Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Казанский Государственный Технический университет им. А. Н. Туполева Кафедра ТПД РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту на тему: Разработка технологического процесса механической обработки детали «Ниппель нижний» Выполнил: студент группы 1523 Петров П.П. Руководитель Лабутин А.Ю. Осень 2007 Содержание
1. Назначение детали и условия ее работы в изделии............................................ 3
5. Выбор оснастки, режущего инструмента и охлаждающей жидкости................. 5
6.1. Диаметральные размерные цепи............................................................... 5
6.2. Линейные размерные цепи..................................................................... 13
Деталь которая рассмотрена в этом технологическом процессе - «Ниппель средний», применяется в нефтяной промышленности и является составной частью погружного центробежного насоса. Ниппель средний из стали 45 ГОСТ 1050-88, вид поставки - сортовой прокат, массовая доля элементов,%: углерод 0,42-0,5; хрома не более 0,025; марганец 0,50,8; кремний 0,17-0,37; никель не более 0,3; сера не более 0,004; фосфор не более 0,035. Деталь изготавливается по 8 классу точности. Самые жесткие требования по точности предъявляются к оверстию D31, т.к. оно в дельнейшем используется для посадки. Согласно рабочему чертежу для получения цилиндрической поверхности диаметром 31 по IT8 нам необходимо провести последовательно операции: черновое точение (015, 020), сверление (030), за тем получистовое и чистовое точение (на операции 050 и 055) для получения требуемой шероховатости Ra 1,6 и IT8 на 065 операции проводим шлифование отверстие. Размеры детали соответствуют нормальному ряду чисел, допустимые отклонения размеров соответствуют СТ СЭВ 144 - 75. Деталь жесткая, имеет поверхности, удовлетворяющие требованиям достаточной точности установки. Простановка размеров технологична, т.к. их легко можно измерить на обрабатывающих и контрольных операциях. При изготовлении детали используют нормализованные измерительные и режущие инструменты. При нормировании наибольшее время обработки детали на одном станке не превышало 15мин, или, при расчете на двусменный рабочий день и годовом объеме 4000шт, 1000ч. Годовой фонд рабочего времени по нормативам составляет 4000ч/год, соответственно, загрузка одного станка не превышала 25% производственного времени. Исходя из этого, прогнозируем мелкосерийный тип производства. Выбор оборудования зависит от типа производства, в нашем случае тип производства мелкосерийный, это не требует применения дорогостоящих станков с ЧПУ, а в большей степени универсальных станков. Правильный выбор оборудования заключается в следующем: 1. Основные размеры станка должны соответствовать габаритам обрабатываемых деталей. 2. Мощность станка должна быть достаточной для выполнения операций и не превышать потребную более, чем на 25%. 3. Выбранная модель станка должна обеспечить заданные требования по точности, качеству производительности обработки. 4. Необходимо учитывать стоимость оборудования. На токарных операциях используется 3-х кулачковый спиральнореечный патрон нормального класса точности ГОСТ2675-80, а так же оправка шлицевая ГОСТ16221-70, на фрезерной операции используется оправка зубофрезерная ГОСТ16212-70. Для механообработки используется стандартизированный инструмент: Резцы с твердосплавными пластинами Т15К6; сверла спиральные, режущая кромка из быстрорежущей стали Р6М5; фреза червячная модульная m=8 исполнение 1, тип 2, класс точности «А» ГОСТ9324-80, материал рабочей части Т15К6; протяжки для протягивания шлицевых пазов материал рабочей части Р6М5. Выбираем для токарных, сверлильных и фрезерных операций 5% эмульсию Укринол-1.
