73; w=-0,13

t =2 мм, B=7,7 мм, Sz=0,11 мм/об, z=4,  s=0,4 х 0,11=0,44 мм/об;  D=12 мм.

 

Крутящий момент (с учетом Rр =50 мм): M=83,4х50=4170 Н.мм.

Коэффициенты  трения f1=f2=0,16. D=105 мм (размер базовой пов-ти), α= 1200.

Тогда подставляя в формулу 3.2.1 получаем

3.3. Расчёт приспособления на точность.

 

Посадка на базирующие элементы осуществляется по предварительно

обработанным  поверхностям, в качестве базирующих элементов используется

призма с  цилиндрической обработанной поверхностью.

Погрешность базирования  при установке цилиндрической детали в призму

определим по формуле:

ΔБ = К ×Тd      (3.3.1)

где К-коэффициент зависящий от угла призмы (для призмы с углом 120°

К=1,07);

Тd - допуск на диаметр, по которому происходит базирование (0,23)

тогда погрешность  базирования составит 0,246 мм.

Данная погрешность  не удовлетворяет требованиям точности обрабатываемого

размера, поэтому необходимо ужесточить допуск на поверхности для базирования. В направлении оси Y – 0,05-0,20мм. В направлении оси Х – значение Z (100-150мкм). Для угла β погрешность установки определим по формуле:

       (3.3.2)

тогда

Погрешность закрепления  детали определяем по [ 26 ]. Принимаем  ε_з =120 мкм

Погрешность базирования  при фрезеровании будет равна

0,054х1,07=0,058.

Погрешность установки  детали определяем по формуле: