|
Параметры
|
Значения
|
|
Диаметр разрабатываемых скважин пневмоударным способом в мм
|
76; 93
|
|
Глубина бурения породы в метрах
|
50
|
|
Тип привода: мощность, (кВт); частота
вращения.
|
Асинхронный 7,5 (5,5) 1500
|
|
Тип вращателя При 1500 об./мин. частота вращения шпинделя,
об/мин: I скорость; II скорость.
|
Подвижный 39 | 119 119 | 354
|
|
Тип механизма подачи ход по направляющим в мм усилие подачи вверх
/ вниз, в Ньютонах
|
Гидравлический 1200 до 1000
|
|
Диаметр бурильных труб в мм
|
34; 42
|
|
Тип пневмоударника диаметр бурения в мм
|
ПН-76 76; 80; 85
|
|
Габариты установки в мм
|
1500; 750; 2000
|
|
Масса конструкции в кг
|
400
|
|
Обозначение компрессора
|
МЗА9 - ПВ - 5/0,7
|
Основными рабочими органами бурового
станка являются вращатель и механизм подачи, расположенные на буровом блоке.
Цепной механизм подачи имеет в качестве тягового органа цепь, перемещаемую
приводной звездочкой. Сущность данного механизма состоит в том, что он
совершает спускоподъёмные операции, с помощью которых осуществляется бурение
земельных пород. Нельзя не отметить тот факт, что механизм подачи, является
одним из важнейших частей буровой установки, за счет его рабочих и ускоренных
режимов работы, осуществляется правильная выработка плана работ.
2.2 Разработка
конструкции механизма подачи
Спецификация механизма подачи
мобильного бурового станка представлена в приложении 1. Для создания 3D моделей
и чертежей в данном проекте используется САПР «КОМПАС3D», которая имеет весь
необходимый функционал. Типовые операции разработки изделий, такие как:
выдавливание, кинематическая, вращение, построение фасок и скосов представлены
далее [4].
Операция выдавливания выполняется
через команду «Выдавить» на панели инструментов во вкладке «Операции», которая
заключается в построении основания путем перемещения эскиза изделия в
направлении перпендикулярном его плоскости. При выполнении команды есть
возможность настроить параметры построения, например, задать: цвет, тип
построения тонкой стенки, расстояние, угол и направление выдавливания. На
рисунке 2 (а, б) представлена данная операция выдавливания плоского эскиза на
заданную длину.
а)
б)
Рисунок 2. Операция «Выдавить»:
а - эскиз; б - сформированный 3D
элемент
Вращение контура вокруг оси
Операция «Вращение» выполняется
путем создания замкнутого эскиза (рисунок 3а), который с помощью команды
вращение во вкладке «Операции», вращается вокруг осевой линии, формируя
трёхмерную модель (рисунок 3б). Во время создания эскиза ось можно расположить
со смещением, чтобы получить 3D модель со смещенной осью.
а
б
Рисунок 3. Операция «Вращение»: а -
замкнутый эскиз; б - созданная модель
Данная операция позволяет создавать
вырез при перемещении сечения по заданной траектории, основание, бобышку или
поверхность при помощи команды «По траектории».
При использовании данного метода
можно создавать модели резьбы, труб разных форм или пружины. На рисунке 4
представлен пример построения пружины, которая выполнена при помощи команды
«Кинематическая», путем создания траектории спирали, вдоль которой происходит
выдавливание контура [5].
Рисунок 4. Операция «Кинематическая»
Создание фаски
Операция «Фаска»
создает скос на заданной поверхности модели (рисунок 5). При выполнении
операции необходимо задать требуемый размер и угол фаски.
а
б
Рисунок 5. Операция «Фаска»: а -
исходная модель; б - результат построения
Создание отверстия
Для создания отверстия в программе
«КОМПАС3D» нужно выбрать команду «Отверстие» в меню операций. Далее выбираем
необходимые параметры построения, такие как: шаг, диаметр, глубина, тип резьбы
и т.д. Щелкаем на нужное место модели и подтверждаем команду. Ниже на рисунке 6
представлен пример построения отверстия.
а
б
Рисунок 6. Операция «Отверстие»: а -
базовая модель; б - результат построения
Можно вводить вспомогательные
элементы и плоскости во время проектирования изделия, чтобы в последующем
использовать это в проектировании и построении конструкции. Если необходимо, то
есть возможность изменять цвет, настраивать разные виды отображения, изменять
характеристики материала, добавлять источники освещения для более реалистичного
отображения разработанных моделей.
С помощью системы «КОМПАС3D»
проведена разработка и построение всех трехмерных моделей механизма подачи
мобильного бурового комплекса.
Разработка
конструкторской документации
Для выполнения данной задачи
используется программа «КОМПАС3D», ее функционал используется для создания:
чертежей, фрагментов, текстов, спецификаций, сборок и т.п.
Основные действия, выполняемые в
данном программном комплексе, осуществляются над чертежом, или его составными
фрагментами. Все изображения могут быть выполнены в одном виде, если это не
вызовет проблем при проектировании.
В программной среде «КОМПАС3D» есть
возможность создать ассоциативный (связанный) чертеж 3D конструкции, он служит
для удобства редактирования модели относительно чертежа, то есть если изменить
чертежный вид, то перестроится и связанная модель.
Ассоциативный вид создается на
стандартном чертеже программы «Компас3D». В нем редактируются выбранные
разработчиком виды проектируемого изделия:
стандартные
виды (сзади, сверху, снизу, справа, слева, спереди);
проекционный
вид;
вид по
стрелке;
разрез
/ сечение;
разрыв
вида;
местный
вид.
При создании любого вида имеется
возможность редактировать параметры его построения, например, указать, какие
компоненты изделия не требуется в нем отображать или указать расстояние и угол
при разрыве.
Рассмотрим пример создания
ассоциативного чертежа с трехмерной модели. Первым шагом будет создание нового
листа чертежа, для которого задаются нужные параметры (масштаб, оформление,
ориентация и формат листа и т.д.). Далее выполняем команду «Создать стандартный
вид с модели» через меню «Вставка» и выбираем модель, с которой будет создан
вид. После располагаем изображение - фантом в нужной части чертежа и
подтверждаем команду. Создав все требуемые виды, располагаем их на чертеже,
заполняем всех необходимые технические требования для детали, заполняем
размеры, основную надпись и другие необходимые компоненты. На рисунке 7
приведен пример выполненного параметризованного чертежа с детали «Ось». При
работе с моделями возможно включение объектов (сборок и узлов) в спецификацию,
что ускоряет процесс ее заполнения [6].
Для получения окончательного вида
чертежа требуется поменять формат листа документа. С этой целью открывается
вкладка «Сервис», где закладка «Менеджер документа» позволяет выбирать нужный
формат, расположение листа и общее оформление
Чтобы разрушить ассоциативную связь
вида с моделью выполняем команду «Разрушить вид» в «Дерево построения» чертежа.
После того, как мы разрушим ассоциативный вид, он переходит в область
примитивов (отрезков, дуг и т.п.) и будет существовать, как пользовательский
вид чертежа «КОМПАС-ГРАФИК».
Рисунок 7. Параметрический чертеж
детали «Ось»
2.3 Разработка
каталога и разнесенной сборки
Разработка
разнесенной сборки
Для детального исследования
конструкции, необходимо рассматривать ее как составную модель. Разнесённый вид
позволяет анализировать отдельные компоненты сборки сложных изделий с большим
количеством деталей. Данная функция полезна для автоматизированной проектировки
каталогов основных и вспомогательных частей крупных узлов и сборок. При
разнесенной сборке сохраняются все сопряжения и связи между ее отдельными
узлами. Команда «Авто-разнесение» является крайне полезной при создании
разнесения сборки с небольшим количеством деталей.
