Технологический процесс механической обработки детали Траверса, проект специального станочного приспособления для фрезерования паза детали, проект специального станочного приспособления для фрезерования контура детали,

метки: Поверхность, Заготовка, Приспособление, Определять, Экономический, Фрезерование, Принимать, Фрезерный

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ_____________________________________________ 7

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ___________________________ 8

1.1. Служебное назначение детали и анализ ТУ__________________ 9

1.2. Выбор типа производства________________________________ 11

1.3. Выбор метода получения заготовки и его обоснование_______ 12

1.4. Разработка технологического маршрута, выбор метода обработки и технологического оборудования___________________________ 14

1.5. Анализ точности________________________________________ 19

1.6. Расчет технологических припусков________________________ 20

1.7. Расчет режимов резания_________________________________ 21

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ__________________________ 27

2.1. Проектирование специального станочного приспособления на операцию фрезерования паза детали «Траверса»______________________ 28

2.2. Проектирование специального приспособления на операцию фрезерования контура детали «Траверса»_______________________________ 34

2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на операцию сверления отверстий в детали «Траверса»___________________ 38

2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента_______________________________________________________ 43

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ____________________________ 49

3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию фрезерования паза детали_____________________ 50

3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на операцию фрезерования контура детали_____________________________ 51

3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию сверления___________________________________ 52

3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального инструмента_______________________________________________________ 54

3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута______ 55

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЯ_ 59

4.1. Общие сведения.________________________________________ 60

4.2. Опасные и вредные факторы, вызывающие травматизм и профессиональные заболевания.___________________________ 60

4.3. Общие требования и средства безопасности при работе на металлорежущих станках.________________________________________________ 64

4.4. Роль технолога в обеспечении БЖД. Экология._____________ 66

Основные разделы бизнес-плана, калькуляция темы и расчет цены ...

... работа инженера подразумевает не только нахождение прогрессивных решений, но и их технико-экономическое обоснование, доказательство того, что выбранный вариант является наиболее выгодным и экономически ... система разработана с учетом требований Государственной Трудовой инспекции, устранены лишние детали, интерфейс более гибкий и удобный. Следовательно, можно утверждать, что автоматизированная ...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ_________________________________________ 69

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ_____________ 70

ПРИЛОЖЕНИЯ________________________________________ 72

1.1. Служебное назначение детали и анализ ТУ

Деталь КП.206.9373.1301.61 «Траверса» располагается в закрылке, в его передней точке крепления. Траверса соединяет сам закрылок с подвижной частью механизации – корреткой.

ТУ1. Отклонение от номинальной величины размера 225 не должно превышать 0,115 мм.

Невыполнение этого условия может привести к затруднению сборки узла.

Контроль ТУ1 осуществлять штангенциркулем ШЦ-05 0-250 ГОСТ 166-80.

ТУ6. Отклонение от перпендикулярности поверхности 21, 22 относительно поверхности 18, 20 не должно превышать 0,05 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к перекосу детали при сборке, вследствие чего возможно возникновение внутренних напряжений.

Схема контроля см. рис.

ТУ7. Отклонение от перпендикулярности поверхности 16, 17 относительно поверхности 11, 15 не должно превышать 0,05 мм.

Несоблюдение этого условия приведет к повышенному износу детали, заклиниванию при работе.

Схема контроля см. рис.

ТУ8. Отклонение от симметричности поверхности относительно поверхности не более 0,2 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к повышенному износу и уменьшению срока службы детали.

Схема контроля

ТУ2. Отклонение номинальной величины размера 102 не должно превышать 0,087 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к затруднению сборки и работы узла.

Контроль производить штангенциркулем ШЦ-05 ГОСТ 166-80.

ТУ3. Отклонение номинальной величины размера 58 не должно превышать 0,074 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к повышенному трению, износу, заклиниванию.

Контроль осуществлять нутромером микрометрическим ГОСТ 7470-78.

ТУ4. Отклонение от номинальной величины размера 46 мм не должно превышать 0,062 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к повышенному износу, трению.

Контроль осуществлять микрометром рычажным ГОСТ 6507-78.

ТУ5. Отклонение от перпендикулярности поверхности 23 относительно поверхности 18 не должно превышать 0,15 мм.

Несоблюдение этого условия может привести к значительному перекосу собираемого узла.

Схема контроля см. рис.

1.2. Выбор типа производства

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций К _З.О. .

Условно различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное.

Приняты следующие коэффициенты серийности:

• для массового производства — ;
• для крупносерийного — ;
• для среднесерийного — ;
• для мелкосерийного — ;
• для единичного — .

