Проектирование технологического процесса механической обработки детали «Крышка»

      Новосибирский Государственный Аграрный Университет

Инженерный  институт

Кафедра технологии машиностроения 
 
 
 
 

Контрольная работа 

по дисциплине «Основы технологии машиностроения» 

Проектирование  технологического процесса

механической  обработки детали  «Крышка»             

Вариант №14 
 
 

                                                     Выполнил студент 

                                                                Проверил: Перфилов М.Е. 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2011

Содержание 
 

1. Анализ  исходных данных и выбор заготовки
2. Разработка технологического маршрута обработки заготовки
3. Определение межоперационных припусков на обработку
4. Назначение режимов резания (по нормативам)
5. Определение норм времени на обработку
6. Оформление технологической документации
7. Описание установочного приспособления
8. Описание режущего инструмента
9. Описание контрольно-измерительного прибора или инструмента
10. Литература

1. Анализ  исходных данных и  выбор заготовки.

Материал  данной детали – Стал 45  ГОСТ 1050 - 74.

   Степень точности обработки данной детали равна 10 квалитету.

   При разработке отдельных операций выполняют  следующие работы: выбирают базы, разбивают операции на отдельные переходы, выбирают режущий и измерительный инструмент; выбирают необходимые приспособления; назначают режим резания; подсчитывают штучное время; определяют разряд квалификации рабочего.

   Основными особенностями индивидуального  производства является: широкая и разнообразная номенклатура изготовляемых изделий, отсутствие повторяемости операции, широкая универсальность оборудования, приспособлений и инструмента.

Выбор вида заготовки зависит от конструкционных форм детали, их назначения, условий работы в собранной машине, используемых напряжений, типа производства.

     Анализируя чертеж данной детали и ее материал, приходим к выводу, что целесообразно получить заготовку из проката, либо свободной ковкой.

       Ковкой  достигается не только требуемая  форма поковки, но значительно улучшаются ее первоначальные свойства и структура.

       Заготовки в виде поковок, изготавливаемых ковкой, применяются дл: деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение и кручение и имеющих в разных своих частях значительную разницу в поперечных сечениях. При изготовлении поковок стремятся получить конфигурацию заготовки, приближающуюся к очертанию детали.

       Заготовки,      полученные      методом      ковки,      имеют      повышеннь механические свойства по сравнению с отливкой.

Вместе с тем, чтобы сравнить экономическую целесообразность получения заготовки ковкой, приводится сравнение кованой заготовки заготовкой из про

ката для того, чтобы определить коэффициент использования материала (КИМ) для каждого метода. Данный коэффициент является интегральным показателем, определяющим себестоимость изготовления заготовки в условиях рассматриваемого типа производства. Определяется ( следующим образом:

КИМ= V_д/V_з,

       где V_д – объем детали, рассчитываемый при разделении детали на элементарные объемы (цилиндры, конусы, призмы и т.д.),

       V_з – объем заготовки, определяемый аналогично.  

2. Разработка  технологического маршрута обработки заготовки.

      Составление маршрута обработки заготовки (порядка  следования операций по ходу технологического процесса) определяется следующими положениями:

      - операции назначаются согласно  конструктивным формам, размерам  детали и типу производства,

      - сначала обрабатываются поверхности,  которые будут базами для последующей обработки,

      - после обработки базовых поверхностей  обрабатываются поверхности, с  которых снимают наибольшие слои  металла, 

      - отделочные операции располагают  в конце маршрута обработки.

      Типовые методы обработки валов, втулок, зубчатых колес в зависимости от требуемой степени точности приводятся в таблицах справочных изданий (Приложение УМ ТП). Согласно приведенным примерам, технологический маршрут обработки заготовки можно представить следующим образом: 
 
 
 

3. Определение межоперационных  припусков на обработку.

       Припуски  на размеры заготовки назначают по справочным таблицам. Припуски на обработку заготовок, изготавливаемых свободной ковкой, зависят от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки.