При создании поэтапного разнесения
для группы компонентов или их отдельных частей, необходимо указать все модели
которые следует разнести на определенное расстояние и направление, на которое
нужно разнести деталь. Направлением может, является любая грань или плоскость
модели, относительно которой происходит разнесение.
Вид разнесенных частей в своей
основе содержит шаги разнесения, в которых указаны модели и их параметры
разнесения внутри одного шага. Каждый шаг имеет свой вид с разнесенными моделями.
Далее представлена поэтапная
разработка разнесенной сборки «Механизм подачи».
Необходимо открыть в программе
«Компас3D» модель сборки, которую необходимо разнести (рисунок 8).
Рисунок 8. Модель сборки «Механизм
подачи»
Для создания разнесения, необходимо
выполнить команду «Разнести компоненты», которая находится во вкладке «Сервис»
(рисунок 9).
Рисунок 9. Включение команды
«Разнести компоненты»
Распишем шаги разнесения:
разнести
узел сборки «Вал», указав при этом расстояние и направление разнесения;
разнести
узел «Звездочка натяжная», задав новые параметры разнесения и плоскости
относительно, которой производится разнесение
Остальные шаги выполняются
аналогичным способом, изменяются только параметры разнесения моделей.
Разнесенная модель сборки
представлена на рисунке 10.
Рисунок 10. Разнесенная модель
сборки «Механизм подачи»
Создание каталога
сборочной единицы «Механизм подачи мобильного бурового комплекса»
Каталог - это справочное техническое
пособие для более детального изучения детали, которое используется при сборке и
разборке узлов конструкции. В нем содержатся детальные изображения,
объединённые по функционально - конструктивному признаку стандартные изделия,
детали и сборочные единицы. Компоненты общей сборки могут быть разнесены
несколько раз. Несколько компонентов может участвовать в одном шаге разнесенной
сборки (рисунок 11). Создадим каталог на примере сборочного узла «Механизм
подачи» (рисунок 12).
Рисунок 11. Разнесённая сборка
компонентов сборочной единицы «Механизм подачи»
Далее создаем новый чертеж из модели
нужного формата. На панели вставки вида включаем параметр «Разнесенный вид».
Затем на ассоциативном чертеже расставляем позиции деталей, сводим их в таблицу
и подключаем к спецификации
Рисунок 12. Каталог сборочной
единицы «Механизм подачи»
3. Инженерный анализ
детали «Хвостовик» методом конечных элементов
.1 Решение линейных
задач теории упругости методом конечных элементов
Для инженерной практики зачастую
выбираются приближенные методы решения задач теории упругости, поскольку точные
аналитические решения возможны только в редких случаях. Благодаря внедрению
новых информационных технологий и вычислительной техники в теорию упругости,
важность данных методов возрастает.
В данном пункте будет рассмотрен
метод конечных элементов (МКЭ), являющийся основным для решения прикладных
инженерных задач.
Главной особенностью МКЭ, является
то, что при поиске решения неизвестной функции в теле, процедуры строятся без
использования дифференциальных уравнений. МКЭ относится к прямым методам и
является самой эффективной при решении задач прикладной механики.
Для примера плоскую форменную
конструкцию можно спроектировать набором плоских стержневых фигур, а рамную, с
помощью объёмных стержневых моделей разных видов и размеров. Объёмные модели
лучше всего представлять в виде совокупности элементарных моделей. Набором
стержневых элементов проектируются в основном рамные конструкции. Пластины и
оболочки проще всего моделировать набором плоских треугольных элементов, но в
ряде случаев применяются и более сложные элементы. С помощью элементарных
пирамид и призм хорошо представлять объёмные тела.
Данный способ исследования
конструкции дает возможность для решения задач по динамике и устойчивости,
нахождению амплитуды и частоты колебаний, а также для расчета напряженно -
деформированного состояния тела. Помимо этого МКЭ зачастую применяется при
решении задач по теплообмену, гидродинамике и нахождению полей статического
электричества и т.п.
На практике применение этого метода
напрямую зависит от качества и новизны компьютерного обеспечения, а также
развитости компьютерных технологий использованных для реализации
проектирования. Программный комплекс имеет следующие элементы для эффективного
решения задач: модуль для разбивки модели на конечные элементы, ядро расчетов и
визуализатор для представления произведенных результатов решения.
Необходимо отметить МКЭ, как
самостоятельный развивающийся и постоянно модернизирующийся раздел механики
сплошной среды. Для более детального изучения с ним необходимо обратиться к
специальной литературе по данной тематике. Далее будут проанализированы только
физические основы данного метода на примере расчета напряженно -
деформированного состояния конструкции «Хвостовик», как решение плоской задачи
теории упругости. Для ее решения в качестве конечного элемента принимаем
плоский элемент треугольной геометрической формы.
3.2 Использование
трёхмерной модели для расчёта изделия методами имитационного моделирования
Способ имитационного моделирования
представляет собой разработку электронной модели проектируемого изделия и ее
анализ с назначением необходимых ограничений. Целью данного моделирования
является нахождение оптимальных параметров для изделия. Данная задача была
успешно решена.
Для определения напряженно - деформированного состояния зачастую используются хорошо
разработанные методы имитационного физики. Они используются для расчета простых
по конфигурации моделей, и дают довольно точные результаты. Если объект имеет
более сложную форму, то прибегают к применению МКЭ.
.3
Расчет напряженно-деформированного состояния детали «Хвостовик» в среде
«SolidWorksSimulation»
Для анализа детали нужно
открыть в программе «SolidWorks» файл с ранее созданной трехмерной моделью в
САПР «Компас3D» формата «Step204» и подключить модуль «аtion». Переходим во
вкладку «Статический анализ», в котором будем задавать параметры исследования.
Приступая к созданию
конечных элементов, задаем материал изделия и параметры сетки с помощью команды
«Создание сетки». На рисунке 13 представлена сетка конечных элементов.
Рисунок 13. Сетка конечных элементов
Далее производим операции по
закреплению и приложению силы для модели. Для данного изделия задаем жесткую
фиксацию и прилагаем распределенную нагрузку на поверхности конструктивного
элемента «Звездочка». На рисунке 14 приведена распределённая нагрузка и
фиксация изделия.
Рисунок 14. Распределенная нагрузка
и фиксация изделия
Переходим к расчетам, выполняя
команду «Запустить это исследование». Ждем окончания моделирования результатов
и производим анализ полученных результатов.
Во вкладке «Напряжение» результат
показывает изменение цветовой гаммы модели, что свидетельствует об изменении
напряжения на различных ее частях (рисунок 15).
Рисунок 15. Результат
НДС «Напряжение»
Во вкладке «Деформация» представлена
информация по статической деформации модели (рисунок 16).
Рисунок 16. Результат
НДС «Деформация»
Вкладка «Перемещение» показывает
состояние перемещение модели при заданных нагрузках (рисунок 17).
Рисунок 17. Результат
расчета НДС «»
Во вкладке «Запас прочности» показан
максимальный коэффициент запаса прочности модели (рисунок 18).
Рисунок 18. Запас прочности изделия
Сравнивая полученные данные
результатов НДС, видим что деталь «Хвостовик» имеет запас прочности равный 3,7,
который попадает в рамки от 2 до 5. Поэтому деталь спроектирована, верно,
выдерживает необходимые нагрузки, а максимальная деформация не является
критичной.
4. Технологическая часть
.1 Разработка
технологического процесса изготовления детали «Хвостовик»
Описание и
назначение детали «Хвостовик»
Технологическая подготовка является
основным этапом создания готовой продукции. В этом разделе на модели детали -
«Хвостовик» и сборочной единицы - «Вал», будет рассмотрена автоматизированная
технологическая подготовка производства.