DK1= 92-0,87
мм 2ZК1min
= 2.6 мм ТD3.2
= IT16 = 2,2мм DK1min
= 91,13 мм DН1min= DK1min+2ZK1min DН1max= DН1min+ ТDН1 DН1min
= 91,13 + 2,6 = 93,73 мм DН1max
= 93,73 + 2,2 = 95,93 мм DН1= 97 -2,2 мм
DK7= 85-0,087
мм 2ZК7min
= 0,8 мм ТD7.1
= IT11 = 0,22мм DK7min
= 84,913 мм D7.1min= DK3min+2ZK7min D7.1max= D7.1min+ ТD7.1 D7.1min
= 84,913 + 0,8 = 85,713 мм D7.1max
= 85,713 + 0,22 = 85,933 мм D7.1= 85,93 -0,22 мм
D7.1
= 85,8 -0,22
мм 2Z7.1min
= 1,0 мм ТD2.7
= IT14 = 0,87мм D7.1min
= 85,713 мм D2.7.min= D7.1min+2Z7.1min D2.7max= D2.7min+ ТD2.7 D2.7min
= 85,713 + 1,0= 86,713 мм D2.7max
= 86,713 + 0,22 =86,933 мм D2.7 = 86,93-0,12мм
D2.7
= 86,93-0,12
мм DK1= 92-0,87
мм D2.7min
= 86,713 мм DK1min
= 91,13 мм 2Z2.7min = 4.417 DK9= 31 +0,039
мм 2Z2.6min
= 0,4мм ТD2.4
= IT10 = 0,084мм DK9max
= 31,039 мм D2,6 max = DK9max - 2Z2.6min D2,6 min= D2.6max- ТD2.6 D2,6 max
= 31,039 - 0,4 = 30,639 мм D2,6 min
= 30,639 - 0,084 = 30,555 мм D2,6= 30,55+0,084 мм D2,6
= 30,6+0,039
мм 2Z2.6min
= 0,6мм ТD2.5
= IT12 =0,21мм D2.6max
= 30,639 мм D2,5max = D2.6max - 2Z2.6min D2,5min= D2.5max- ТD2.5 D2,5max
= 30,639 - 0,6 = 30,039 мм D2,5min
= 30,039 - 0,21 = 29,829 мм D2,5 = 29,829+0,21 мм D2,5
= 29,8+0,21
мм ТD2,2
= 26+0,21
мм D2.5max
= 30,039 мм D2.2max
= 26,21 мм 2Z2.5min
= 3,8 мм DK2= 42 +0,062
мм 2ZК2min
= 0,8мм ТD2.4
= IT11 =0,16мм DK2max
= 42,062 мм D2.4max = DK2max - 2ZK2min D2.4min= D2.4max- ТD2.4 D2.4max
= 42,062 - 0,8 = 41,262 мм D2.4min
= 41,262 - 0,16 = 41,102 мм D2.4= 41,102+0,16мм D2.4
= 41,2+0,16
мм 2Z2.4min
= 1,0мм ТD2.3
= IT14 =0,62мм D2.4max
= 41,262 мм D2.3max = DK1max - 2ZK1min D2.3min= DН2max- ТDН2 D2.3max
= 41,262 - 1,0 = 40,262 мм D2.3min
= 40,262 - 0,62 = 39,642 мм D2.3= 39,64+0,62мм D2.3
= 39,64+0,62
мм ТD2,2
= 26+0,21
мм D2.3max
= 40,262 мм D2.2max
= 26,21 мм 2Z2.3min = 14 мм DK3= 75 +0,19
мм 2ZК3min
= 1,0мм ТD3.1
= IT14 =0,74мм DK3max
= 75,19 мм D3.1max = DK3max - 2ZK3min D3.1min= D3.1max- ТD3.1 D3.1max
= 75,19 - 1,0 = 74,19 мм D3.1min
= 74,19 - 0,74 = 73,45 мм D3.1= 73,45+0,74мм D3.1
= 73,45+0,74
мм D2.2
= 26+0,21
мм D3.1max
= 74,19 мм D2.2max
= 26,21 мм 2Z3.1min = D3.1max- D2.2max 2Z3.1min
= 74,19- 26,21 = 47 мм DK4= 36 +0,62
мм D2.2= 26+0,21 мм DK4max
= 36,62 мм D2.2max
= 26,21 мм 2ZК4min
= 36,62- 29,52 = 7,1 мм DK5= 49 +0,062
мм 2ZК5min
= 0,8 мм ТD5.2
= IT11 =0,16мм DK5max
= 42,062 мм D5.2max = DK5max - 2ZK5min D5.2min= D5.2max- ТD5.2 D5.2max
= 42,062 - 0,8 = 41,262 мм D5.2min
= 41,262 - 0,16 = 41,102 мм D5.2= 41,1+0,16мм D5.2= 52 +0,074
мм 2Z5.2min
= 1,0мм ТD5.1
= IT14 =0,62мм D5.2max
= 41,262 мм D5.1max = D5.2max - 2Z5.2min D5.1min= D5.1max- ТD5.1 D5.1max
