Разработка технологического процесса механической обработки детали

)Установить заготовку на фрезерном станке.

) Фрезеровать поверхность (5) 11 на длину 55 мм.

Режущий инструмент:

Фреза прорезная (шлицевая) ГОСТ 2679-73 диаметр D =160 мм, ширина B= 5 мм, диаметр вала d=32 мм, число зубьев (тип 1) = 100 (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 184).

Мерительный инструмент:

Для контроля длины штангенциркуль ШЦ-III 0-150 ГОСТ 166-73

Сверление отверстия 4

Используем вертикально-сверлильный малогабаритный станок 2М112.

Рис. 4.

Вертикальный настольно-сверлильный станок 2М112 позволяет выполнять как сверлильные работы, операции по обработке отверстий, так и нарезание внутренней резьбы метчиками. Станок обладает жесткостью и устойчивостью благодаря основанию из цельнолитой массивной плиты. Глубина сверления или нарезания резьбы может контролироваться как по линейке расположенной на передней поверхности корпуса шпинделя, так и по лимбу штурвала. Возможность выбирать обороты шпинделя из пятиступенчатого диапазона и лёгкость управления сверлильным станком способствуют эффективному использованию станка в течении длительного времени.

Установить заготовку на сверлильном станке с помощью специального приспособления.

Сверлить сквозное отверстие Ø8H12.

Зенкеровать сквозное отверстие Ø8H11, образуя поверхность 4.

Режущий инструмент:

Сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 4010-77, d= 7,5 мм, L= 79 мм, l= 37 мм, (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 137).

Зенкер цельный твёрдосплавный с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 21543-76, d = 8 мм, L= 117 мм, l = 20 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 153)

Мерительный инструмент:

Калибр-пробка 8133-0910 ГОСТ 14810-69 8H11.

Шлифование поверхности 1

Используем круглошлифовальный универсальный станок 3Б12 (Рис. 5).

Рис. 5

Станок круглошлифовальный универсальный 3Б12 предназначен для наружного шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей. Шлифование происходит в патроне и в неподвижных центрах.

Станок круглошлифовальный 3Б12 может быть применим в условиях серийного производства.

Технические характеристики станка круглошлифовального 3Б12:

)Установить заготовку на шлифовальном станке с помощью специального приспособления.

)Шлифовать поверхность (1) Ø15f9 .

Абразивный инструмент:

Шлифовальный круг универсальный прямого профиля (ПП) ГОСТ 2424-67 диаметр D = 300 мм, высота h = 40 мм, диаметр отверстия d = 76 мм (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 253)

Мерительный инструмент:

Калибр-скоба регулируемая 8118-0005 , Ø15f9.

Расчет припуска на обработку поверхности

Обрабатывается поверхность 2,обтачивание предварительное, обтачивание чистовое Ø30h11

Таблица . Расчетные значения припусков.

- средняя высота поверхностных микронеровностей, полученных на соответствующем технологическом переходе.- глубина дефектного поверхностного слоя.

r - остаточное пространственное отклонение, полученное на соответствующем технологическом переходе.

ε - погрешность установки при выполняемой обработке.

Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности.      

Качество поверхности заготовок:

Вид заготовки: прокат горячекатный, диаметр от 26…75, значит Rz=150 мкм; T=250 мкм.

Для заготовок из проката при консольном закреплении в самоцентрирующих патронах:

 (Горбацевич стр. 67)

 - (общее отклонение оси от прямолинейности, удельная кривизна заготовок)

Остаточное пространственное отклонение

Расчёт минимальных значений припусков

, где:

Rz - шероховатость, полученная на предыдущем этапе обработке; - величина дефектного слоя;

r - пространственное отклонение

ε - погрешность установки заготовки

εi=0 мкм.