Технологический процесс представляет
собой все процессы по преобразованию размеров, формы, внешнего вида, контролю
свойств, транспортировке, маркировке и складированию изделий.
Для создания проекта
технологического процесса предложена деталь «Хвостовик» из сборочного узла
«Механизм подачи».
Хвостовик - это вал являющийся
ведущим (приводным) элементом конструкции механизма подачи. Через гидромотор на
вал передается движение, далее через цепь на вращатель, который движется вверх
и вниз по направляющим на цепи. Данная деталь принадлежит к классу ступенчатых
валов (рисунок 19).
Рисунок 19. Чертеж детали
«Хвостовик»
На одном выходном участке находится
нарезанная звездочка, через которую осуществляется вращение. На данном участке
имеется глухое отверстие, а торец детали сваривается с трубой, образуя узел «Вал».
На втором конце хвостовика выполнен
шестигранник для ручного приведения в движение механизма подачи при возможном
отказе гидропривода. На хвостовик надевается корпус, в нутрии которого стоят
подшипники и стопорные кольца. Также имеется паз для стопорной шайбы.
Предусмотрены канавки для выхода шлифовального круга [8].
Классы классификатора ЕСКД:
71 -
Изделия - тела вращения типа валов, осей, штоков, шпинделей;
711 - С
L до 0,5 D включительно с наружной цилиндрической поверхностью;
7112 -
Без закрытых уступов, гладкой, с наружной резьбой;
71122 -
С центровым глухим отверстием с одной или двух сторон, без резьбы;
711228
- С кольцевым пазом на торцах и наружной повверхности.
Материал, из которого
изготавливается деталь - конструкционная сталь 45 выполненная по ГОСТ 1050 -
88. Для обработки данного материала применяется операция нагрева до 850 оС
с последующим быстрым отпуском. Поскольку прокаливаемость данного материала
составляет от 10 до 15 мм, деталь имеет хорошую устойчивость к различным видам
нагрузок и деформаций. Основные химические и механические свойства стали 45
приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2. Химический состав
конструкционной стали 45
|
C
|
Si
|
Mn
|
Ni
|
S
|
P
|
Cr
|
Cu
|
As
|
|
0.42 - 0.5
|
0.17 - 0.37
|
0.5 - 0.8
|
до 0.4
|
до 0.035
|
до 0.04
|
до 0.26
|
до 0.35
|
до 0.07
|
Таблица 3. Механические свойства
конструкционной стали 45
|
Механические свойства поковок из стали 45
|
|
Термообработка
|
Сечение, мм
|
σ0,2 (М)
|
σв(МПа)
|
δ5
(%)
|
%
|
KCU (кДж / м2)
|
НВ, не более
|
|
Нормализация
|
100-300 300-500 500-800
|
245
|
470
|
19 17 15
|
42 34 34
|
39 34 34
|
143-179
|
|
До 100 100-300
|
275
|
530
|
20 17
|
40 38
|
44 34
|
156-197
|
|
Закалка. Отпуск
|
300-500
|
275
|
530
|
15
|
32
|
29
|
156-197
|
|
Нормализация Закалка. Отпуск
|
до 100 100-300 300-500
|
315
|
570
|
17 14 12
|
38 35 30
|
39 34 29
|
167-207
|
|
до 100 100-300 до 100
|
345 345 395
|
590 590 620
|
18 17 17
|
45 40 45
|
59 54 59
|
174-217 174-217 187-229
|
Анализ
технологичности конструкции детали
Вал - является массовой единицей в
машиностроении, поэтому технологичность их изготовления имеет большую важность.
Упрощение конструкции детали за счет
второстепенных элементов не представляется возможным из-за их отсутствия.
Сталь 45 - это материал, который
предоставляет полный набор свойств необходимый для изготовления вала, его замена
не нужна, поскольку он не является дорогим или дефицитным.
Деталь имеет труднодоступные места
для обработки и контрольных измерений, поэтому деталь не технологична. Деталь
сложна в изготовлении, но ее можно обрабатывать на типовых стандартных станках
с ЧПУ, стандартными режущими инструментами, используя универсальные типовые
приспособления.
Выбор метода
изготовления и формы заготовки
Метод изготовления заготовки для
изделия определяется назначением детали, масштабностью и серийностью выпуска,
технологическими требованиями и особенно экономической выгодой.
В основном рассчитывается два разных
варианта изготовления заготовки, из которых выбирают наилучший.
Необходимые данные для изготовления
заготовок:
материал
заготовки - Сталь 45 ГОСТ 1050 - 88;
плотность
материала - Ro =7810 кг/м куб;
масса
детали -1,01 кг;
годовая
программа - 600 шт.
Верным решением будет расчет
экономической выгоды двух заготовок выполненные методами проката и поковки.
Себестоимость получения заготовки из
проката.
Прокат применяется для изготовления
заготовки изделия при пластическом формообразовании. Использование специального
проката применяется для массового или крупносерийного изготовления, поскольку в
значительной степени снижаются припуски и объём механической обработки. Цена
заготовки изделия из проката находится по формуле (1):
(1)
где - затраты на
материал заготовки, руб.;
технологическая
себестоимость операций правки, калибрования и разрезки прутков.
Технологическая
себестоимость операций определяется по формуле (2):
/(60100) (2)
где - приведенные
затраты на рабочем месте, коп/ч;
- штучно калькуляционное
время выполнения заготовительной операции;
По данным приведенные
затраты, приходящиеся на 1 час работы оборудования, имеют следующие значения:
Цена материала определяется
исходя из массы проката, необходимого для изготовления детали и массе стружки
сдаваемой в отходы по формуле (3):
(/1000) (3)
где - масса заготовки,
кг;
цена 1 кг. Материала
заготовки, руб.;
масса готовой детали,
кг;
цена 1 т. отходов, руб.
Эту формулу
преобразовываем в следующий вид (формула 4):
(4)
Где - масса металла на
изготовление партии деталей, кг;
- масса партии деталей,
кг.
В качестве заготовки
используем сортовой фасонный прокат: круг горячекатаный по квалитету h14, ГОСТ
2590-88. Диаметр проката назначаем Æ 90 мм. Стандартный
прокат поставляется на производство длиной l = 6 м.
Рисунок 20. Вид заготовки из проката
Далее рассчитаем стоимость
материала, необходимого для производства партии заготовок.
Заготовка нарезается штучно из
стандартного проката длиной l = 162 мм (предусмотрен припуск на чистовую
подрезку и шлифовку торцов по 2,0 мм на сторону). Толщина пропила прутка Lп =
0,3 мм.
Определим число заготовок из одного
прутка длиной l = 6 м по формуле (5):= 6000 / (162+0,3) = 36,96 (5)
Принимаем n = 36 шт.
По следующей формуле (6) определяем
количество прутков необходимое для изготовления партии:
N/n (6)
= 600/36 = 16
Получаем, что для
изготовления партии деталей потребуется Z = 16 прутков.
Общая масса металла,
требуемая для изготовления партии деталей, определяется по формуле (7):
(7)
где - диаметр проката,
м;
- общая длина проката,
м;
плотность металла, 7810
кг/м куб;
Получаем:
Определим общую массу
партии деталей с помощью формулы (8):
(8)
Масса отходов (концевые,
стружка) находится по формуле (9):
(9)
Стоимость металла
требуемого для изготовления заготовок находится по формуле (10):
() (10)
где S - стоимость тонны
металла, 24500 руб.;отх - стоимость тонны стружки, 5000 руб.
Стоимость материала на
одну деталь находится из соотношения:
Заготовка из поковки.