= 41,262 - 1,0 = 40,262 мм D5.1min
= 40,262 - 0,62 = 39,642 мм D5.1= 39,642+0,62 мм D5.1
= 39,642+0,62
мм DК4
= 36+0,62
мм D5.1max
= 40,262 мм DК4max
= 36,62 мм 2Z5.1min
= 3,6 мм
АК1 = 125-1,0 мм ZК1min
= 1,6 мм ТА2
= 1 мм АК1min
= 124 мм А2min = АК1min + ZК1min А2max = А2min + ТА2 А2min
= 124 + 1,6 = 125,6 мм А2max
= 125,6 + 1=126,6 мм А2
=126,6-1,0
мм
А2
=126,6-1,0
мм Z2min
= 1,6 мм ТА1
= 1,0 мм А2min
= 125,6 мм А1min = А2min + Z2min А1max = А1min + ТА1 А1min
= 125,6 + 1,6 = 127,2 мм А1max
= 127,2 + 1 = 128,2 мм А1
= 128,2-1,0
мм
А1
= 128,2-1,0
мм Z1min
= 1,6 мм ТАН1
= 2,5 мм А1min
= 127,2 мм АН1min = А1min + ZН1min АН1max = АН1min + ТАН1 АН1min
= 127,2 + 1,6 = 128,8 мм АН1max
= 128,8 + 2,5 = 131,3 мм АН1
= 131,3-2,5
мм
АК1 = 125-1,0 мм А2
=126,6-1,0
мм А3
= 38±0,1 мм АК3
= 38±0,1 мм ZК2
= (126,6+38) – (125+38) =1,6 мм ZК2min
=(126,6+38,1) – (124+37,9)=2,8 мм ZК2max
=(125,6+37,9) – (125+38,1)=0,4 мм IT (ZК2
) = 2,4 мм ZК2=1,5+−11,,22 В рамках данного раздела производится аналитический расчет режимов резания по эмпирическим формулам с учетом поправочных коэффициентов для следующих технологических переходов: токарная, сверлильная, протяжная, зубофрезерная. Для остальных операций механической обработки элементы режимов резания и норм времени определяются приближенно при помощи нормативных табличных справочников. Все результаты расчетов режимов резания сведены в таблице ниже. Операция 015 Токарная c ЧПУ
1) Оборудование: Станок токарный 16А20Ф3. 2) Инструмент: Резец токарный со сменной пластиной из твердого сплава Т15К6, размер державки 25х25. 3) Применяемая СОЖ: 3 - 5 % -ный раствор укринол 1. 4) Выполняемый переход - Точение наружное поверхности 5) Глубина резания t = 2,2 мм 6) В зависимости от характеристик обрабатываемого материала, геометрических параметров режущего инструмента, размеров обрабатываемых поверхностей и глубины резания рекомендуется табличная подача Sт = 0,46 Выполним корректировку выбранной подачи для данных условий обработки. Значение поправочного коэффициента Кsj на подачу. Материа л инструмента Диаме тр обработки Термо - обработка Ksj S = Sт * Ksj = 0,46 * 0,26 = 0,12 мм/об 7) Рекомендуется следующее табличное значение скорости Vт в зависимости от t и S : Vт = 274 м/мин. Выполним корректировку Vт согласно данным условиям обработки. У гол Φ D д/Dз Рас та- чивани е Точ ение канаво к К орка Kvj 0 ,82 0, 7 0 V = Vт * Kvj = 274 * 0,45 = 125 м/мин. 8) Расчетная частота вращения шпинделя определяется по скорости резания: n=(1000V) / πD где D -диаметр обработки, мм. n = (1000*125) / (π * 86,6); n=462 мин-1
Рассчитанное значение должно быть скорректировано с nст.