Тогда формула для расчетного припуска примет следующий вид:

Предварительное обтачивание: =2.(150+250+4,2)=808 мкм

Чистовое обтачивание: =2.(50+50+0,252)=200 мкм

Расчётный размер= 30h11 =130мкм 30-0,130 мм=0 мкм=-130 мкм

Формула для расчета размера на каждом переходе:

мм

мм

Определение допуска

Заготовка: 13 квалитет, d=330 мкм.

Предварительное обтачивание : 12 квалитет, d=210 мкм.

Чистовое обтачивание: 11 квалитет, d=130 мкм.

Наибольший предельный размер

чистовоемм

мм

мм

Общие значения припусков

Z пр max предварительное=31,208 - 30,280=928 мкм

Z пр max чистовое = 30,280 - 30 = 280 мкм   

Z пр min предварительное 30,878 - 30,070 = 808 мкм

Z пр min чистовое =30,070 - 29,870 = 200 мкм

Проверка

мкм

 мкмчист- Zmin чист= 280-200 = 80 мкм

мкм

Проверка показывает - расчет выполнен верно.

Расчет режимов резания. Сверление

Рассчитаем режим резания для операции сверления отверстия Ø8Н11(Rz=3,2 мм).

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

Вертикально-сверлильный1 станок 2М112.L=15мм.Материал заготовки Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Сверло: Сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 4010-77, d= 7,5 мм, L= 79 мм, l= 37 мм, (Справочник А.Г. Косиловой т.2 стр. 137),подача S0=0,16 мм/об (стр. 111 по справочнику Барановского).

V=ПDn/1000табл=23 м/мин

Число оборотов:=996 об/мин

Кз=Кr(750/1050)=0.71 , Кr=1.= n0 * К1 * К2 * К3

К1 =1; К2=0,91= 976 * 0,71 *1 * 0,91 = 630 об/мин

По паспорту станка n= 600 об/мин=ПDn/1000 = 3,14 * 7,5 *600/1000 = 14,13

Д = 7,5 мм= 0,16 мм/об= 600 об/мин

) Рz=10*Cp*tx*Sy*Vn* Kp

Cp=339 ; Kp=0,71=Kmp * Kup (1) * Kyp (1) * Kлp (1) * Krp (1)=(бв/750)=(1050/750)0,75=1,3= 1 ; y =0,5 ; n =-0,4

Рz= 419,5 кН

Мощность=Pz * Vср /1000 * 60 =419,5 * 1000*14,13 / 1000*60 = 99 Вт

Расчёт режимов резания. Зенкерование

Для зенкерования отверстия из материала Сталь 45 Ø8Н11 с Rq=6,3 мкм;

Подача : S0 =Ks * KHBS [мм/об]

Припуск под зенкерование : t = 0,4 * d0,54 мм= 0,009d+0,15 = 0,009 * 8+0,15 = 0,222 (тип операции)= 14/(НВ)0б5 = 14/(250)0,5 = 0,88 (влияние твёрдости)= 0,222 * 0,88 = 0,195 мм/об

Но в паспортных данных станка другая подача, берём ближайшую.= 0,25 мм/об

Частота вращения шпинделя = (1000 * Kv * KM* KHBV* KT* KИ)/d = 7,6= 70 / (HB)0,8 = 70/82,86 = 0,84 (Влияние твёрдости обрабатываемого материала)=0.9 (учитывает особенности обработки сталей)И =1 (характеризует материал режущей части)

Стойкость зенкеров Т = 90 мин (нормальная)= 1000 * 7,6 * 0,84 * 0, 97 * 1/8= 2,4/ T0,2 = 0,97= 774 об/мин ;=ПDn/1000 = 19,4 м/мин

Осевое усилие :

Д = 8 мм= 0,25 мм/об= 774 об/мин

Рz=10*Cp*tx*Sy*Vn* Kp

Cp=339 ; =Kmp * Kup (1) * Kyp (1) * Kлp (1) * Krp (1)=(бв/750)=(1050/750)0,75=1,3= 1 ; y =0,5 ; n =-0,4 ; Kp=1,3

Рz= 462,73 кН

Мощность=Pz * Vср /1000 * 60 =462,73 * 19,4/60 = 949,6 Вт

Определение основного (технологического времени)(врезание, переброс инструмента)

Длина отверстия 8 мм = l

Время каждого перехода:(сверл.)=(l + l1) / S*n = (8+4) / 0,16*600 = 0,125 мин.(сверл.)=(l + l1) / S*n = (8+20)/0,25 * 774 = 28 / 193,5 = 0,144 мин.