Для расчета припусков и
отклонений для заготовки детали «Хвостовик» воспользуемся ГОСТ 7505-89.
Определяем необходимые данные для начала производства заготовок.
Масса поковки
(расчетная) находится по формуле (11):
Мпокр=Мд∙Кр
(11)
где Мпокр -
расчетная масса поковки, кг;
Мд - масса
детали, кг;
Кр -
расчетный коэффициент;
Кр = 1,1…1,6
для деталей с прямой осью.
Мпокр =1,01∙1,5=1,515
кг
Основные припуски на
размеры:
2,5 мм
- диаметр 42 мм и чистота поверхности Ra1,25;
2,5 мм
- диаметр 90 мм и чистота поверхности Ra5,0;
2,0 мм
- длина 158 мм и чистота поверхности Ra10.
Размеры поковки и их допускаемые
отклонения:
Диаметр
35+(2,5+0,3+0,6) 2 = 41,8 мм, принимаем 41 мм;
Диаметр
83,1+(2,5+0,3+0,6) 2 = 89,9 мм, принимаем 90 мм;
Длина
158+(2,0+ 0,3+0,6) 2 = 163,8 мм, принимаем 163 мм.
Допускаемые отклонения размеров:
Диаметр 41
;
Диаметр 90
;
Длина 163
.
Допускаемые отклонения:
От
плоскостности и от прямолинейности 1,2 мм;
От
изогнутости 1,2 мм.
Коэффициент использования материала
находится по формуле(12):
Ким = Мд/Мз
(12)
Ким = 1,01/1,515 = 0,66
Стоимость заготовки из поковки
определяем по формуле (13):
заг=Si/600×Q - (Q-q) Sотх/600 (13)
где Si=24,500 р -
стоимость тонны проката стали 45i=128000 р - стоимость тонны поковки
стали 45пр= 1,5 кг - масса заготовки из проката;пок=1,515
кг - масса заготовки из поковки;=1,1 кг - масса готовой детали;отх=5000
р - цена одной тонны отходов.заг=(128000/600∙1,515) -
(1,515-1,01)∙5000 / 600=323,2-4,1915=319,008 руб.
Путем экономических расчетов пришли
к выводу, что для изготовления детали «Хвостовик» целесообразнее использовать
заготовку из проката.
Выбор плана
обработки детали
В таблице 4 приведены основные
операции для изготовления детали «Хвостовик». Каждая операция при необходимости
может содержать один или несколько переходов.
Таблица 4. Технологический процесс
изготовления детали «Хвостовик»
|
Наименование операции
|
Технологические переходы
|
|
005 Абразивно - отрезная
|
Отрезать заготовку ∅=90
мм, L=162±0,5 мм
|
|
010 Токарно-сверлильно-фрезерная
|
Установ 1. - Подрезка торца L=160 мм; - Черновое точение ∅=37
мм L=108; -
Чистовое точение до ∅=35,5
мм; - Чистовое
точение по контуру L=108 мм; - Фрезеровка шестигранника в размер 24 (мм); - Фрезерование
паза в размер 5,3*15 мм; - Сверление отверстия ∅=6,5
мм; - Точение
2 канавок для выхода шлифовального круга; - Нарезание резьбы
М30x1,5-8g.
|
|
015 Токарно-сверлильная
|
Установ 2. - Подрезка торца в размер 158 мм; - Черновое точение до ∅=84
мм на L=50 мм; - Черновое точение с ∅
84 мм до ∅=43,5 мм на L=24 мм; - Чистовое точение с ∅43,5
мм до ∅=42,5 мм; - Точение фаски 6 мм*45 град; - Снятие фаски 1 мм*45
град; - Сверление
отверстия ∅=16 мм.
|
|
020 Зубофрезерная
|
Фрезерование 15 зубьев
|
|
025 Слесарная
|
|
030 Термическая
|
- Закалка; - Отпуск.
|
|
035 Шлифовальная
|
Шлифовать деталь согласно размерам на чертеже
|
Выбор и расчет припусков на
обработку, оформление чертежа заготовки
Рассчитаем припуски на обработку
поверхности Ø35 k6. Согласно чертежу ее шероховатость не должна быть грубее Ra=1,6.
Согласно таблицам обработки на станках нужно составить дальнейший план
технологических операций:
- обтачивание
предварительное;
- обтачивание
чистовое;
- шлифование.
Заготовка при токарной операции
консольно закрепляется одной стороной в самоцентрирующемся трех кулачковом
патроне (рисунок 21).
Путем геометрического сложения
определяется пространственное отклонение.
Рисунок 21. Консольное закрепление в
самоцентрирующих патронах зажимных устройств
Суммарное пространственное
отклонение находится по формуле(14):
(14)
где = 50 мм - длина
вылета детали из патрона;
= 0,5 мкм - удельная кривизна
заготовок на 1 мм длины.
Формула остаточного
пространственного отклонения:
после
предварительного точения;
после
окончательного точения;
Минимальное значение припусков
рассчитываем по формуле (15):
(15)
Минимальный припуск:
под
предварительное растачивание;
под
чистовое растачивание;
под
шлифование.
Расчетный размер (dp)
находится посредством прибавления расчетного минимального припуска каждого
перехода к конечному размеру [7].
Получив расчетный размер последнего
перехода, для остальных переходов имеем:
После записи в таблицу значений
допусков каждого технологического перехода. Определим значение наибольшего
предельного размера, путем округления расчетных размеров увеличивая их
значения. Округление производится до того же знака десятичной дроби, с которым
дан допуск на размер перехода. Наибольшие предельные размеры вычислим путем
прибавления допуска к наименьшему предельному размеру:
Предельные значения припусков
определяем как разность наибольших предельных размеров, а минимальные - как
разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого
переходов:
Общие припуски и таким
же образом, как в предыдущем примере, суммируя промежуточные припуски.
Проверяем расчеты:
Значение элементов
припуска, которые соответствуют необходимым технологическим переходам,
записываем в таблицу (5).
Таблица 5. Расчет
размеров и припусков поверхности Æ 35 k6
|
Технологические переходы обработки поверхности Æ
35k6Элементы припуска, мкмРасч. припуск 2Zmin
|
Расч. размер dр, мм
|
Допуск , мкмПредельный размер, мм
|
Предельные значения припусков, мкм
|
|
|
|
|
|
Rz
|
T
|
|
ε
|
|
|
|
dmin
|
dmax
|
|
|
|
Заготовка (h14)
|
150
|
250
|
7500
|
40
|
-
|
|
750
|
|
|
-
|
-
|
|
Точение черновое (h12)
|
50
|
50
|
450
|
40
|
|
|
120
|
|
|
881,39
|
1511
|
|
Точение чистовое (h8)
|
30
|
30
|
300
|
20
|
|
|
18
|
|
35,17
|
280
|
382
|
|
Шлифова-ние
|
5
|
15
|
-
|
-
|
|
|
8
|
|
35
|
168
|
178
|
|
ИТОГО
|
1329,4
|
2071
|
Выбор типа и формы
организации производства
Необходимо выполнить выбор типа
производства по коэффициенту загрузки технологического оборудования. Для
серийного производства рассчитать количество деталей в партии. Выбрать форму
организации производства.
Тип производства по ГОСТ 3.1108-74
характеризуется коэффициентом закрепления операций Кзо, показывает
отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих
выполнению подразделением в течение месяца к числу рабочих мест.
Коэффициент закрепления операции
получаем по формуле (16):
Кз.о = åПо/Rя (16)
где åПо-суммарное число различных операций;я - явочное число рабочих
подразделения.
Так как в задании регламентирована
годовая программа выпуска (изготовления), то условие планового периода, равного
одному месяцу здесь не применимо.
