Разработка ТП оптической детали типа линза

    СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ(СГГА)

    ИНСТИТУТ  ОПТИКИ И ОПТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ (ИО и ОТ) 
 
 
 

                                                                                                                                Кафедра

                                                                                                                                технологии

                                                                                                                                оптического

                                                                                                                                производства 
 

    Курсовой  проект

    «Разработка ТП оптической детали типа линза» 
 
 
 
 
 
 

    Выполнил:                                                                                                          Проверил:

                                                                                                    Канушина Л.А.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    НОВОСИБИРСК

    2011

    1.Отработка конструкции детали и чертежа на технологичность:

    Согласно  ГОСТ 18.831-73:

          Технологичность- совокупность свойств конструкции детали, проявляемых при оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке её производства, изготовления, эксплуатации и ремонте.

          1.1.По форме детали

    Оптическая  деталь ограничена сферическими и цилиндрическими поверхностями, поэтому может быть изготовлена на серийном оборудовании оптического производства. 

           1.2. По соответствию ЕСКД.

    Чертеж  детали изготовлен в соответствии с общими правилами выполнения чертежей, содержит необходимое количество видов, масштаб выбран правильно, количество размеров позволяет изготовить деталь.

        1.2.1. Посадка на диаметр должна быть проставлена в ИСО;

            х3  заменить на  f9

        1.2.2. Шероховатость рабочей поверхности должна быть Rz, а не рабочих – Ra. Установить вместо 6 и 14 соответственно ( ) и ( ).

    1.2.3. Световой диаметр обозначается О_Ø. Св. Ø заменить на О_Ø.

    1.2.4. Светопоглощение обозначается μ_А.

    1.2.5.  По категориям отступления, отношение показателя преломления ∆n_д  заменить на ∆n_е; отношение средней дисперсии

    ∆ (n_F - n_C) заменить на ∆ (n_F′- n_C′).

    1.3. По материалу.

    1.3.1. По механическим свойствам.

    Относительная твердость по сошлифованию для стекла марки Ф4: Кт = 0,7. Если     Кт ≤ 0,7, полированные поверхности следует защищать лаком от механических повреждений.

    1.3.2. По химической устойчивости.

    По  ГОСТ 13659 – 78 существует 2 вида химической устойчивости: пятнаемост и налетоопасность.

    Для стекла марки Ф4:

    -Пятнаймость 1

    -Налетоопасность  А

     1.4. По изготовлению.

    а) общая ошибка N:

    N_усл  = = 2/11 = 0,18; категория 1;

    б) относительная толщина  :

     =3/11=0,27; категория 4;

    в) относительная кривизна H/R:

    H/R=0,3/50,12=0,006; категория4

    г) допуск на толщину ∆t:

    ∆t=0,6; категория 4;

    г) чистота полировальнной поверхности:

    P= v класс, категория 3.

    2.Определение  типа производства 

    Тип производства определяется на основании  годовой производственной программы  и чертежа детали.

    Размер  партии для среднесерийного производства определяется по формуле:

                                                     q=В*Б/Ф

                Где q- кол – во деталей в партии в штуках

                       В=2000 шт - среднесерийное производство.

    Б- число дней запаса деталей годовой для мелких деталей Б=5-10

              Ф- число рабочих дней в году - выходные светские=250

                                                    q=2000*5/250=40 шт.  

    3.Выбор вида заготовки 

      Вид заготовки определяют, исходя  из конструктивной формы и  габаритов детали, требуемых качественных  характеристик материала детали, программы выпуска, сроков поставки заготовок.

    Выбранный вид заготовки должен обеспечить min себестоимость изготовлении ОД.

    Вид заготовки (прессование, штабик, дрот, кратная) выбирают с учетом минимума затрат на изготовление заданной программы.

    Выбранный вид заготовки должен обеспечить минимальную себестоимость изготовления ОД.

    Получение заготовки с малыми припусками увеличивает  сроки поставки ее стоимость, но снижаются  затраты производства на ее первичную  обработку (прессование для среднесерийного производства).

    Затраты П на получение заготовок данного  вида определяется по формуле: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.Определение  размеров заготовок 

    Заготовкой  называется тело отличающееся от готовой  продукции на величину припуска на обработку.

    Припус  рассчитывают на основание разработанной технологии изготовления данной детали, т. е. после того, как установлены виды и последовательность операции. Исходя из расчетов припусков, определяют размеры заготовок, объем и вес, потребность в стекле для изготовления заданной партии деталей, а так же расход абразивных порошков.

    Припуск на грубую шлифовку поверхности удаляется  алмазным кругом типа 12А1 на станке 3Д756.Величина припусков выбирается из таблицы 1.

    ∆гр1=0,2 (мм)

    ∆гр2=0,3 (мм)

    Припуск на среднее шлифование удаляется табличным инструментом типа Атб его величина берется из таблицы 2.