Основное время:= t1+ t2=0,125+0,144 = 0,27 мин.

Разработка специального приспособления

Назначение и конструкция приспособления

Приспособление разрабатывается для сверлильной операции, отверстие Ø8Н11

Приспособление обеспечивает неподвижность заготовки и её точное положение относительно станка и режущего инструмента в процессе обработки, а также требуемый уровень точности получаемых размеров согласно требованиям.

Обрабатываемое отверстие выполняется по 11 квалитету. Точность диаметральных размеров обеспечивается свёрлами, точность положения оси отверстия относительно осей цилиндрических поверхности A и торца Б - базированием заготовки и точностью положения направляющих элементов для свёрл относительно установочных элементов приспособления.

Таким образом ,чтобы закрепить заготовку используем призму с упором поверхности Б в корпус. Для направления сверла служит кондукторная втулка. В качестве зажимного элемента использован вилкообразный прихват.

Расчет погрешности установки заготовки в приспособлении

Чтобы обеспечить правильное размещение и закрепление заготовки в приспособлении, используем конструкцию из призмы и передвижного прихвата.

Сначала необходимо рассчитать погрешность базирования на призму. В данном приспособлении используется призма опорная ГОСТ 12195-66 H(длина) = 20 мм , L(высота) = 12 мм, B(ширина) = 38 мм, призма с углом α=900. Нижняя поверхность призмы имеет шероховатость Ra=0,4 мкм.

Погрешность базирования при установке в призму является функцией погрешности формы цилиндрической поверхности заготовки. Если в призму устанавливать заготовку, базовая поверхность которой имеет погрешность формы в виде конусности, то ее ось будет располагаться наклонно.

Так как на чертеже отсутствует допуск на конусность данной цилиндрической поверхности, будем считать, что он находится в пределах допуска на диаметр.

Тогда конусность заготовки равна отношению разности диаметров двух поперечных сечений к расстоянию между ними:

i= 0,043/60 = 0,00072

α - угол призмы ;

β - искомый угол наклона к оси ;

β = 0,00072/1,4 = 0,00051        

Искомый угол наклона β = 0,050

Отклонение от перпендикулярности оси вала 15f9 равен 0,009 мм.

Поле допуска перпендикулярности оси - область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску перпендикулярности , а ось перпендикулярна базовой поверхности.

Положение реальной оси отверстия 15f9 ограничено цилиндром, диаметр которого равен допуску Т=0,009 мм плюс допуск на диаметр отверстия Т1=43 мкм.

Т = 9+43=52 мкм.

Таким образом ось отверстия может сместиться на некоторое расстояние, при установке заготовки в призму с углом наклона = 0,050:

тогда Т=8 мкм   

Значение отклонения оси - 8 мкм,T = 52 мкм, значит, что установка заготовки в призму обеспечивает выполнение требования по точности перпендикулярности оси отверстия.

Расчет усилия закрепления

Действия сил на заготовку при сверлении отверстия:

Сила закрепления должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособлении заготовки.

