Проектирование операций механической обработки основных поверхностей детали авиадвигателя
Проектування операцій механічної обробки основних
поверхонь деталі авіадвигуна
Содержание
Задание
Введение
.
Токарная операция
.1
Выбор инструмента
.2
Расчет режимов резания
.
Фрезерная операция
.1
Выбор инструмента
.2
Расчет режимов резания
.
Сверлильная операция
.1
Выбор инструмента
.2
Расчет режимов резания
.3
Выбор инструмента зенкерования
.4
Расчет режимов резания
.
Шлифовальная операция
.1
Выбор инструмента
.2
Выбор шлифовальной головки
.3
Расчет режимов резания
Вывод
Список
использованной литературы
фрезерный токарный шлифовальный формообразование
Задание на проектирование
. Выбрать режущий инструмент, технологическое
оборудование, рассчитать режимы резания и основное временя 3 операций
механической обработки.
. Оформить пояснительную записку.
Введение
Эффективность технологического процесса
существенно зависит от рационального назначения режимов резания. Завышенные
режимы резания, требуют дополнительного расхода режущего инструмента,
электроэнергии и трудоемкость обработки. Но и необоснованно заниженные режимы
резания не обеспечивают достижения заданной точности.
В данной работе осуществляется проектирование
операций механической обработки поверхностей корпуса. Для каждой операции
выбирается режущий инструмент, оборудование и определяются основные режимы
резания, необходимые для формообразования поверхности.
При определении элементов режимов резания
необходимо учитывать характер обработки, тип и размеры инструмента, материал
его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние
оборудования.
1. Токарная операция
Рисунок 1.1 - Схема токарной
операции №15
.1 Выбор режущего инструмента
Для поверхностей 12 и 13 выбираем
подрезной отогнутый резец с пластиной из твердого сплава ГОСТ 18880-73.
Геометрические размеры резца
приведены на рисунке 3.
Рисунок 1.2 - Эскиз а) подрезного
отогнутого резца; б)расточного резца .
Материал режущей части резца -
твердый сплав Т15К6.
Выбор станка. В соответствии с
методом обработки выбираем токарный станок 1А616.
Основные данные станка:
Наибольший диаметр
обрабатываемой заготовки:
над станиной 320 мм;
над суппортом 180 мм.
Частота вращения шпинделя
11-2240 об/мин.
Число скоростей шпинделя 22
Подача суппорта:
продольная 0,03-1,04 мм/об;
поперечная 0,03-1,04 мм/об.
Мощность привода 4,5 кВт.
1.2 Расчет режимов резания
Токарная черновая операция
Поверхность 12 Ø35
h13 Rz20.
Поверхность 13 Ø18
h13 Rz20.
. Устанавливаем глубину резания. Припуск на
обработку удаляем за один рабочий проход:
поверхность
12: мм;
поверхность
13: мм.
2. Назначаем подачу и корректируем ее по
паспорту станка. Принимаем подачу[2]:
поверхность
12: мм/об;
поверхность
13: мм/об.
3. Принимаем период стойкости резца = 40 мин
[2,с.268].
. Определяем скорость резания,
допускаемую режущими свойствами резца:
Находим значение коэффициентов по
справочным данным [2, с.269, т.17]. = 350; x = 0,15; y = 0,35; m = 0,20.
- общий поправочный коэффициент,
равный произведению коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки:
- поправочный коэффициент,
учитывающий изменение механических свойств обрабатываемого материала.
Определяется по формуле:
, где:
- коэффициент для материала
инструмента, - показатель
степени, при обработке резцами с пластинами из твердого сплава:
; =1 [2, с.268, т.2]. Предел прочности
стали = 1080 МПа.
Тогда:
.
- поправочный коэффициент,
учитывающий влияние марки инструментального материала режущего лезвия на
скорость резания.
= 1, т.к. материал режущей пластины
- твердый сплав Т15К6 [2, с.263, т.6].
и - поправочные коэффициенты,
учитывающие изменение главного и вспомогательного углов в плане. Для выбранного
резца = 0,7 и = 1,0.
Общий поправочный коэффициент на
скорость главного движения резания:
.
С учетом всех найденных величин
находим расчетную скорость резания:
поверхность
12:
поверхность
13:
5. Частота вращения шпинделя, соответствующая
найденной скорости резания находится по формуле:
поверхность 12:
поверхность 13:
Корректируем расчетную частоту вращения по
паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:
Таблица 1 - Ряд частот вращения, об/мин
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
11
|
20
|
25
|
32
|
40
|
51
|
64
|
80
|
101
|
127
|
160
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
201
|
254
|
319
|
402
|
506
|
637
|
802
|
1010
|
1271
|
1600
|
2240
|
поверхность 12: = 637
об/мин;
поверхность 13: = 1600
об/мин.