Для этого рассчитаем знаменатель геометрического ряда частот станка: Yn
= (Zn
-1)√(nmax
/nmin
)=(22-1) √(1600/12,5)=1,26 Стандартный ряд частот для этих условий: 1 2,5 1 5,75 1 9,8 3 1,5 7 9 Фактическая частота вращения шпинделя nст
=400 мин-1
Рассчитаем фактическую скорость резания Vф: Vф = (π * D * n) / 1000 = (π *86,6 * 400) / 1000 = 125 м/мин. 9) Тангенциальная составляющая силы резания определяется по формуле:
Pz = 10*Cp * tx * Sy * Vn * KP 4 K
p
= ∏ K
где i
=1 Передний угол γ˚ Тогда Кр=0,89 Выбрав для наших условий значения постоянных, получим расчетную зависимость: Pz
= 204 * 2,21
* 0,120,75
* 1251
* 0,89; Pz
= 71 Н 10) Эффективная мощность, необходимая для осуществления процесса резания определяется по формуле: Ne = (Pz
* V) / (102 * 60) Ne=(71*125) / (102*60); Ne =1,45 кВт Нормирование перехода.
Основное время То
находится по формуле : То
= L / n * S, где L=l+l1
+l2
-расчетная длина хода инструмента, мм; То
= (42+22+64) / 400 * 0,12; То
=2,78 мин Твсп
=0,69 мин Топ
=То
+Твсп
=2,78+0,69=3,4 мин Операция 060. Внутришлифовальная IT8 Ra0,63.
В качестве оборудования выбран внутришлифовальный станок мод. 3К228В. Выбор шлифовального круга
Для операции шлифования материалов группы V
рекомендуется круг со следующими характеристиками: ПП20Ч30Ч40 -25А8СМ16К35В. Выбор СОЖ
Для рассмотренных условий рекомендуется эмульсия 20%-ного раствора Аквол-6. Назначение припусков на шлифование.
Согласно расчетам операционных размеров 2h
=0,4 мм.
Выбор скорости вращения детали Vд.
Для условий операции рекомендуется V
д
=
40
м/мин
. Частота вращения детали: 103
× 40 n
= 3.14×86 об/мин.
Выбор скорости шлифовального круга.
При шлифовании сталей группы V
рекомендуется Vк
=30м/с
: 60×103 ×V
к
−1 n
к
= 60×103
×30 −
1
n
к
= 3.14×80 Выбор продольной подачи S пр.
Для операции внутри шлифования табличное значение: S
пр
= 0.1×H
K
= 0.1×50 = 5мм
/об
.дет
. Выбор поперечной подачи Sпп.
При D
д
= 86мм
,V
д
=148м
/ мин
и S
пр
= 5мм
/об
.дет
. рекомендуемое табличное значение поперечной подачи: S
пп
Т
= 0.0028мм
/дв
.х
. K
i
S
ппТ
Поправочные коэффициенты на табличное значение подачи , определяющей размер детали D
K
1
=60H
11, из таблицы: S
пп
=S
пп
Т
×K
S
= 0.0028×1,06×1,4×0,75 = 0.003мм
/дв
.х
. Расчет основного времени τ
.
h L
×z
×K
z
= 2×S
пп
S
пр
×n
д
τо
= где К
=1,2-1,5- коэффициент, учитывающий доводку и выхаживание. Расчет мощности резания Nе.