Порядок расчета коэффициента
закрепления операций проводим, опираясь на формулу (17):
p= (N∙Tшт)/(60∙Fд∙hз.н.) (17)
где N - годовая программа, шт.;шт
- штучно-калькуляционное время, мин;д - действительный фонд
(годовой) рабочего времени, час;
hз.н - нормативный коэффициент загрузки оборудования;
hз.н = 0,7;= 600;д = 2070 часа.
На основании определения расчетного
числа станков по каждой операции определяем коэффициент закрепления операций
согласно формуле (18):
Кз.о.=åО/åР (18)
где åО - количество операций выполняемых на рабочем месте;
åР - установленное
число рабочих мест.
Количество операций, которые
выполняются на рабочем месте, определяется, по формуле (19):
О = hз.н./hз.р. (19)
Определение основного
технологического времени.
Выполним нормирование операций,
пользуясь приближенными формулами:
Воспользуемся формулой (20) для
нахождения технологического времени абразивно - отрезной операции.
То = 0,19 D2×10-3 мин. (20)
Определим основное время
для Абразивно - отрезной операции - на L=162±0,5 мм;
То = 0,19×902×10-3
= 1,539 мин;
Расчет основного времени
для остальных переходов:
токарно-сверлильно-фрезерной
операции сводим в таблицу 6;
токарно-сверлильной
сводим в таблицу 7;
Зубофрезерной операции сводим в таблицу 8;
Шлифовальной
операции в таблицу 9.
Определение штучно-калькуляционного
времени.
Штучно-калькуляционное время
определяем по формуле (21):
Тш.к. = φк×То (21)
где φк - коэффициент;
φк = 1,98 -
Токарно-сверлильно-фрезерная операция;
φк = 1,98 -
Токарно-сверлильная операция;
φк = 1,66 - Зубофрезерная
операция;
φк
= 2,10 - шлифовальная операция;
Расчетные данные заносим в таблицу
10.
Таблица 6. Основное время
токарно-сверлильно-фрезерной операции
|
Токарно-сверлильно-фрезерная операция
|
Длина обработки, мм
|
Формула расчета основного времени, мин
|
То, мин
|
|
Токарно-сверлильно-фрезерная операция I установ
|
|
Абразивно-отрезная
|
D=90
|
0,19 D2∙10-3
|
1,539
|
|
Чистовая подрезка торца
|
180
|
0,052 (D2-d2)∙10-3
|
0,033488
|
|
Черновое точение
|
108
|
0,63 (D2-d2)∙10-3
|
4,24053
|
|
Чистовое точение
|
108
|
0,17dl∙10-3
|
0,65178
|
|
Чистовое точение по контуру
|
71
|
0,17dl∙10-3
|
0,3621
|
|
Фрезеровка шестигранника
|
66
|
7l∙10-3
|
0,462
|
|
Фрезерование паза в размер
|
15
|
7l∙10-3
|
0,105
|
|
Сверление отверстия
|
24
|
0,52dl∙10-3
|
0,08112
|
|
Точение канавки для выхода шлифовального круга 2 раза
|
7
|
0,17dl∙10-3
|
0,0419
|
|
Нарезание резьбы
|
10
|
19dl∙10-3
|
5,7
|
|
Итого по операции
|
13,216918
|
Таблица 7. Основное время обработки
токарно-сверлильная операции
|
Токарно-сверлильная операция
|
Длина обработкики, мм
|
Формула расчета основного времени, мин
|
То, мин
|
|
|
|
|
|
Токарно-сверлильная операция II установ.
|
|
Подрезка торца
|
180
|
0,052 (D2-d2)∙10-3
|
0,032072
|
|
Черновое точение
|
50
|
0,63 (D2-d2)∙10-3
|
0,65772
|
|
Черновое точение
|
24
|
0,63 (D2-d2)∙10-3
|
2,2531625
|
|
Чистовое точение
|
24
|
0,17dl∙10-3
|
0,1734
|
|
Точение фаски
|
6
|
0,17dl∙10-3
|
0,09996
|
|
Снятие фаски
|
1
|
0,17dl∙10-3
|
0,00442
|
|
Сверление отверстия
|
16
|
0,52dl∙10-3
|
0,84864
|
|
Итого по операции
|
4,0693745
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8. Основное время для
зубофрезерной операции
|
Зубофрезерная операция
|
Длина обработки, мм
|
Формула расчета основного времени, мин
|
То, мин
|
|
|
|
|
|
Фрезерование 15 зубьев
|
15
|
7l∙10-3
|
0,8638245
|
Таблица 9. Основное время для
шлифовальной операции
|
Круглошлифовальная операция
|
Длина обработки, мм
|
Формула расчета основного времени, мин
|
То, мин
|
|
|
|
|
|
Шлифование по 11 квалитету
|
37
|
0,07dl
|
0,09064
|
|
Шлифование по 6 квалитету
|
37
|
0,15dl
|
0,19424
|
|
Итого по операции
|
0,2849
|
Таблица 10. Штучно-калькуляционное
время
|
Наименование операции
|
То, мин
|
Коэф
|
Тш-к, мин
|
mp
|
Кол-во станков P
|
Коэф закр факт
|
О
|
Коэф закр операций
|
|
Токарно-сверлильно-фрезерная
|
13,2169
|
1,98
|
26,1694
|
 10,180603363,5
|
|
|
|
|
|
Токарно-сверлильная
|
4,0693
|
1,98
|
8,0572
|
0,055605
|
1
|
0,055605
|
12
|
|
|
зубофрезерная
|
0,8638
|
1,66
|
1,4339
|
0,009895
|
1
|
0,009895
|
70
|
|
|
Круглошлифоваль-ная
|
0,2849
|
2,10
|
0,5982
|
0,004128
|
1
|
0,004128
|
169
|
|
Порядок расчета на примере токарной
операции:
mpI =
,
Тш-к. = 1,98×13,2169
= 26,1694 мин,pI = 
Принимаем рI =
1 станок, так как допускается увеличение не более чем до 125%, поэтому ηз.ф.=
0,180603/1 = 0,180603
О = 
.
Определяем КЗ.О.
КЗ.О.= 
Тип производства
выбираем - среднесерийное.
Выбор оборудования
Абразивно - отрезная операция.
Для обработки назначаем
абразивно-отрезной станок 8Т222У, предназначенный для резки металла абразивным
кругом. Техническая характеристика данного станка приведена в таблице 11.
Таблица 11. Характеристики станка
8Т222У
|
Наименование
|
Ед. измерения
|
Значения
|
|
Наибольший типоразмер отрезаемых заготовок: - Труба
Ø; - уголок с размером полки не более; - круг Ø;
- брус
строительный сечением; - круглый лес диаметром; - доска обрезная
толщиной до50 мм и шириной.
|
мм
|
140* 100х100х8 90 120х120* 140* 250
|
|
Максимальная ширина реза
|
мм
|
300
|
|
Максимальная высота реза
|
мм
|
140
|
|
Расстояние от плоскости стола до нижней точки инструмента при
максимально верхнем положении маятника не менее (регулируемое)
|
мм
|
170
|
|
Наибольший диаметр устанавливаемого отрезного круга
|
мм
|
400
|
|
Частота вращения инструмента
|
Об/мин
|
3600
|
|
Скорость резания (окружная линейная скорость)
|
м/сек
|
75
|
|
Электродвигатель привода: мощность; число
оборотов.
|
кВт об/мин
|
4 3000
|
|
Масса станка не более
|
кг
|
132
|
Токарно-сверлильно-фрезерная
операция.
Для обработки назначаем станок с ЧПУ
модели Takisawa TMM 250 module-1. Основные технические характеристики
станка приведены ниже в таблице 12.