На базовом предприятии в цехе 251 имеется 300 рабочих мест. Он изготавливает 1500 наименований деталей и на одну деталь в среднем приходится по 8 операций, то есть

Таким образом, производство является мелкосерийным.

1.3. Выбор метода получения заготовки и его обоснование

Расчет произведен по методике изложенной в [9, 120].

Рассмотрим два варианта изготовления данной детали: кованая штамповка и поковка.

1. Коэффициент использования материала:

;

2. Трудоемкость изготовления детали для нового варианта:

;

• трудоемкость по базовому варианту, мин;
• , — масса заготовки, кг при новом и базовом варианте.

3. Снижение материалоемкости, кг:

;

• годовой объем выпуска детали, шт;

4. Себестоимость изготовления детали:

;

Стоимость основных материалов:

;

• масса заготовки по варианту, ;
• стоимость материала заготовки, ;
• коэффициент транспортных расходов ( для черных металлов и для других);
• масса отходов на одну деталь, ;

;

Заработная плата основных рабочих:

;

• коэффициент выполнения норм;
• коэффициент, учитывающий премирование;
• коэффициент отчисления по социальному страхованию;
• штучное время на операцию;
• часовая тарифная ставка, ;

;

;

;

Экономия по себестоимости:

;

• за год.

Вывод: проведя данный анализ можно сделать вывод, что штампованная заготовка по экономическим затратам на много выгоднее заготовки полученной из поковки.

1.4. Разработка технологического маршрута, выбор метода обработки и технологического оборудования

1-й вариант технологического процесса (базовый вариант)

Таблица 1.1.

№ операции	№ перехода	Наименование операции	Оборудование
005		Входной контроль
010		Маркировочная
015		Фрезерная
	1	Фрезеровать штамповочный облой	FV36CUGUR
020		Разметочная
025		Контрольная
030		Фрезерная	FV36CUGUR
	1-3	Фрезеровать поверхности 1, 5, 8 предварительно
	4	Переустановить заготовку
	5-7	Фрезеровать поверхности 2, 6, 10 предварительно
035		Фрезерная	FV36CUGUR
	1-2	Фрезеровать поверхности 11, 15 предварительно
	3	Переустановить прихват
	4-5	Фрезеровать поверхности 18, 20 предварительно
040		Сверлильная	2Н125
	1-2	Сверлить 2 отв. 16, 17
	3	Сменить инструмент
	4-5	Сверлить 2 отв. 23, 24
045		Разметочная
	1	Разметить контур заготовки
050		Фрезерная	FV36CUGUR
	1	Развернуть шпиндель станка на 13°40’
	2	Фрезеровать поверхность 31
	3	Развернуть шпиндель станка на 21°30’
	4	Фрезеровать поверхность 26
	5-6	Переустановить заготовку, развернуть шпиндель на 7°40’
	7	Фрезеровать поверхность 26
	8-9	Сменить инструмент, развернуть шпиндель станка
	10	Фрезеровать поверхность 27
	11	Развернуть шпиндель станка на 1°20’
	12	Фрезеровать поверхность 28
055		Фрезерная	FV36CUGUR
	1-2	Обкатать поверхности 25, 29
060		Фрезерная
	1	Фрезеровать поверхности 1, 5 начисто
	2	Фрезеровать поверхность 3
	3	Фрезеровать поверхность 7
	4	Фрезеровать поверхности 8, 4
	5	Фрезеровать поверхности 6, 2
065		Фрезерная	FV36CUGUR
	1	Фрезеровать поверхность 9 начисто
	2-4	Фрезеровать поверхности 12, 13, 14
	5	Фрезеровать поверхность 15 начисто
	6	Переустановить прихват
	7	Фрезеровать поверхность 18 начисто
	8	Фрезеровать поверхность 19
	9	Фрезеровать поверхность 20 начисто
070		Сверлильная	2Н125
	1	Сверлить отв. 21, 22
	2	Сверлить отв. 16, 17
	3	Цековать отв. 16, 17
	4	Цековать отв. 23, 24
075		Фрезерная	FV36CUGUR
	1	Обкатать поверхность 25
080		Контрольная
	1	Контролировать шероховатость
085		Промывочная
090		Контрольная
	1	Контролировать качество промывки, трещин
095		Люмконтроль
100		Виброшлифование
105		Виброупрочнение
110		Контрольная
115		Расточная	2Е450
	1	Расточить отв. 16, 17
	2	Расточить отв. 21, 22
	3	Расточить отв. 23, 24
120		Контрольная
125		Маркировочная
130		Измерительная
135		Контрольная
140		Упаковывание
145		Транспортирование

2-ой вариант технологического процесса

Таблица 1.2.