, где

Pz - сила резания (Pz = 419,5 кН - из расчета режима резания), f2 - коэффициенты трения (f1=f2=0,16)

К - коэффициент запаса=K1K2K3K4=1,5

где K1 - гарантированный коэффициент запаса (K1=1,5)- учитывает состояние технологической базы(при чистых K2 =1,0)- учитывает стабильность силового привода(при механизированном приводе K3 =1,0)- учитывает определенность расположения опорных точек при смещении заготовки моментом сил (при установке на опоры с неограниченной в пределах базы зоной контакта K4=1)

Расчет точности сверления в кондукторе

Точность сверления в кондукторе обуславливают следующие основные факторы:

±у’ - предельное отклонение размеров кондуктора (для кондуктора нормальной точности 0,05 мм)вн - Dсм - величина зазора в посадочном отверстии сменной рабочей втулки (диаметр промежуточной втулки равен 9H6, следовательно Dвн - Dсм = 0,009 мм)вн - dсв - величина зазора в направляющем отверстии рабочей втулки под сверло (диаметр промежуточной втулки равен 4,30F7, следовательно dвн - dсв = 0,012 мм)

εрб - эксцентриситет рабочей втулки (0,005 мм)- глубина сверления (5 мм)- длина направляющего отверстия рабочей втулки (21 мм)- расстояние между нижним торцом рабочей втулки и заготовкой (4 мм)

Для кондуктора нормальной точности коэффициенты равны:=0,8 - учитывает вероятный предел отклонения координат центров отверстий в кондукторе

К=0,5 - учитывает наиболее вероятный предел зазоров в сопряжениях и наиболее вероятное смещение=0,4 - учитывает наиболее вероятную величину эксцентриситета сменной втулки

Р=0,35 - учитывает наиболее вероятную величину перекоса сверла

Величина допуска, обеспечиваемая кондуктором, рассчитывается по формуле:= 0,0545 мм= 0,0286 мм

Допуск IT = Max - Min = 0,0259 мм

Размер, который необходимо обеспечить (расстояние от оси заготовки до оси отверстия) 10±IT12/2 имеет допуск IT = 0,013 мм.

Так как yLизд = 0,013≥0,00072 сделаем вывод о том, что приспособление обеспечивает требуемую точность.

Расчет приспособления на прочность

Наиболее нагруженный элементом приспособления можно считать шпильку, которая является опорой прихвата (рычага) и на которую действует стягивающая сила , равная 2 W.Шпилька работает на растяжение .Её опасным сечение является внутренний диаметр резьбы d ,который в соответсвии с рекомендациями определяется по формуле

d=C

где С - коэффициент( для метрических резьб С = 1,4) - допускаемое напряжение при растяжении (для улучшенной стали 45 при пульсирующей нагрузке  = 155МПа)

После подстановки значений в формулу определяется внутренний диаметр резьбы

d = 1,4 =11,87 мм

По Гост 2204.1 - 76 принимается шпилька М16-120 -7Н из улучшенной стали 45 с внутренним диаметром резьбы d = 13,835 мм.

Назначение размеров элементов приспособления и основных посадок сопрягаемых поверхностей

Назначение посадок сопрягаемых элементов приспособления:

) Для соединения быстросменной кондукторной втулки с промежуточной втулкой используется посадка F7/m6.

) Соединение винтовое или типа болт-гайка выполняется по посадке с зазором для среднего класса точности H6/g6.

) Для установки опорной призмы на стойку используется штифтовое соединение с цилиндрическим штифтом, установка производится по переходной посадке H7/m6 (ГОСТ 3128-70, рекомендации по установке штифтов).

) Для соединения промежуточной кондукторной втулки с кронштейном предпочтительна средняя посадка с натягом H7/r6.

) Для установки шпильки в плите используем посадку H6/g6.

Литература

1. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник, 7е издание, перераб. И доп. - М: Машиностроение, 1979

. Терликова Т.Ф., Мельников Ф.С., Баталов В.И. Основы конструирования приспособлений: Учебное пособие для машиностроительных вузов - М: Машиностроение, 1980

. Горбацевич А.Ф., Шквед В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учебное пособие для машиностроит. Спец. вузов] - Мн.:Выш. Школа, 1983

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х томах, Т. 1,под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 4е издание, перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1986

. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - Л: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983

. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов - 2е издание, перераб. И доп. - М: Машиностроение, 1983