    ∆ср=0,15 (мм)

    Припуск на тонкое шлифование.

    ∆т.ш=0,1 (мм) 
 

            Размеры заготовки.

    t_заг=t₀ +∆гр1+ ∆гр2+2 ∆ср+2∆т.ш.

    t_заг=3,3+0,2+0,3+2*0,15+2*0,1=4,3 (мм)

    Д_заг=Д₀+∆Д

    ∆Д=1+0,02*11=1,22 (мм)

    Д_заг=11+1,22≈12,22 (мм) 
 
 
 
 
 

    5.Разработка маршрута обработки заготовки. 

      Маршрут- последовательность обработки с указанием предполагаемого оборудования, инструмента, мерительного инструмента и приборов. 

    Расчет  количество заготовок, необходимых  для выполнения заданной программы  на всех операциях ТП:

    Мц = М (1+0,01 Нц) = 2161                                       

    Мп = Мц (1+0,01) = 2468

    Мтш = Мп (1+0,01 Нтш) = 2552

    Мгш = Мтш (1+0,01 Нгш) = 2743  

    Коэффициент запуска: 

    Кз = Мз/М = 1,37

6. Выбор оборудования 

    Данный  выбор обусловлен:

    видом обрабатываемой поверхности с учетом формы детали

    типом производства и объемом выпуска 

    предельными значениями основных параметров (размерами  обрабатываемых заготовок и инструмента, режимами обработки и др.)

    достижимой  точностью и шероховатостью при обработке заготовок 

    6.1 Станок для грубого шлифования

         На  станках для предварительного  шлифования снимается большая  часть припуска и заготовке  придается геометрическая форма  с небольшим припуском на окончательную  обработку исполнительных поверхностей.

                      Тип станка Метало – обрабатывающий

                      Модель 3Д756

                      Размеры обрабатываемых заготовок – Ø 800 мм

                             Частота вращения стола – 5,85-29,8

                          Частота вращения инструмента – 0,26

               Диаметр инструмента – 400 мм

               Осевая  подача – 0,015-0,6

    6.2 Станок для фасетирования

                     На  станке СД – 120 снимают фаски в детали

                                Модель СД – 120

                                Размер детали, мм – Ø50

                                Частота вращения шпинделя, с -10,5; 23,3 

      6.3 Станок для ТАШ

    Тонкое  Алмазное шлифование необходимо для  шлифования данной заготовки после  грубого шлифования.

                               Тип станка Агрегатный фрезерный для двухсторонней обработки

                               Модель СТША – 400

                    Размер  заготовки - 200

                               Частота вращения шпинделя – 10,15

                               Число двойных ходов поводка - 15

          6.4 Станок шлифовально – полированный

                Полирование необходимо для полирования  поверхности заготовки для полного  снятия всех неровностей и  замазывания трещин.

                               Модель 6ШП-100

                               Диаметр заготовки (блоки) – 50-100 мм

                               Частота вращения шпинделя – 1,5;3,6

                    Число двойных ходов  поводка – 43; 61; 100 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    7.Выбор и расчет  обрабатывающего инструмента 

    Выбор типа и конструкции обрабатывающего  инструмента зависит от операции.

            Грубое шлифование.

    В оптической промышленности для обработки  плоских поверхностей на стадии грубого  шлифования используются метало обрабатываемый модернизированный фрезерный станок 3Д756, он оснащен 

    1 переход  АСМ 28/20  25 М1

    11 переход  АСМ 14/10  20 Б2

                 На станке СТША-400

    Диаметр инструмента 400мм.

    Диаметр таблетки 20 мм.

    Количество  таблеток  n = Sин *Кзап / Sтаб

                                          n = 5600*0,1/100 = 56 табл.

    8.Расчет блоков и наклеечных приспособлений

    Оптические  детали на операции среднее тонкое шлифование и полирования обрабатывается групповым методом по нескольким деталям сразу. Независимо от конфигурации деталей на наклеечном приспособление детали должны располагаться равномерно на расстояние друг от друга условия крепления.

          Исходными величинами расчета  инструмента для обработки оптических  деталей (шлифовальника, полировальника) являются размеры блока. При  расчете необходимо руководствоваться  следующими основными положениями:

    На  блоке должно помещаться возможно большее  количество деталей;

    Детали  следует располагать равномерно по всей поверхности блока без  больших промежутков.

    Количество  деталей на блоке зависит от его  размера. Размер блока с небольшим радиусом обычно определяется величиной радиуса кривизны.

          Станок 3Д – 756 имеет следущие  мощности:

                               Количество шпинделей: 3

                               Максимальный диаметр плоских  блоков: 350мм

    Для выполнения условия хорошего заполнения поверхности применяем способ, при котором в середине помещается одна деталь, во втором ряду – 6, в третьем – 12 и т.д.