№ операции	№ перехода	Наименование операции	Оборудование
005		Входной контроль
010		Маркировочная
015		Разметочная
020		Фрезерная
	1	Установить заготовку
	2	Фрезеровать штамповочный облой
025		Контрольная
030		Программно-фрезерная	Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
	1	Установить заготовку в УСП
	2-6	Фрезеровать поверхности 1, 3, 5, 7, 8
	7-11	Фрезеровать поверхности 2, 4, 6, 9, 10
035		Сверлильная	Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
	1	Установить заготовку в УСП
	2-4	Сверлить 3 отв. 16, 21, 23
	5	Переустановить заготовку
	6-8	Сверлить 3 отв. 17, 22, 24
	9	Сменить инструмент
	10-12	Зенкеровать 3 отв. 17, 22, 24
	13	Переустановить заготовку
	14-16	Зенкеровать 3 отв. 16, 21, 23
	17	Сменить инструмент
	18-20	Развернуть 3 отв. 16, 21, 23
	21	Переустановить заготовку
	22-24	Развернуть 3 отв. 17, 22, 24
040		Программно-фрезерная	Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
	1	Фрезеровать поверхности 11, 15 предварительно
	2	Фрезеровать поверхности 18, 20 предварительно
	3	Сменить инструмент
	4-5	Фрезеровать поверхности 11, 12, 13, 14, 15, 18, 19, 20 начисто
	6	Контроль размеров
045		Программно-фрезерная	Станок С2240СФ3 координатно-сверлильный фрезерно-расточной
	1	Установить заготовку в приспособление
	2	Фрезеровать поверхности 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 предварительно
	3	Фрезеровать поверхности 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 окончательно
050		Контрольная
055		Промывочная
060		Контрольная
065		Люмконтроль
070		Виброшлифование
075		Виброупрочнение
080		Контрольная
085		Маркировочная
090		Измерительная
095		Контрольная
100		Упаковочная
105		Транспортировочная

1.5. Анализ точности

(См. 1 и 2 лист графической части курсового проекта)

FV36CUGUR

1.6. Расчет технологических припусков

1. Исходная заготовка: штамповка, , , , ; ; .

2. Заготовка после чернового фрезерования: ; ; ; , погрешность по 11 квалитету: . [10,185]

3. Фрезерование чистовое: ; ; ; . [10,188]

Чистовое фрезерование:

;

Номинальный (расчетный) припуск

;

Максимальный припуск:

Фрезерование черновое:

• Номинальный наибольший операционный размер на фрезерование черное ;

Минимальный припуск на черновое фрезерование:

Номинальный (расчетный) припуск на фрезерование черное:

Расчетный размер заготовки:

Технологические переходы обработки поверхностей	Элементы припусков				Расчет. припуск.	Расчет. разм., мм	Допуск, мкм	Предел.		Пред. знач. прип.
Заготовка	160	250	0,224	0,12	—	101,83	2000	101,93	102,52	—	—
Фрезерование черновое	80	80	0,012	0,09	0,66	101,47	220	101,47	100,81	0,66	1,63
Фрезерование чистовое	20	30	0,008	0,055	0,25	100,33	87	100,33	100,56	0,25	0,55

Расчеи произведен по методике изложенной в [3].

1.7. Расчет режимов резания

Фрезерование.

На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2240СФ3 производится черновое фрезерование контура детали с высотой и . Припуск на обработку . Обрабатываемый материал – титановый сплав с , обработка черновая, .

I. Выбор инструмента.

32 ОСТ 2462-2-75

II. Назначаем режимы резания.

1. Припуск снимаем за два рабочих хода .

2. Подача на зуб .

3. Определяем скорость главного движения резания

• [11, 185]

Из [11, 287] имеем:

• ;
• ;
• ;
• ;

• ;
• ;
• ;
• .

, где

• коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [11, 286];
• коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
• коэффициент, учитывающий материал инструмента [10, 286].

4. Частота вращения шпинделя:

;

• корректируем по паспорту станка: .

5. Действительная скорость главного движения резания:

6. Скорость движения подачи:

7. Находим силы резания:

• Окружная сила: [11, 288];
• ;
• ;
• ;
• [11, 290]

; ; ; ;

;

;

8. Мощность резания:

9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка.

Необходимо, чтобы ;

• Следовательно, () и обработка возможна.