       Размеры заготовки из проката определяются с учетом необходимых припусков  на обработку поверхностей детали, ограничивающих габаритные размеры: наибольший диаметр и длину в зависимости от точности изготовления детали.  Припуски на обработку выбираются из таблиц приложения Справочно-методического руководства по проектированию технологических процессов обработки деталей резанием. Припуск на чистовое точение равен 2мм, на черновое точение - 6мм. Припуск на чистовое подрезание торцов равен 8 мм, на черновое – 4 мм на сторону. Таким образом, размеры заготовки из проката будут равны: диаметр 120мм (детали) +8мм = 128м, принимаем 128мм, длина 130мм (детали) + 16= 146мм; принимаем 146мм. КИМ для заготовки из проката будет определяться:

Объем детали: V₁+V₂+V₃-V₄-V₅ = πd₁²/4*L₁+πd₂²/4*L₂+ πd₃²/4*L₃-πd₄²/4*L₄-πd₅²/4*L₅=

=π*80²/4*40+ π *120²/4*40+ π *80²/4*50- π *45²/4*40-

-π *24.75²/4*90=407960мм³

Объем заготовки: π *d²/4*L=π*82²/4*130=686184мм³

       КИМ равен 407960/686184=0,59.

       Можно считать, что при величине КИМ, меньшей 0,5, метод получения заготовки из проката будет нерациональным, и необходимо использовать более точный метод получения заготовки, - свободную ковку, либо литье. Для определения габаритов заготовки необходимо назначить общие припуски на поковку по таблицам справочного пособия. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры заготовки:

       D_p=D_ном+Z₀,

       где: D_p – расчетный диаметр заготовки, мм,

  D_ном – номинальный диаметр обрабатываемой поверхности детали, мм,

       Z₀ – общий припуск на обработку на диаметр, мм.

       L_р ⁼ L_д + Z₀,

       где L_р - расчетный линейный размер обрабатываемой поверхности заготовки, мм,

       L_д- номинальный линейный размер обрабатываемой поверхности детали, мм.

Тогда общая длина заготовки будет  равна:

L_з= L_д+ Z₁+ Z₂=130+16/2+16/2=146mm. 

   Определим диаметр поверхности 2:

   D₈₀=80+8=88mm.

   Диаметр поверхности D₈₀:

   D₈₀=80+8=88mm.

   Диаметр поверхности D₁₂₈:

   D₁₂₈=120+8=128mm.

     Длина цилиндров диаметром    88, 88, 128 мм равна:

   L₈₈= L₈₈+ Z₃+ Z₄=40+8=48mm,

     L₁₂₈= L₁₂₈ +8=40+8=48мм,

   L₈₈= L₈₈ +8 =50+8=58мм. 

       Предельные  отклонения на размеры заготовки определяем по нормативам [3].

       Допуски на размеры заготовки:

            88^+о,7_-0,4 ;      128^+o,7_-0,4;     88^+о,7_-0,4 ;L₈₈=58^+0,6_-0,4; L₁₂₈=48^+1,3_-0,7 ;

   L₈₈=58^+0,6_-0,4. 

       Определение КИМ для заготовки:

   V₃=V₁+V₂+V₃=200960+452160+251200=904320мм³.

            Отсюда:              КИМ=686184/904320=0,75. 

4. Назначение  режимов резания.

       Резание материалов заключается в том, что  с заготовки снимают часть  металла – припуск, придают детали необходимые форму, размеры и чистоту поверхности.

       Режим резания металла включает в себя следующие элементы: глубина резания t в мм; подача S в мм; скорость резания V в м/мин, число оборотов шпинделя станка n в об/мин, число проходов i.

       Режим резания назначают, исходя из механических свойств обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента, величины припуска на обработку, технических требований к чистоте обрабатываемой поверхности детали, паспортных данных станка, на котором обрабатывают деталь.

       Выбор режимов резания:  

       Операция (010) – Токарная.

       Установ А. Патрон токарный самоцентрирующий трехкулачковый 7100 ГОСТ 2675-80.

   Переход 1: Подрезать торец 1в размере 8мм 

   t=2мм;  i=4;  S_ct =0,5ММ/ОБ -ручная; V=89m/mиh; n=710об/мин;

   (Резец  проходной упорный правый Т5К10, Штангельциркуль ШЦ-11 ГОСТ 166-80)

   Переход 2: Подрезать торец 2 в размере 8мм 

   t=2мм;  i=4;  S_ct =0,5ММ/ОБ -ручная; V=89m/mиh; n=710об/мин;

   (Резец  проходной упорный правый Т5К10, Штангельциркуль ШЦ-11 ГОСТ 166-80)

    Переход 3:Точить наружную поверхность 3 с d=88 до d=80 длиной 50мм.

   t=2MM; 1=4; S_ct =0,9MM/O6 -ручная; V=84м/mиh; n=710об/мин;

    (Резец проходной упорный правый Т5К10, Штангельциркуль ШЦ-11 ГОСТ 166-80).