Таблица 12. Характеристика станка
Takisawa TMM 250 module-1
|
Технические данные
|
Единицы измерения
|
TMM 250 module-1
|
|
Макс. диаметр заготовки, устанавливаемой над станиной
|
мм
|
Ø 780
|
|
Макс. диаметр точения
|
мм
|
Ø 350
|
|
Макс. длина точения
|
мм
|
800
|
|
Расстояние между центрами
|
мм
|
1130
|
|
Макс. диаметр обрабатываемого прутка в главном/ противошпинделе
|
мм
|
Ø 76,3/ Ø 50,8
|
|
Ход по оси Х1 (фрезерный шпиндель, револьверная головка (верх))
|
мм
|
265
|
|
Ход по оси Y (фрезерный шпиндель, револьверная головка (верх))
|
мм
|
100 (±50)
|
|
Ход по оси Z1 (фрезерный шпиндель, револьверная головка (верх))
|
мм
|
760
|
|
Ход по оси A (противошпиндель)
|
мм
|
800
|
|
Ход по оси X2 (противошпиндель)
|
мм
|
|
Ход по оси Z2 (противошпиндель)
|
мм
|
760
|
|
Ускоренные перемещения фрезерного шпинделя и револьверной
головки (верх)
|
м/мин
|
X:20/ Z:30/ Y:12
|
|
Ускоренные перемещения револьверной головки (низ)
|
м/мин
|
X:20/ Z:30
|
|
Ускоренные перемещения главного и противошпинделя
|
об/мин
|
С:300
|
|
Ускоренные перемещения главного и противошпинделя
|
м/мин
|
A:30
|
|
Частота вращения токарного шпинделя
|
об/мин
|
4000
|
|
Точность позиционирования шпинделя (ось С)
|
град.
|
0.001
|
|
Присоединительный торец шпинделя главного/ противошпинделя
|
|
JIS A2-8/ A2-6
|
|
Диаметр отверстия в главном/ противошпинделе
|
мм
|
Ø 86/ Ø 63
|
|
Количество револьверных головок
|
шт.
|
2
|
|
Количество инструментальных позиций
|
шт.
|
15 (VDI 40)
|
|
Размеры инструмента для наружной обработки
|
мм
|
25 × 25
|
|
Размеры инструмента для внутренней обработки
|
мм
|
Ø 40
|
|
Количество приводных инструментальных позиций
|
шт.
|
15/ 15
|
|
Частота вращения приводного инструмента
|
об/мин
|
4000
|
|
Мощность главного шпинделя
|
кВт
|
22/ 15
|
|
Мощность противошпинделя
|
кВт
|
18,5/ 11
|
|
Мощность приводного инструмента
|
кВт
|
5,5/ 3,7
|
|
Мощность двигателя осей
|
кВт
|
X1:1,2/ X2:1,8/ Y:1,0/ Z1, Z2, A:3,0
|
|
Потребляемая мощность
|
кВА
|
62.7
|
|
Высота станка
|
мм
|
2250
|
|
Длина × ширина
|
мм
|
3800 × 2185
|
|
Вес
|
кг
|
8500
|
Токарно-сверлильная операция.
Для обработки назначаем станок с ЧПУ
МК6056. Основные технические характеристики станка приведены в таблице 13.
Таблица 13. Характеристика станка
МК6056
|
Наименование параметра
|
Значения параметра
|
|
Наибольший диаметр заготовки обрабатываемой над станиной, мм
|
500
|
|
Наибольший диаметр заготовки обрабатываемой над суппортом, мм
|
290
|
|
Наибольший диаметр заготовки обрабатываемой над выемкой (Г), мм
|
630
|
|
Наибольшая длина устанавливаемой детали (РМЦ), мм
|
1000
|
|
Наибольшая диаметр сверла для серления в стали, мм
|
25
|
|
Мощность привода шпинделя, кВт
|
11
|
|
Диаметр отверстия в шпинделе, мм
|
55
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин
|
16..2000
|
|
Количество прямых и обратных скоростей шпинделя
|
22
|
|
Наибольший крутящий момент на шпинделе, кНм
|
1
|
|
Наибольшее перемещение продольного суппорта, мм
|
935
|
|
Наибольшее перемещение поперечного суппорта, мм
|
300
|
|
Наибольшее перемещение резцовых салазок, мм
|
150
|
|
Диапазон продольных подач, мм/об
|
0,05-2,8
|
|
Диапазон поперечных подач, мм/об
|
0,025.. 1,4
|
|
Количество продольных/ поперечных подач
|
24/ 24
|
|
Скорость быстрых перемещений продольных/ поперечных, м/мин
|
3,8/ 1,9
|
|
Пределы шагов метрических резьб, мм
|
0,5-112
|
|
Пределы шагов модульных резьб, модуль
|
0,5-112
|
|
Пределы шагов дюймовых резьб, ниток / дюйм
|
56-0,5
|
|
Пределы шагов питчевых резьб, питч диаметральный
|
56-0,5
|
|
Наибольшее перемещение пиноли задней бабки, мм
|
150
|
|
Электродвигатель главного привода, кВт
|
11
|
|
Суммарная мощность установленных на станке электродвигателей,
кВт
|
12,01
|
|
Потребляемая мощность станком, кВт
|
12,5
|
|
Габариты станка (длина ширина высота), мм
|
2800 1265 1485
|
|
Масса станка, кг
|
3100
|
Зубофрезерная операция.
Для обработки назначаем
зубофрезерный станок 5К32А. Основные технические характеристики станка
представлены в таблице 14.
Таблица 14. Характеристики станка
5К32А
|
Наименование параметра
|
Значение
|
|
Наибольший модуль нарезаемого колеса, мм
|
10
|
|
Наибольший диаметр нарезаемых цилиндрических прямозубых колес
(0°), мм
|
800
|
|
Наибольший диаметр нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(30°), мм
|
500
|
|
Наибольший диаметр нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(45°), мм
|
350
|
|
Наибольший диаметр нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(60°), мм
|
120…250
|
|
Наибольший диаметр червячных нарезаемых колес, мм
|
800
|
|
Наибольшая длина венца нарезаемых цилиндрических прямозубых
колес (0°), мм
|
350
|
|
Наибольшая длина венца нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(30°), мм
|
200
|
|
Наибольшая длина венца нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(45°), мм
|
150
|
|
Наибольшая длина венца нарезаемых цилиндрических косозубых колес
(60°), мм
|
130
|
|
Наименьшее число нарезаемых зубьев
|
12
|
|
Диаметр стола, мм
|
630
|
|
Расстояние между осями стола и фрезы, мм
|
80…500
|
|
Расстояние от плоскости стола и оси фрезы, мм
|
210…590
|
|
Ускоренное перемещение стола, мм/мин
|
170
|
|
Ручное перемещение стола за один оборот лимба, мм
|
0,5
|
|
Наибольшее перемещение суппорта, мм
|
380
|
|
Ускоренное перемещение каретки суппорта, мм/мин
|
550
|
|
Наибольший диаметр режущего инструмента, мм
|
200
|
|
Наименьшая длина режущего инструмента, мм
|
200
|
|
Диаметры фрезерных оправок, мм
|
32; 40
|
|
Ускоренное перемещение шпинделя вдоль оси, мм/мин
|
130
|
|
Расстояние от оси шпинделя до направляющих суппорта, мм
|
319
|
|
Скорость перемещения шпинделя вдоль оси, мм/мин
|
12
|
|
Наибольший угол наклона зубьев нарезаемого колеса, град
|
±60
|
|
Поворот суппорта на одно деление шкалы линейки, град
|
1°
|
|
Поворот суппорта на одно деление шкалы нониуса, мин
|
1`
|
|
Конусное отверстие шпинделя
|
Морзе 5
|
|
Наибольшее осевое перемещение фрезы, мм
|
80
|
|
Пределы оборотов фрезы, об/мин
|
50..310
|
|
Число ступеней оборотов фрезы
|
9
|
|
Пределы продольных подач, мм/об
|
0,8…5,0
|
|
Пределы радиальных подач, мм/об
|
0,27.. 1,67
|
|
Пределы тангенциальных подач, мм/об
|
0,17…3,7
|
|
Число ступеней подач
|
7
|
|
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи, кгс
|
2000
|
|
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом поперечной подачи, кгс
|
4000
|
|
Электродвигатель главного привода, кВт/ об/мин
|
7,5/ 1460
|
|
Электродвигатель осевого движения фрезы, кВт/ об/мин
|
0,4/ 1400
|
|
Электродвигатель ускоренных перемещений, кВт/ об/мин
|
3/ 1430
|
|
Электродвигатель привода гидронасоса, кВт/ об/мин
|
1,1/ 930
|
|
Электродвигатель насоса охлаждения, кВт/ об/мин
|
0,15/ 2840
|
|
Габаритные размеры станка (длина х ширина х высота), мм
|
2650х1510х2000
|
|
Масса станка с электрооборудованием и охлаждением, кг
|
7400
|
Шлифовальная операция.