6. Действительная скорость резания:
поверхность 12:
поверхность 13:
7. Мощность, затрачиваемая на резание, кВт:
, где:
- тангенциальная составляющая силы
резания при точении [2, с.271]:
.
Для заданных условий: ; x = 1; y =
0,75; n = -0,15 [2, с.273, т.22].
Поправочный коэффициент представляет
собой произведение ряда коэффициентов , учитывающих фактические условия
резания. Численные значения этих коэффициентов назначаем по рекомендациям [2,
с.275, т.23]:
;
; ; ; .
Подставляем все найденные значения в формулу:
поверхность
12:
поверхность
13:
Тогда мощность резания:
поверхность
12:
поверхность
13:
8. Проверяем, достаточна ли мощность
привода станка для резания исходя из условия .
Мощность на шпинделе станка:
,
где = 4,5 кВт - мощность двигателя; - КПД
станка. Тогда:
Так как - обработка
поверхностей 12 и 13 возможна.
. Определяем основное время
обработки:
, где:
- расстояние, которое проходит
резец:
поверхность 12: ;
поверхность 13:
Тогда время обработки:
поверхность 12: ;
поверхность 13:
Определим общее время обработки за операцию:
2. Фрезерная операция
Рисунок 2.1 - Схема фрезерной
операции №75.
2.1 Выбор режущего инструмента
Для обработки выбираем дисковую
пазовую фрезу ГОСТ 1695-80.
Геометрические размеры фрезы
приведены на рисунке 5.
= 50 мм; d = 16 мм; B = 6 мм; z =
14.
Рисунок 2.2 - Эскиз дисковой пазовой
фрезы.
Материал фрезы - сталь Р6М5.
.2 Расчет режимов резания
1.Глубина фрезерования t = 2,4 мм, ширина
фрезерования - В = 6 мм.
. Назначаем подачу. Жёсткость системы
заготовка-приспособление - средняя, конструкционная сталь, дисковая фреза с
мелким зубом: S = 0,04-0,06 мм/зуб [2, с.283, т. 34]. Назначаем подачу Sz
= 0,06 мм/зуб.
. Назначаем период стойкости фрезы. T=120 мин
[2, с. 290, т. 40].
. Скорость резания при фрезеровании определяется
по формуле [2, с.276]:
,
где значение коэффициента и
показатели степеней берем по рекомендациям [2, с.287, т. 39]:
= 68,5; q = 0,25; х = 0,3; y = 0,2;
u = 0,1; p = 0,1; m = 0,2.
.
С учетом всех найденных величин
находим расчетную скорость резания:
.
5. Выбор станка. В соответствии с методом
обработки выбираем горизонтально-фрезерный станок 6П80Г. Основные данные
станка:
Наибольшее перемещение стола:
Продольное 500 мм;
Поперечное 160 мм;
Вертикальное 300 мм.
Наибольший угол поворота стола ± 45°.
Число скоростей шпинделя 12.
Частота вращения шпинделя 50-2240 об/мин.
Число подач стола 12
Подача стола:
Продольная 22,4-1000 мм/мин;
Поперечная 16-710 мм/мин;
вертикальная 8-355 мм/мин.
Скорость быстрого перемещения стола:
Продольного 2400 мм/мин;
поперечного 1710 мм/мин;
вертикального 855 мм/мин.
Мощность электродвигателя привода главного
движения 2,8 кВт.
. Частота вращения шпинделя, соответствующая
найденной скорости резания:
Таблица 1 - Ряд частот вращения,
об/мин:
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
50
|
71
|
100
|
141
|
199
|
282
|
398
|
562
|
794
|
1122
|
1585
|
2240
|
Принимаем частоту вращения = 199
об/мин.
.Действительная скорость резания:
.
. Окружная сила при фрезеровании
определяется по формуле [2, с. 282]:
,
Значения коэффициентов [2, с.291,
т.41]:
= 68,2; х = 0,86; y = 0,72; u = 1; q
= 0,86; w = 0.
Осевая сила резания равна:
. Крутящий момент при фрезеровании
определяется по формуле [2, с. 290]:
. Мощность, затрачиваемая на резание
[2, с.290]:
Проверяем, достаточна ли мощность
станка. Обработка возможна, если .
Мощность на шпинделе станка
.
Следовательно, 0,317 < 2,24 -
обработка поверхности возможна.
. Основное время на фрезерование:
.
Переведем подачу в мм/об:
Рисунок 2.3 - Эскиз обработки фрезой
в момент врезания ее в поверхность детали.
-
длина рабочего хода фрезы.
Длина рабочего хода: мм.