10. Основное время , где

• число рабочих ходов;
• длина рабочего хода резца, ;
• ;
• ;
• — перебег.

;

• Сверление.

На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2440СФ3 сверлят сквозное отверстие 9,8 на глубину . Материал заготовки — с .

1. Выбираем сверло 9,8 по ГОСТ 10903-77 из быстрорежущей стали Р6М5К5 . [11, 128]

2. Назначаем режимы резания:

Глубина резания .

3. Подача . [11, 255]

4. Скорость резания находим по [11, 277]:

, где

; ; ;

• ;
• ;
• [11, 278];

5. Частота вращения шпинделя:

;

6. Действительная скорость резания:

7. Определяем силы резания [11, 278]:

;

8. Находим мощность резания:

9. Проверяем, достаточна ли мощность резания:

;

10.Основное время , где

• число рабочих ходов;
• длина рабочего хода резца, ;
• врезание резца;
• перебег резца.

;

• Зенкерование.

10 ^+0,2

2. Глубина резания: .

3. Назначаем подачу [1, 277].

4. Скорость резания находим по [1, 277]:

, где

; ; ;

• ;
• ;
• ;

5. Частота вращения шпинделя:

;

6. Действительная скорость резания:

7. Определяем силы резания [1, Т. 2, с. 280]:

;

8. Находим мощность резания:

9. Проверяем, достаточна ли мощность резания:

;

10. Основное время , где

;

2.1. Проектирование специального станочного приспособления на операцию фрезерования паза детали «Траверса»

2.1.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление

1. Принципиальная схема базирования и закрепления детали

В качестве опорной поверхности принята торцевая поверхность детали. Она устанавливается на пальцы (опорные точки 1, 2 и 3 на рис. 1).

Для лишения оставшихся трех степеней свободы используются пальцы, устанавливаемые на боковой поверхности детали (опорные точки 4, 5, 6).

2. Вид заготовки, механические свойства материала

Заготовку получают штамповкой на прессе при . Материал детали титановый сплав ВТ22 с пределом прочности и . Он обладает высокой прочностью, небольшим коэффициентом расширения, значительной коррозионной стойкостью. Повышение механических свойств достигается легированием следующими элементами:

• алюминий ;
• молибден ;
• ванадий ;
• хром ;
• железо ;
• примеси .

Сплав применяется в термически упрочненном (закалка плюс старение) и отожженном состоянии.

Максимальный припуск на обработку .

Коэффициент использования материала

3. Описание технологической операции

На данной операции производится фрезерование пазов детали. Обработка ведется на координатно-сверлильном фрезерно-расточном одностоечном станке , который предназначен для особо точной обработки широкого диапазона деталей.

В качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую быстрорежущую с коническим хвостовиком ().

Параметры фрезы Ø , длина рабочей части , общая длина .

Ширину пазов проверяем с помощью калибра.

4. Общие требования к приспособлению

Механизм зажима представляет Г-образный прихват с гидравлическим приводом. Он допускает отвод костыля на значительную величину. Спиральный паз обеспечивает автоматический поворот костыля. В качестве транспортировочных устройств используются рым-болты.

2.1.2. Расчет точности приспособления

При фрезеровании пазов детали требуется обеспечить отклонение от перпендикулярности верхней поверхности детали относительно опорной поверхности приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать с какой точностью должна быть выполнена при сборке приспособления параллельность поверхности приспособления относительно стола станка, т.е. с каким допуском должен быть выполнен параметр (рис. 2).

Расчет ведем по методике изложенной в [5, 44].

Определяем необходимую точность приспособления по параметру :

1. Определяем погрешность базирования .

2. Погрешность закрепления [2, 75].

3. Погрешность установки фактическая .

4. Суммарная погрешность обработки:

[7, 8],

5. Допустимая погрешность установки

Т.к., , то предлагаемая схема базирования и конструктивная схема приспособления приемлемы.

6. Суммарная погрешность приспособления

7. Погрешность собранного приспособления

где — погрешность установки приспособления на станке определяют по формуле исходя из конструктивной схемы (рис. 2):

• где — длина обрабатываемой заготовки, ;
• максимальный зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка;
• для посадки ;

• расстояние между шпонками;
• где ;

• погрешность закрепления равна нулю, т.к. установка заготовки производится без зазоров;
• погрешность настройки равна (для мелкосерийного производства).

На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено значение параметра .

8. Запас точности .