   Переход 4: Точить наружную коническую поверхность 3 с уклоном 5⁰ длиной 30мм.

t=2MM;  i=2;  S_ct =0,7MM/O6 -ручная;  V=44,6m/mиh;  n=210об/мин; 

(Резец  проходной упорный правыйТ5К10).

Переход 5: Центровать торец 1     5мм.

t=4MM;       i=l;       S_CT =0,15мм/об -ручная;       V=26,7m/mиh;       n=710об/мин; (Центровочное сверло 5мм).

Переход 6: Сверлить сквозное отверстие 28,25мм.

t=12мм; i=l; Sст=O,11мм/об; VP=40M/MИH; n=710об/мин;

(Сверло  спиральное ).

Переход 7: Точить фаску 7 в размере 2*45°.

t=2MM; i=l; Sст=pyчн.; n=150об/мин; V =20м/мин.

       Установ В. Патрон токарный самоцентрирующий трехкулачковый 7100 ГОСТ 2675-80.

Переход 1¹: Подрезать торец 1 в размере 8,0мм по длине, черновое. Глубина резания t=2мм, количество проходов i=2, подача S_ct=0,5mm/oб, скорость резания определим по справочной таблице с учетом поправочных коэффициентов V_ф=165м/мин, частота         вращения шпинделя n_р=1000*V/πd=491 об/мин, где d - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм.  По расчетной частоте вращения n_р определяем ближайшую меньшую или равную частоту вращения  шпинделя, указанную в паспор станка, n_ф ≤ n_р, n_ф=480об/мин; V_ф =159м/мин.

   Переход 2: Подрезать торец 2 в размере 8мм 

   t=2мм;  i=4;  S_ct =0,5ММ/ОБ -ручная; V=89m/mиh; n=710об/мин;

   (Резец  проходной упорный правый Т5К10, Штангельциркуль ШЦ-11 ГОСТ 166-80)

   Переход 3: Расточить поверхность 3 в размере  45мм.

   t=2мм; i=8; S=0,08MM/O6; VP=160M/MИH; nр=1750об/мин; nф=1200об/мин; Vф =109м/мин.

   (Резец  расточной Т5К10 ГОСТ 18877-73, Штангельциркуль  ЩЦ-11 ГО< 166-80).

   Переход 4: Точить фаску внутреннюю 4 в размер 2*45°.

   t=2мм; i=l; Sст=pyчн.; nф =1200об/мин; Vф =113,5м/мин.

   (Резец  расточной Т5К10 ГОСТ 18877-73, Штангельциркуль ШЦ-11 ГО' 166-80).

   Переход 5: Нарезать резьбу на длину 90мм.

   n-10об/мин; S-ручная; V=0,37м/мин. 

5. Определение норм времени на обработку.

       Производится  в соответствии с технологическими возможностями оснастки, режущего инструмента, станочного оборудования, правильной организации рабочего места, исходя из принятого индивидуального характера производства.

       Основным  временем при обработке на металлорежущих станках считается то время, в течение которого изменяются форма и размеры заготовки в результате снятия стружки.

       Основное (машинное) время в общем виде определяют по формуле :

       T_о = (L/n·S)·i, мин ,² 

       где L - длина обрабатываемой поверхности детали с учетом врезания и перебега, мм;

       i – число проходов, необходимое для снятия припуска на обработку;

       n – число оборотов шпинделя станка, об/мин;

       S – подача, мм/об.

            Установ А.

       Переход 1: Расчет основного времени. Расчетная  длина обрабатываемо заготовки: L=130/2+3,5мм=68,5мм.

       h-3,5 -значение величины врезания и  пробега.

       Т₀=67/480*0,5*2=0,14 мин. Тв=0,68+0,1мм=0,78мин.

       Переход 2:Т₀=0,21 мин, Тв=0,1 мин.

       Переход 3: Т₀=0,12мин, Тв=0,7мин.

       Переход 4: Т₀=0,25мин, Тв=0,1мин.

       Переход 5: Т₀=0,12мин, Тв=0,7мин.

       Переход 6: Т₀=0,08мин, Тв=0,5мин.

       Переход 7: Т₀=2,05мин, Тв=0,5мин.

       Установ В.

       Переход 1: Т₀=0,38мин, Тв=0,1мин.