           Во время блокировки между  деталями и поясами оставляют  промежутки для того, чтобы деталям  дать возможность расширяться вследствие нагревания и для более удобного промывания остатков абразива между ними. Величина промежутков зависит от размера деталей и изменяется от 0,2 до 3 мм. Приближенно  можно считать, что величина промежутков:

               b=0,05*D, где D – диаметр блокируемой детали

               b=0,05*64=67,2 мм

               Количество деталей в каждом  ряду определяется по формуле:

               nm = 180°/φm, где φm – угол, заключенный между радиусами, проведенными через центр детали и середину промежутка между деталями, определяется по формуле:

               φm = arcsin((D+b)/2 ρm), где ρm – радиусы окружностей, проходящие через центры деталей m – ого ряда. Его величина определяется по формуле:

               ρm =( m-1)*(D+b)

               Таким образом, зная радиус  окружности, проведенной через центры пластин последнего ряда, можно определить диаметр плоского блока:

                DП =2*( ρm +D/2)

               Рассчитываем каждый из параметром  для каждого ряда до тех  пор пока значение DИ не превысит значения максимального диаметра плоских блоков для станка 6 ШП – 350 М. Дн.пр = 350; Rн.пр =175мм. Полученные при расчете значения приведены в таблице: 

    Для снятия фаски применяются прочные  шлифовальные станки 3В – 10 до ø100 мм.

    Длина столбика будет равна 5*64 = 320

    Для проведения ТАШ используем станок СДШ  – 200 в котором ø141. На блок у нас  помещается пять оптических деталей.

    9. Назначение режимов  обработки

              В связи с влиянием на процесс  алмазно-абразивной обработки многих  переменных параметров, режимы ( скорость, подача, глубина резания) определяют  на основании экспериментальных  данных работоспособности инструмента  и процесса обработки (производительности, качества обработанных поверхностей, удельного расхода алмаза или абразива, стоимости обработки). Выбор оптимальных режимов резания является комплексной технико-экономической задачей, когда при заданных технических ограничениях (эксплутационных возможностях оборудования и оснастки, точности детали и т.п.) требуется обеспечить минимальные затраты на обработку.

               Скорость V инструмента определяет частоту воздействия алмазных зерен на обрабатываемый материал. Оптимальной является окружная скорость V=15-30 м/сек ( для деталей средних размеров). В паспорте станка указаны частоты вращения инструмента (n м/с)  V=π *Dин*nин/ 1000*60

               У станка 3Д 756 стандартные размеры  стола и инструмента и частоты  вращения обеспечивают оптимальные  режимы обработки.

    Полирование. При оценки технологичности по изготовлению определилась категория сложности, если хотя бы по одному параметру 1-ая категория сложности, режимы обработки устанавливают следующее:

                nшп =108,2

                nкр =0,73

                р = 497,3

    10.Выбор вспомогательных материалов 

    К вспомогательным инструментам относятся:

    материалы для соединения заготовок с приспособлением;

    материалы рабочей поверхности полировальника;

    смазочно  – охлаждающие жидкости;

    жидкости  для промывки заготовок и чистки деталей;

    защитные  лаки и змали;

      протирочные материалы;

    упаковочные материалы.

    Наиболее  распространенными материалами  для соединения заготовок с приспособлением  являются наклеечные смолы (пек, сосновый, канифоль сосновая по ГОСТ 19113 – 84, парафин нефтяной, битум по ГОСТ 781-78, пчелиный воск по ГОСТ 21179 – 75, шеллак), наклеечные воски, наклеечные парафины, сублимационный клей, гипс, сплавы металлов с низкой температурой плавления.

           Материалы, применяемые для соединения  заготовок с приспособлением, должны удовлетворять ряду требований:

    иметь высокую адгезию к заготовке  и приспособлению;

    не  вступать в химическое взаимодействие с материалом заготовки;

    не  вызывать деформаций заготовок при  изменении своего агрегатного состояния;

    не  требовать применения для очистки токсичных и огнеопасных растворителей.

    Для блокировки и переблокировки используется парафин наклеечный; для склеивания в столбик – материал, в состав которого входят: воск (23%), канифоль (75%), битум (2%).

            При обработке стекла СОЖ принимает активное участие в разрушении материала, влияет на работоспособность и стойкость инструмента.

            Интенсивность процессов обработки,  качество обрабатываемой поверхности,  сила резания и потребляемая  мощность зависит от состава,  количества и способа подачи СОЖ.

            Для данного маршрута обработки  можно использовать водный раствор  СОЖ, в состав которого входят:

      Для изготовления рабочей поверхности  полировальников наибольшее распространение  получили технические шерстяные  ткани (сукно шинельное по ГОСТ 11236 – 74, войлоки по ГОСТ 288 – 72), полироочные смолы (сплавы соснового пека и сосновой канифоли с добавлением пластификатора) и синтетические материалы (эпоксидные смолы, пенополиуретан с полирующим абразивом, полистан, полифлекс и др.).