Расчет мощности резания для сравнения эффективной мощности резания Nе
с мощностью станка Nст
по следующей формуле: N
e
=C
N
×V
дr
×S
прy
×h
x
×D
дq
кВт
; C
N
=
0.36;
r
=
0.35;
x=
0.4; y
=0.4; q
=0.3; h=
S
пп
=
0.004 мм/дв.х.
тогда по формуле: N
e
= 0.36×400.35
×50.4
×0.00280.4
×860.3
= 0,89 ≤ N
ст
= 4кВт
. Операция 040. Сверление IT12Ra3.2.
В качестве оборудования выбран станок типа обрабатывающий центр модели С 630. Выбор инструментального материала.
Для обработки сверлением стали группы V рекомендуется быстрорежущая сталь Р9К5. Выбор конструкции и геометрии инструмента.
Выбираем стандартную конструкцию и геометрию осевого инструмента. Выбор СОЖ.
Для осевой обработки материалов группы VI рекомендуется 3-5% Укринол-1. Назначение глубины резания t.
По операционным размерам и параметрам заготовки определяем глубину резания для осевого инструмента t=5мм. Назначение подач S.
Для условий сверления определяют группу III подач. Поэтому выбираем рекомендуемую табличную подачу Sт=0,12 мм/об. Выполним корректировку выбранной подачи для конкретных условий обработки. Значения поправочных коэффициентов для подачи заносим в таблицу.. Здесь же приведены значения полных поправочных коэффициентов: Таблица. Значения поправочных коэффициентов Ks на подачу. Жесткость (К2
) Материал заготовки (К5
) Найдем значение скорректированной подачи S
= SТ
* K s
= 0,12 * 0,4 = 0,048 мм/об. Выполним корректировку рассчитанной подачи по набору подач Sст станка. Sст=0.1 мм/об. Выбор стойкости сверла Т.
При обработке стали 45, стойкость сверла Т=10 мин и hз
=0,6мм. Назначение скорости резания V.
Для наших условий сверления рекомендуется следующее табличное значение скорости VT
=37м/мин. Выполним корректировку VT
согласно конкретным условиям обработки. Поправочные коэффициенты приведены в таблице Таблица Значения поправочных коэффициентов Kv на скорость резания Стойкост ь Находим значение скорректированной скорости резания V
=VT
* K V
= 37 * 0 .4 = 14 .8 м/мин. Расчет частоты вращения инструмента n.
Частота для осевой обработки определяется по известной зависимости 10 3
* V V
n
= Расчетные значения n должны быть скорректированы nст
. Для этого рассчитаем знаменатель геометрического ряда частот станка. где Zn - число частот станка. В нашем случае Выполним расчет и корректировку частот вращения : n=318,5*(14.8/10.4)=453 => nст=344 мин-1
. Рассчитаем фактическую скорость резания Vф: π* D
* n
V
= 103
Vф
= 0,00314 *10.4 * 344 = 11,23м
/ мин
. Расчет основного времени
τо
.
Расчет основного времени для различных видов осевой обработки определяется выражением: τо
= , мин
S
* n
где L1
,L2
- значения величин врезания и перебега В нашем случае с учетом плана операций получим: Расчет осевого усилия P
о
.
Согласно [2,с.277]: P
z
= C
p
* D
q
* S
y
* K
p
, кг
Выбрав значения постоянных и показателей Cp=68; y=0,7;q=1,0: 0,75 0,75 ⎛σв
⎞ ⎛980⎞ Kp
=Kмр
=⎜ ⎝750⎠ ⎝750⎠ Окончательно имеем Pо
= 68 *10 .4 * 0,10,7
*1.22 = 172 .5кг
Расчет крутящего момента М
к
.
M
к
= С
м
* В
q
* S
y
* K
м
, кгм
См=0,09;q=2,0;y=0,8; M к
= 0,09 *10 .4 2,0
* 0,10,8
*1.22 = 1.88 кгм
Расчет мощности резания N
e
.