2.1.3. Расчет усилия зажима заготовки

При расчете усилия зажима рассматриваются два случая:

1. Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;

2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента резания предупреждается силой зажима , равномерно распределенной на два прихвата. Рассчитав для обоих случаев значение силы , выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по методике изложенной в [7, 22].

Рассчитаем коэффициент запаса :

[7, 23],

где — учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

• учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента;
• учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
• учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
• учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
• учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах;
• гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.

Коэффициент трения [7, 24], т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимными элементами приспособления необработанными поверхностями.

Определяем главную составляющую силы резания:

Тогда усилие зажима равно:

; ;

;

• За расчетное значение принимаем .

Определяем диаметр гидроцилиндра:

где — давление в гидросистеме, равное ,

• коэффициент полезного действия ().

Принимаем по диаметр гидроцилиндра равным , ход поршня . Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила , тянущая .

2.2. Проектирование специального приспособления на операцию фрезерования контура детали «Траверса»

2.2.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление

1. Принципиальная схема базирования заготовки

Рис. Схема базирования заготовки.

В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на рис ).

Для лишения оставшихся трех применяются базирование по отверстиям на пальцы установочные (опорные точки 4, 5 и 6).

2. Описание технологической операции.

На данной операции производится фрезерование контура детали. Обработка ведется на С2440СФ4 — координатно-сверлильном фрезерно-расточном станке. В качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую, твердосплавную с коническим хвостовиком по ОСТ 2И63-2-75 Æ32, l =90мм, L =195мм.

3. Принцип работы приспособления.

Деталь устанавливается на плиту и базируется с помощью установочных пальцев, представляющих собой шток гидроцилиндра. Зажим производится с применением быстросъемных шайб.

2.2.2. Расчет точности приспособления

При фрезеровании контура детали требуется обеспечить отклонение от параллельности поверхности детали относительно корпуса приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать, с какой точностью должна быть выдержана при сборке приспособления параллельность поверхности каркаса приспособления относительно стола станка, то есть с каким допуском должен быть выполнен параметр (см. рис. ).

Расчет ведем методике изложенной [7, 16].

Определяем необходимую точность приспособления по параметру .

1. Погрешность базирования .

2. Погрешность закрепления [2, 75].

3. Погрешность установки фактическая

4. Суммарная погрешность обработки

[1, 8].

, где

• коэффициент, определяющийся порядком точности обработки (для черновой обработки до 9 квалитета ; для чистовой — ).

5. Допустимая погрешность установки

;

• так как , предлагаемая схема базирования и конструктивная схема приспособления приемлемы.

6. Суммарная погрешность приспособления

7. Погрешность собранного приспособления

На чертеже общего вида приспособления (см. рис. ) должно быть проставлено значение параметра .

2.2.3. Силовой расчет приспособления

При установке заготовки на плоскость и два пальца, один из которых срезан; пальцы должны быть полностью разгружены от действия сил резания , , .

Возможны два случая:

1. Смещение заготовки от сил и предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами (прихватами)

2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента (инерции) резания предупреждается силой зажима Q, равномерно распределенной на два прихвата.

Рассчитав для обоих случаев значение силы Q, выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая.

Рассчитаем коэффициент запаса К [9, 22]:

, где

• учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;
• учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента [9, 23];
• учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
• учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
• учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
• учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах (на штыри);
• гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки;
• [9, 24] — так как заготовка контактирует с опорами и ЗУ приспособления, обработанными поворотами.

; .

Принимаем по ГОСТ 19899-74 диаметр гидроцилиндр равным 63 мм., ход поршня 16 мм. Гидроцилиндр двойного действия: толкающая сила , тянущая .

2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на операцию сверления отверстий в детали «Траверса»

2.3.1. Техническое задание на приспособление

1. Принципиальная схема базирования заготовки

Рис. Схема базирования заготовки.

В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на рис ).

Для лишения оставшихся трех применяется базирование в призме : одна из призм неподвижная лишает двух степеней свободы (опорные точки 4, 5 ), другая — неподвижная лишает одну степень свободу.

2. Описание технологической операции.

На данной операции производится сверление, зенкерование, развертывание отверстий в детали. Обработка ведется на С2440СФ4 — координатно-сверлильном фрезерно-расточном станке.

В качестве режущего инструмента принимаем сверло твердосплавное с коническим хвостовиком по ГОСТ 22735-77 Æ30, Æ12,Æ9,8. Зенкер, оснащенный твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов по ГОСТ 21540-76 из сплава ВК8 по ГОСТ 3882-74 Æ32,Æ13,8,Æ9,8. Развертка машинная, оснащенная твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 21525-76 Æ35,Æ14,Æ10.