Для обработки назначаем
универсальный круглошлифовальный станок 3У10А. Основные технические
характеристики станка представлены в таблице 15.
Таблица 15. Характеристики станка
3У10А
|
Наименование параметра
|
Значение
|
|
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм
|
100
|
|
Наибольшая длина обработки заготовки, мм
|
180
|
|
Наибольший диаметр шлифуемого отверстия, мм
|
100
|
|
Пределы частоты вращения шпинделя Min об/мин
|
40000
|
|
Пределы частоты вращения шпинделя Max об/мин
|
2800
|
|
Класс точности станка по ГОСТ 8-82, (Н, П, В, А, С)
|
А
|
|
Частота вращения шпинделя бабки изделия, об/мин
|
6
|
|
Мощность двигателя кВт
|
1.1
|
|
Габариты станка Длинна Ширина Высота (мм)
|
1250x1400x1690
|
|
Масса, кг
|
1850
|
Выбор режущих инструментов
В таблицу 16 сведены результаты по
выбору режущих инструментов.
Таблица 16. Выбор инструмента
|
№ перехода
|
Наименование перехода
|
Наименование инструмента
|
Материал режущей части
|
|
1
|
Абразивно-отрезная
|
Круг 300х2,5х51 14A 40-Н 27Б. ГОСТ 21963-82
|
14А
|
|
2
|
Подрезка торца
|
Резец подрезной ГОСТ 18880-73
|
T15K6
|
|
3
|
Черновое точение
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
T15K6
|
|
4
|
Чистовое точение
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
T15K6
|
|
5
|
Чистовое точение по контуру
|
Резец контурный ГОСТ 20872-80
|
T15K6
|
|
6
|
Фрезеровка шестигранника
|
Фреза торцевая ГОСТ 26595-85
|
T15K6
|
|
7
|
Фрезерование паза в размер
|
Фреза концевая ГОСТ 17026-71
|
T15K6
|
|
8
|
Сверление отверстия
|
Сверло ГОСТ 10903-77
|
Р6М5
|
|
9
|
Точение канавки для выхода шлифовального круга
|
Канавочный резец ГОСТ 18885-73
|
T15K6
|
|
10
|
Нарезание резьбы
|
Резьбонарезной резец ГОСТ 18876-73
|
Р6М5
|
|
11
|
Подрезка торца
|
Резец подрезной ГОСТ 18880-73
|
Т15К6
|
|
12
|
Черновое точение
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
Т15К6
|
|
13
|
Черновое точение
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
Т15К6
|
|
14
|
Чистовое точение
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
Т15К6
|
|
15
|
Точение фаски
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
Т15К6
|
|
16
|
Снятие фаски
|
Резец проходной ГОСТ 18878-73
|
Т15К6
|
|
17
|
Сверление отверстия
|
Сверло ГОСТ 10903-77
|
Р6М5
|
|
18
|
Фрезерование 15 зубьев
|
Модульная фреза ГОСТ 10996-64
|
Т15К6
|
|
19
|
Шлифовальная
|
Круг 150х25х32 24А 40П СТ К ГОСТ 21963-82
|
24А
|
Выбор
вспомогательных инструментов
К дополнительному инструментарию
относятся стойки для резцов, оправки для режущих инструментов, державки и
направляющие втулки. Определяющим фактором при выборе оснастки и приспособлений
является конструкция хвостовика, тип режущего инструмента, конструкция
посадочного места на станке. Помимо указанных требований необходимо принять во
внимание свойства обрабатываемой поверхности, жёсткость инструмента, требования
замены и подналадки инструмента.
Условия закрепления и снятия
инструментов в револьверную головку определяются специальным набором
инструментов, принятых для данного оборудования. Специальные наборы так же
необходимы и для шлифовальных станков и фрезерных станков.
В таблице 17 приведена информация по
выбранным вспомогательным инструментам.
Таблица 17. Выбор вспомогательных
инструментов
|
№
|
Операция
|
Вспомогательные инструменты
|
|
1
|
Токарная
|
Оправа для токарных резцов
|
|
2
|
Сверлильная
|
Трехкулачковый патрон для сверления
|
|
3
|
Фрезерная
|
Цанговый патрон
|
|
4
|
Шлифовальная
|
Оправки для крепления шлифовального круга
|
Выбор
приспособлений
Приспособления для станков должны
выбираться с условием обеспечения необходимого надежного закрепления и
базирования изделия, учитывая при этом необходимость автоматизированной
обработки, а также других необходимых требований.
Таблица 18. Выбор приспособлений
|
№
|
Операция
|
Приспособления
|
|
1
|
Фрезерная
|
Патрон цанговый1-30-2-100
|
|
2
|
Токарная
|
Резцедержатель с перпендикулярным открытым пазом и
цилиндрическим хвостовиком
|
|
3
|
Шлифовальные
|
Патрон 7100-0063 А
|
Выбор средств
измерения и контроля размеров
При выборе средств контроля и
измерения (таблица 19) будем ориентироваться на наиболее важные параметры
изделия - габаритные размеры:
- Длинна ‒158
мм;
- Диаметр
‒ Æ83,1 мм.
Таблица 19. Выбор средств измерения
|
Название операции
|
Наименование средств контроля и обозначения
|
|
1. Отрезная
|
Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,05 ГОСТ 166-89
|
|
2. Токарная
|
Штангенциркуль (для 12 квалитетов и больше)
|
|
Микрометр МК 50-2 ГОСТ 6407-90
|
|
3. Фрезерная
|
Микрометр МК 50-2 ГОСТ 6407-90
|
|
4. Шлифовальная
|
Микрометр ШР 0-250-0,05 МК 25-2 ГОСТ 6507-90
|
|
5. Резьбонарязная М30-1,5 g8
|
Кольцо резьбовое М30-1,5 g8 ПР-НЕ ГОСТ 17763-72
|
Выбор режимов
резания
Совместно с оформлением
маршрутно-операционных карт ведется расчет режимов резания. Режимы
устанавливаются исходя из характеристик станка, на котором происходит
обработка, материала изделия и режущего инструмента. Результаты расчета режимов
резания для технологических операций изготовления детали «Хвостовик» выполнены
согласно рекомендуемой методике [9]. Назначенные режимы резания приведены в
таблице 20.