Эффективная мощность резания: N e
= = = 0,87 кВт
975 975 S, мм/об Оп.015 Токарная с ЧПУ
1 подрезка торц 2 сверлениеотв. ш29 3 точение 4 точение 5 растачивание 6 растачивание 1,6 14,5 1,3 2,2 0,4 0,3 0,27 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 189 91 135 125 73 73 778 1025 500 460 556 764 1,34 1,4 3,64 2,7 2,3 3,2 2,1 2,1 4,6 3,1 2,9 3,6 4,5 9,6 0,92 1,45 0,15 0,1 Оп. 020Токарная с ЧПУ
1 подрезка торц 2 точение 3 точение 4 растачивание 1,6 1,3 2,2 5 0,27 0,1 0,1 0,15 189 135 125 51 778 500 460 225 1,34 3,64 2,7 6,0 2,1 4,6 3,1 7,5 4,5 0,92 1,45 1,3 Оп.030 Комплексная свер.
1
сверлениеотв. Ш9,5 2
сверлениеотв. Ш9,5 3
сверлениеотв. Ш14 4
нарезка резьбы 4,75 4,75 4,75 4,75 0,1 0,1 0,15 1 11,23 29 29 42 344 1100 1100 414 0,13 0,17 0,84 0,45 0,21 0,25 1,2 0,6 0,6 0,64 0,64 0,3 Оп.035 Комплексная свер.
1 сверлениеотв. Ш5 2 сверлениеотв. Ш10 3 рассверливаниеотв. Ш12 4 рассверливаниеотв. Ш14 5 зенкование 6 нарезка резьбы 2,5 5 1 2 0,1 0,1 0,15 0,15 0,25 1 15 11 43 43 34 42 1000 344 1100 1100 1100 414 1,5 0,75 0,45 0,6 0,05 0,45 2,1 0,9 0,6 0,75 0,06 0,6 0,17 0,87 0,17 0,17 0,6 0,3 Оп.040 Комплексная свер.
1 сверлениеотв. Ш3,8 2 зенкование 3 нарезка резьбы 1,9 0,2 0,25 1 10 34 45 905 1100 414 0,33 0,05 0,45 0,6 0,06 0,6 0,15 0,6 0,3 Оп.050 Токарная с ЧПУ
1 подрезка торца 2растачивание 3 растачивание 4 растачивание 1,6 0,5 3,5 0,4 0,27 0,1 0,1 0,1 189 73 55 73 778 311 491 556 1,34 3,7 3 2,4 2,1 4,5 3,5 3 4,5 0,19 1,02 0,15 S, мм/об Оп.055 Токарная чистовая
1 точение 2 точение канавки 3 точение канавки 4 нарезание резьбы 0,4 2 2 0,1 0,1 0,1 2 83 83 83 76 317 317 317 287 0,6 0,6 0,6 1,45 0,75 0,75 0,75 1,8 0,15 0,15 0,15 0,2 0,2 0,003 40 148 2,16 3,5 0,89 1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.: ил. 2. Белкин И.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости). - М. : Машиностроение, 1992.- 528 с. 3. ГОСТ 3.1404 - 86 Единая система технологической документации. Формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием. Введ. 01.07.87. - 56 с. 4. Дунин Н.А. Основы проектирования технологических процессов производства деталей машин : Учебное пособие / Казан.гос.техн.ун-т.- Казань, 1998.-132 с. 5. Зыков В.Ю. Расчет режимов резания конструкционных материалов : Учебное пособие / Казан.гос.техн.ун-т.- Казань, 1999.- 40 с. 6. Обработка металлов резанием : Справочник технолога / А.А.Панов, В.В.Аникин, Н.Г.Бойм и др.- М. : Машиностроение,1988.- 736 с. 7. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов : Справочник / В.И.Баранчиков, А.В.Жаринов, Н.Д.Юдина и др.- М. : Машиностроение, 1990.- 400 с. 8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т./ Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.- М. : Машиностроение, 1972. Т.2.- 568 с.
|