3. Принцип работы приспособления.

Деталь устанавливается на плоские опорные постины, закрепленные на плите и базируется с помощью призмы, которая двигается по направляющим. Перемещение призмы происходит за счет ее соединения со штоком гидроцилиндра, с помощью которого производится зажим заготовки.

2.3.2. Расчет точности

При сверлении отверстий в детали требуется обеспечить отклонение от перпендикулярности поверхности отверстий относительно поверхности плиты приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать с какой точностью должна быть выполнена при сборке приспособления параллельность поверхности приспособления относительно стола станка, т.е. с каким допуском должен быть выполнен параметр (рис. ).

Расчет ведем по методике изложенной в [5, 44].

Определяем необходимую точность приспособления по параметру :

1. Определяем погрешность базирования .

2. Погрешность закрепления [2, 75].

3. Погрешность установки фактическая .

4. Суммарная погрешность обработки:

[7, 8],

5. Допустимая погрешность установки

Т.к., , то предлагаемая схема базирования и конструктивная схема приспособления приемлемы.

6. Суммарная погрешность приспособления

7. Погрешность собранного приспособления

где — погрешность установки приспособления на станке определяют по формуле исходя из конструктивной схемы (рис. 2):

• где — длина обрабатываемой заготовки, ;
• максимальный зазор между направляющей шпонкой приспособления и пазом стола станка;
• для посадки ;

• расстояние между шпонками;
• где ;

• погрешность закрепления равна нулю, т.к. установка заготовки производится без зазоров;
• погрешность

На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено значение параметра .

8. Запас точности .

2.3.3. Расчет усилия зажима заготовки

При расчете усилия зажима рассматриваются два случая:

1. Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;

2. Отрыв заготовки под действием силы резания или момента резания предупреждается силой зажима . Рассчитав для обоих случаев значение силы , выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по методике изложенной в [14, 22].

Рассчитаем коэффициент запаса :

[14, 23],

где — учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

• учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента;
• учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;
• учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);
• учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);
• учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах;
• гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.

Коэффициент трения [14, 24], т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимными элементами приспособления необработанными поверхностями.

Определяем главную составляющую силы резания:

Тогда усилие зажима равно:

;

• За расчетное значение принимаем .

Определяем диаметр гидроцилиндра:

где — давление в гидросистеме, равное ,

• коэффициент полезного действия ().

Принимаем по диаметр гидроцилиндра равным , ход поршня . Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила , тянущая .

2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента

2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента

Для получения поверхности детали под втулку проектируется специальный металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными твердосплавными пластинами и с направляющим элементом. Отличительной особенностью такой зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность оси отверстия внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное снятие фаски и более высокую шероховатость поверхности.

Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза торцевая. Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в заготовке специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной пресс-формы, также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент использования материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости заготовки, а следовательно, и к возрастанию стоимости детали.

2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента

1. Определяем режим резания по нормативам:

• глубина резания ;
• находим подачу на оборот ;
• скорость главного движения резания ,

где — диаметр режущего инструмента, равный ;

• период стойкости инструмента, равный ;
• глубина резания, ;
• подача на оборот, ;

;

• крутящий момент и осевая сила

где ; ; [7, 288],

;

;

• где ; [7, 290].

2. Определяем номер хвостовика конуса Морзе:

Осевую составляющую силы резания можно разложить на две силы:

1. — действующую нормально к образующей конуса , где — угол конусности хвостовика.

2. Силу — действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.

Сила создает касательную составляющую силы резания; с учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки :

Момент трения между хвостовиком и втулкой:

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом, который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы инструмента.

Следовательно,

Средний диаметр конуса хвостовика:

или

где — момент сопротивления сил резанию,

• осевая составляющая силы резания,
• коэффициент трения стали по стали,
• для большинства конусов Морзе равен приблизительно , ;
• отклонение угла конуса;
• По выбираем ближний ближайший больший конус, т.е.

конус Морзе №3, со следующими основными конструктивными параметрами: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

3. Конструктивные элементы зенковки принимаем по : длина рабочей части ; длина оправки ; общая длина инструмента ; длина инструмента без направляющего элемента .

4. Твердый сплав пластины для обработки титанового сплава принимаем , форму по или форму по . В качестве припоя принимаем латунь . Корпус зенковки из по .

5. Технические требования для зенковки, оснащенной пластинами из твердого сплава, принимаем по .