       Переход 2: Т₀=0,4мин, Тв=0,7мин.

       Переход 3: Т₀=0,49мин, Тв=0,7мин.

       Переход 4: Т₀=0,22мин, Тв=0,7мин.

       Переход 5: Т₀=0,46мин, Тв=0,03мин.

       Определение технической нормы времени производится по формуле:

       Т_шт = Т_о + Т_в + Т_обс + Т_п,

       Где Т_о – время, затрачиваемое на обработку детали,

       Т_в – время, затрачиваемое на установку, выверку и снятие детали, установку числа оборотов и подач, включение и выключение вращения шпинделя, подач, снятие размеров, поворот резцедержателя и др.,

       Т_обс – время, затрачиваемое на техническое и организационное обслуживание рабочего места, составляет 3 – 8% от Т_оп (оперативного времени), Т_оп = Т_о + Т_в,

       Т_п – время регламентированных перерывов, равно 4 – 9% от Т_оп.

       В общем случае,

       Т_шт = Т_оп {1 +( К₁ + К₂)/100}, мин.

       Основное  время на операцию определяется суммированием  времени обработки по переходам:

       Т_о = ΣТ_0¡.=0,14+0,21+0,12+0,25+0,12+0,8+2,05+0,38+0,4+0,49+0,22+0,46=

       =6,04мин.

       Т_в, аналогично = ΣТ_в¡.=0,78+0,1+0,7+0,1+0,7+0,5+0,5+0,1+0,7+0,7+0,7+

       +0,3=6,28мин.

       Т_шт = (ΣТ_0¡.+ ΣТ_в¡.){1+(10)/100} = (6,04+6,28){1+(10)/100}=12,32*(1+0,1)=

       =13,55 мин. 

6. Описание  установочного приспособления.

       Перечень  и основные характеристики использованных установочных приспособлений:

       Самоцентрирующий  трехкулачковый патрон 7100 ГОСТ 2675-80 приводится в действие от малого конического колеса, вращающего большое коническое колесо, с обратной стороны которого имеется торцевая резьба. В пазах патрона перемещаются одновременно три кулачка.

       Движение  кулачков в радиальном направлении  корпуса патрона позволяет установить и закрепить точно по оси шпинделя заготовку с цилиндрической наружной или внутренней поверхностью. Трехкулачковые патроны для передачи движения кулачкам снабжены пневмоцилидрами или пневмокамерами.

       Сверление на токарном станке выполняется вручную путем подачи пиноли задней бабки вместе со вставленным в нее инструментом. В заднюю бабку вставляют патрон, в котором зажимают сверло. Иногда осуществляют механическую подачу сверла.

       Для обтачивания конусов корпус задней бабки сдвигают винтом относительно плиты в поперечном направлении. Также точить конические поверхности можно поворотом верхней каретки суппорта и ручной подачей верхних салазок. 
 

7. Описание режущего  инструмента. 

       Выбор режущего инструмента, его вида, конструкции  и размеров в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точности обработки и качеством обрабатываемой поверхности заготовки.

       Материал  режущей части резцов для черновой обработки – Т5К10 (титановольфрамовый твердый сплав). Данный сплав состоит из: 5% карбидов титана;10% кобальта; 85% карбида вольфрама.

       Сплав относится к группе сплавов ТК, применяемых при обработке стальных деталей. С увеличением содержания кобальта сплавы становятся менее хрупкими, их прочность при изгибе увеличивается. Поэтому сплавы с большим содержанием кобальта используют при черновой обработке.

       Материал  режущей части резцов для чистовой обработки – Т15К6 (титановольфрамовый сплав). Сплавы с меньшим содержанием кобальта применяются при чистовой обработке.

       Материал  режущей части сверла, зенкера - Р6М5 (быстрорежущая сталь).

       Выбор типа резца по конструкции:

• Резцы подрезные  применяются для подрезания торцов, уступов.
• Резцы проходные отогнутые и упорные применяются для чернового и чистового обтачивания, при котором снимают слой с необходимой глубиной резания.
• Отрезные резцы служат для отрезания заготовок на части и для протачивания кольцевых канавок.
• Резьбовые резцы (наружные и внутренние) служат для нарезания резьбы (наружной или внутренней).

       8. Описание контрольно-измерительного прибора или инструмента.

А) Штангенциркуль – универсальный измерительный  инструмент, предназначен для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, глубины, толщины и т. д. с точностью до 0,1 мм.