Таблица 20. Режимы резания
|
Технологические переходы
|
Элементы режимов резания
|
|
L, мм
|
t, мм
|
S₀, мм /об
|
V, м/мин
|
n, об/мин
|
S, мм/мин
|
|
Подрезка торца
|
45
|
1
|
0,3
|
120
|
1280
|
360
|
|
Черновая обточка
|
113
|
5∙11
|
0,6
|
282
|
1000
|
600
|
|
Чистовое точение
|
113
|
1,5
|
0,25
|
57
|
2000
|
500
|
|
Чистовое точение по контуру
|
61
|
2,5∙2
|
0,25
|
38
|
2000
|
500
|
|
Фрезеровка шестигранника
|
26
|
5
|
0,5
|
80
|
900
|
600
|
|
Фрезерование паза в размер
|
45
|
7
|
0,2
|
44
|
2000
|
400
|
|
Сверление отверстия
|
29
|
6,5
|
0,32
|
22
|
500
|
160
|
|
Точение канавки для выхода шлифовального круга
|
8
|
1
|
0,25
|
50
|
2000
|
500
|
|
Нарезание резьбы
|
13
|
0,9
|
1,75
|
9,42
|
250
|
430
|
|
Подрезка торца
|
45
|
1,2
|
0,3
|
120
|
1280
|
360
|
|
Черновое точение
|
48
|
4∙2
|
0,6
|
290
|
1000
|
600
|
|
Черновое точение
|
25
|
4∙7
|
0,5
|
290
|
1000
|
600
|
|
Чистовое точение
|
24
|
1,5
|
0,25
|
60
|
2000
|
500
|
|
Точение фаски
|
5,5
|
0,5
|
0,25
|
60
|
2000
|
500
|
|
Сверление отверстия
|
100
|
16
|
0,14
|
16,3
|
2000
|
104
|
|
Зубофрезерная
|
8,3
|
4
|
0,03
|
25
|
100
|
60
|
|
Шлифование поверхности
|
16
|
0,01
|
0.2
|
13
|
5000
|
1000
|
Техническое нормирование времени
операций
Технически обоснованной
нормой времени называют время выполнения технологической операции в
определённых -технических условиях, наиболее благоприятных для данного типа
производства.
Для основных операций
технологического определяем нормы штучно - калькуляционного времени.
Время организационного
принимаем в размере от суммы времени и вспомогательного.
Результаты вычислений сводим в
таблицу 21.
Таблица 21. Нормы времени операций
|
Номер и наименование операции
|
То
|
Тв
|
Топ
|
Тоб
|
Тот
|
Тшт
|
Тп-з
|
Тш-к
|
|
|
|
|
Ттех
|
Торг
|
|
|
|
|
|
1. Токарно-сверлильно-фрезерная операция
|
13,226
|
0,6
|
2,199
|
0,1499
|
0,22
|
0,06
|
14,2359
|
34
|
14,25
|
|
2. Токарно-сверлильная
|
4,069
|
0,25
|
0,574
|
0,0434
|
0,0574
|
0,106
|
5,0998
|
30
|
5,16
|
|
3. Зубофрезерная операция
|
0,863
|
0,11
|
0,09
|
0,016
|
0,023
|
0,07
|
1,082
|
30
|
1,11
|
|
4. Круглошлифовальная операция
|
0,284
|
0,005
|
0,019
|
0,0014
|
0,0019
|
0,002
|
0,2943
|
5
|
0,31
|
|
Итого
|
20,73
|
4.2
Разработка программы на обрабатывающем центре
Разработанную трехмерную модель
детали Хвостовик перенесли в формате STEP в программу «SprutCAM». Затем
смоделировали обработку детали, задав необходимые станки, виды обработки,
оснастку и обрабатываемые поверхности [10].
Рисунок 22. Вид исходной детали и
заготовки в программе «SprutCAM»
Из программы «SprutCAM» c помощью
постпроцессора извлекли код управляющей программы для станка с ЧПУ.
%G21 G40 G80
G54D600 S150
M03Z160.414.316.488Z159.F0.5.488.4.4.X96.316.914X93.488
Z158.5.488.4.4.5X96.316.414X93.488 Z158..488
.4.M09X-2.4Z160.(Z160.412.486.658
Z158.998.998.15.486 Z44.564Z160.412.486.658 Z158.998.998.15.486
Z44.564Z160.412.486.658 Z158.998
X89.486 Z44.564Z160.412
Заключение
В выполненной выпускной
квалификационной работе была проведена модернизация конструкции и технологии
изготовления механизма подачи мобильной буровой установки.
Выполнены следующие поставленные
задачи:
. Анализ состояния вопроса и
формулирование целей для дипломной работы.
. Описание работы механизма подачи
мобильной буровой установки.
. Разработка конструкции механизма
подачи обсадной трубы.
. Разработка каталога и разнесённой
сборки.
. Автоматизированный инженерный
анализ детали «Хвостовик» методом конечных элементов.
. Разработка технологии изготовления
детали «Хвостовик»
. Разработка программы для обработки
на станках с ЧПУ.
В конструкторской части было
выполнено описание конструкции и работы механизма подачи мобильной буровой
установки, разработаны параметрические чертежи, связанные с трехмерными
моделями деталей узлов конструкции, составлены спецификации по сборкам узлов и
всего механизма в целом. Провели исследование напряженно - деформированного
состояния детали. Заключительной частью этой главы стало создание разнесенной
сборки и ее каталога.
В технологической части произвели
описания и назначения детали «Хвостовик», провели расчеты режимов резания,
нормирования времени, припусков на обработку. Также выбрали средства контроля и
измерения размеров, приспособления для станков и инструментов, составили
маршрут обработки детали.
С помощью САПР комплекса «SprutCAM
10» была выполнена обработка детали «Хвостовик», в результате с помощью
постпроцессора получили код управляющей программы для станков с ЧПУ.
Список использованных
источников
1. Шкарин, Б.А. Основы
систем автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и
технологических процессов: учебное пособие / Б.А. Шкарин. - Вологда: ВоГУ,
2011.-127 с.
2. Организация и
планирование машиностроительного произодства: Учебник / К.А. Грачёва, М.К.
Захаров, Л.А. Одинцова и [др.]; под ред. Ю.В. Скворцова, Л.А. Некрасова, - М.:
Высш. шк., 2003. - 470 с.
. Буровые
комплексы / под общей ред. К.П. Порожского. - Екатеринбург: издательство УГГУ,
2013. - 768 с.
. Акулов, О.А.
Информатика: Базовый курс: Учеб. для студентов вузов, бакалавров, магистров,
обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» / О.А.
Акулов, Н.В. Медведев. - 5-е изд. - М.: Омега-Л, 2008. - 574 с.
. Скворцов, А.В.
Автоматизация управления жизненным циклом продукции: Учебник / А.В. Скворцов,
А.Г. Схиртладзе, Д.А. Чмырь. - М.оооооооосква: ИЦ Академия, 2013. - 320 с.
. Норенков, И.П.
Системы автоматизированного проектирования: в 9 кн. Кн. 1: Принципы построения
и структура./ И.П. Норенков. - М.: Высшая школа, 1986. - 125 с.
. Методические
рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов
/ работ для студентов очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения /
сост. А.Н. Тритенко, О.В. Сафонова, Н.В. Дурягина. - Вологда: ВоГУ, 2016. - 123
с.
. ГОСТ 2.610 -
2006. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения
эксплуатационных документов. - Введ. 01.09.2006. - М.: Стандартинформ, 2006. -
35 с.
. Безъязычный,
В.Ф. Расчет режимов резания. Учебное пособие / И.Н. Аверьянов, А.В. Кордюков. -
Рыбинск: РГАТА, 2009. - 185 с.