2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость

Расчет инструмента на прочность и жесткость производится путем сравнения трех параметров: , , .

Максимальная нагрузка допускаемая, прочностью инструмента при известных размерах корпуса цековки:

• для круглого сечения

где — предел прочности при изгибе для конструкционной стали равен ;

• расстояние от вершины инструмента до рассматриваемого опасного сечения, .

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью инструмента, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба:

• где — допускаемая стрела прогиба равная ;
• модуль упругости;
• момент инерции сечения корпуса (для круглого сечения ).

Таким образом, выполняется основное условие обеспечения прочности и жесткости металлорежущего инструмента, а именно:

2.4.4. Проектирование мерительного инструмента

Исходными данными для проектирования специального мерительного инструмента являются:

• размер паза детали, равный ;
• поле допуска на размер .

По находим предельные отклонения изделия ; . Наибольший и наименьший предельные размеры:

; .

По табл. 2 для квалитета 9 и интервалов размера находим данные для расчета размеров калибров, : ; ; .

Наибольший размер проходного нового калибра:

• где — допуск на изготовление калибра, ;
• отклонение середины поля допуска, .

Размер калибра , проставляемый на чертеже . Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .

Наименьший размер проходного калибра:

где — выход за границу поля допуска при износе проходного калибра.

Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из эксплуатации.

Наибольший размер непроходного нового калибра:

Размер калибра , проставляемый на чертеже .

Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .

Расчет произведен по методике изложенной в [7, 208].

3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию фрезерования паза детали

1. Стоимость приспособления: ,

где — стоимость одной условной детали приспособления;

• коэффициент сложности приспособления [ ];
• количество деталей в приспособлении.

;

2. Расходы на эксплуатацию приспособления

где — коэффициент затрат на проектирование оснастки ();

• срок службы приспособления (2 года);
• коэффициент, учитывающий расходы на ремонт и эксплуатацию ().

или

где — годовая программа выпуска, ;

• срок эксплуатации приспособления (2 года);
• процент расходов на ремонт и эксплуатацию приспособления.

3. Экономия от внедрения приспособления:

• где — стоимость одной минуты работы станка, ;
• где ;
• ;
• [ ];

• Т.к. экономия от внедрения приспособления перекрывает расходы, то данное приспособление экономически выгодно и его можно применить на производстве.

Методика расчета проведена по [9, 18].

3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на операцию фрезерования контура детали

Стоимость приспособления:

, где

• стоимость одной условной детали приспособления;
• коэффициент сложности приспособления [6, 225];
• количество деталей в приспособлении.

Расходы на эксплуатацию приспособления:

, где

• годовая программа выпуска, ;
• срок эксплуатации приспособления ();
• процент расходов на ремонт и обслуживание приспособлений (20%-30%).

Экономия от внедрения приспособления:

, где

• стоимость одной минуты работы станка, руб., мин.

, где

[9, 223]

Вывод: так как условие (), то данное приспособление экономически выгодно и его можно применить на производстве (методика расчета произведена по [9, 18]).

3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию сверления

Целесообразность применение приспособления должна быть экономически оправдана. Расчеты экономической эффективности основываются на сопоставлении затрат и экономии. Применение приспособления считается экономически выгодным, если годовая экономия больше, чем годовые затраты, связанные с ним.

Определим ожидаемую экономию:

где — штучно-калькуляционное время при первом и втором варианте

использования конструкции приспособления.

• себестоимость одной станко-минуты:

[14,222]

где — переменные затраты, пропорциональные изменению времени обработки[14,223] .

• переменно — постоянные затраты (входят затраты на амортизацию и эксплуатации станка)[14,223].
• прочие постоянные цеховые расходы, которые при данном объеме выпуска валовой продукции остаются постоянными независимо от изменения времени обработки [14,223].

N — годовая программа выпуска

Годовые затраты на специальное приспособление:

[14,222]

где С — стоимость приспособления выбираем условно из [14,225]

• коэффициент проектирования [14,224] ;
• коэффициент эксплуатации [14,224] ;
• лет — срок службы приспособления.

Ожидаемая экономия:

руб.

t _шт1 =5,42 мин; t_шт2 = 4,16 мин.

Изменение произошло вследствие одновременного сверления трех отверстий.

руб/мин

где = 0,014 [14,223] ;

• =0,0038 [14,223];
• =0,0026 [14,223] .

Годовая программа N = 400 штук в год.

Найдем годовые затраты:

руб.

руб.

С ₁ =45

С ₂ =62

=0,3 [14,224] ;

• =0,25 [14,224] ;
• =5 лет.

Тогда:

Проверяем условие на выполнение. , условие выполняется, значит делаем вывод о целесообразности внедрения нового проекта.

3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального инструмента

Экономическое обоснование применения специального инструмента – зенковки проведем в сравнении с торцевой фрезой.

Расчет ведется по формуле:

где — расходы на

• фондовая стоимость инструмента

(, );

• штучное время,

(, );

• коэффициент, учитывающий переточки;
• время службы зенковки,
• время службы фрезы.

Тогда,

Экономия от применения специального инструмента:

• где ;
• годовая программа выпуска деталей, ;
• Т.к.

экономия больше расходов на инструмент, то внедрение инструмента является выгодным.

3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута

Расчет технологической себестоимости проводим по методике изложенной в [3, 112].

Технологической себестоимостью детали называется та часть ее полной себестоимости, элементы которой существенно изменяются для различных вариантов технологического процесса.

, где

• стоимость исходной заготовки;
• заработная плата станочника;
• заработная плата вспомогательного рабочего;
• затраты на амортизацию оборудования;
• затраты на амортизацию оснастки;
• затраты на ремонт оборудования;
• затраты на
• затраты на электроэнергию;
• затраты на содержание производственных площадей;
• затраты на управляющую программу.

1. ,

• часовой норматив заработной платы рабочего,
• штучное время изготовления одной детали,
• коэффициент многостаночного обслуживания (, ) [3, 114].

, где

• годовой норматив заработной платы вспомогательного рабочего,

, , [7, 701];

• количество смен ();
• действительный годовой фонд времени работы оборудования (при двухсменном режиме работы для станков с ручным управлением , для станков с ЧПУ );
• количество станков обслуживаемых вспомогательным рабочим , .

, где

• фондовая стоимость оборудования, ;

, ;

• норматив амортизационных отчислений, ;
• [7, 703];

, где

• фондовая стоимость технологической оснастки;

, ;

• годовая программа выпуска ();

, где

• норматив затрат на ремонт механической части оборудования, ;
• , [7, 705];
• норматив затрат на ремонт электрической части оборудования (;
• );

• коэффициент точности ремонтируемого оборудования, [7, 705];
• , — категории ремонтной сложности механической и электрической части оборудования;
• ; ; ; (см.

[7], с. 703);

;

, где

• фондовая стоимость инструмента;

; ;

• доля машинного времени в штучном;
• [7, 707];
• коэффициент, учитывающий переточки;
• время службы инструмента ();

;

, где

• установленная мощность двигателей станка;
• коэффициент загрузки по времени () [7, 709];
• цена электроэнергии ();

;

, где

• площадь, занимаемая станком, ;
• коэффициент, учитывающий систему управления (для ЧПУ );
• норматив затрат на содержание рабочей площади;
• [7, 699];

;

, где

• стоимость управляющей программы, ;
• коэффициент, учитывающий варианты на восстановление программного носителя;
• [1, 396];

• срок службы УП, (,);

Сложив полученные данные по обоим вариантам, получим

; .

Таким образом, результаты расчетов показывают экономическую целесообразность обработки детали на станке с ЧПУ.

4.1. Общие сведения.

Обработка металлов резанием продолжает оставаться одним из основных способов получения точных размеров и форм деталей машин и приборов. Профессия станочника является самой многочисленной в машиностроительной промышленности.

Предупреждение травмирования движущимися частями станка, обрабатываемой деталью и режущим инструментом, предупреждение глазных травм отлетающей стружкой и порезов ленточной стружкой, обеспыливание требуют серьезного внимания, особенно при работе на универсальных и специальных (операционных) станках.

Работа на станках связана с непосредственным контактом человека (станочника) и машины (станка), что требует внимания к задачам создания безопасных условий труда.

Эти задачи решаются комплексно:

• непрерывным повышением безопасности самих станков, т. е. оснащением их все более совершенными средствами безопасности в процессе проектирования, изготовления и модернизации;
• совершенствованием организации рабочего места станочника, механизацией вспомогательных операций;

— повышением квалификации рабочих, совершенствованием их знаний в области безопасности труда, освоением ими передовых методов и приемов работы на станках, повышением дисциплины труда.

4.2. Опасные и вредные факторы, вызывающие травматизм и профессиональные заболевания.

Основными травмоопасными производственными факторами, которые могут, проявится в процессе обработки различных материалов резанием, являются следующие:

режущие инструменты

приспособления для закрепления обрабатываемой детали

обрабатываемые детали

приводные и передаточные механизмы станка

металлическая стружка