Тогда основное время на обработку:
Суммарное время на фрезерование:
3. Сверлильная операция
Рисунок 3.1 - Схема сверлильной
операции № 45.
3.1 Выбор режущего инструмента
Выбираем сверло спиральное с цилиндрическим
хвостовиком ГОСТ10902-77. Материал сверла Р6М5. Схема сверла изображена на
рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Сверло спиральное с цилиндрическим
хвостовиком ГОСТ 10902-77 d = 4 мм; L = 75 мм; l = 43 мм.
3.2 Расчет режимов резания
Поверхность Ø4
мм, H12 Rz 60.
. Глубина резания t = 2 мм.
. Назначаем величину подачи в зависимости от
обрабатываемого материала, диаметра обрабатываемого отверстия, материала
инструмента и других технологических факторов [2, с.277, т.25], S = 0,115
мм/об.
3. Назначаем период стойкости
сверла. Для сверла диаметром в заданных условиях обработки
рекомендуется период стойкости [2, с. 279, т.30].
. Скорость резания при сверлении
определяется по формуле [2, с.276]:
, где:
где значение коэффициента и показатели
степеней берем по рекомендациям [2, с.278, т.28]:
= 7; q = 0,4; y = 0,7 m = 0,2.
- общий поправочный коэффициент на
измененные условия. Он равен произведению частных поправочных коэффициентов: -
коэффициента на инструментальный материал; - коэффициента, учитывающего глубину
сверления и на -
коэффициент на обрабатываемый материал.
[2, с.263, т.6]; [2,
с.280,т. 31].
.
С учетом всех найденных величин
находим расчетную скорость резания:
. Выбор станка. В соответствии с
методом обработки выбираем вертикально-сверлильный станок 2А135.
Основные данные станка:
Число скоростей шпинделя 9
Частота вращения 68-1100 об/мин;
Мощность электродвигателя 4,5 кВт.
. Частота вращения шпинделя, соответствующая
найденной скорости резания:
Корректируем частоту вращения по
паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения при = 1100
об/мин.
. Действительная скорость резания
. Осевая сила резания при обработке
сверлами определяется по формуле [2, с. 277]:
, где:
где значение коэффициента и показатели
степеней берем по рекомендациям [2, с.281, т.32]:
= 68; q = 1; y = 0,7.
- коэффициент, учитывающий
фактические условия обработки [2, с.264, т.9]
Осевая сила резания равна
. Крутящий момент при сверлении
определяется по формуле [2, с. 277]:
,
где значение коэффициента и
показатели степеней берем по рекомендациям [2, с.281, т.32]:
; q = 2; y = 0.8.
. Мощность, затрачиваемая на резание
[2, с.280]:
Проверяем, достаточна ли мощность
станка. Обработка возможна, если .
Мощность на шпинделе станка
С расчета видно, что 0,134<3,6 -
сверление данной поверхности возможно.
. Основное время на сверление:
,
длина рабочего хода сверла.
Длина рабочего хода:
Тогда основное время на обработку:
Суммарное время на сверление четырех
отверстий:
3.3 Выбор режущего инструмента для
зенкерования
Выбираем
зенкер цельный твердосплавный с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 21543-76.
Материал зенкера Т15К6.= 4,1 мм; L = 65 мм; l =15 мм.
3.4 Расчет режимов резания
Поверхность Ø4,1 мм,
H12 Rz 40.
. Глубина резания t = 0,05 мм.
. Назначаем величину подачи в зависимости от
обрабатываемого материала, диаметра обрабатываемого отверстия, материала
инструмента и других технологических факторов [2, с.277, т.26], S = 0,5 мм/об.
3. Назначаем период стойкости
сверла. Для зенкера диаметром в заданных условиях обработки
рекомендуется период стойкости [2, с. 279, т.30].
. Скорость резания при зенкеровании
определяется по формуле [2, с.276]:
, где:
где значение коэффициента и
показатели степеней берем по рекомендациям [2, с.278, т.29]:
= 18;q = 0,6; x=0,2; y = 0,3 m =
0,25.
- общий поправочный коэффициент на
измененные условия. Он равен произведению частных поправочных коэффициентов: -
коэффициента на инструментальный материал; - коэффициента, учитывающего глубину
сверления и на -
коэффициент на обрабатываемый материал.
[2, с.263, т.6]; [2,
с.280,т. 31],
.
С учетом всех найденных величин
находим расчетную скорость резания:
. Выбор станка. В соответствии с
методом обработки выбираем вертикально-сверлильный станок 2Н106П.
Основные данные станка:
Число скоростей шпинделя 9
Частота вращения 68-1100 об/мин.
Подача 0,115-1,6 мм/об;
Мощность электродвигателя 4,5 кВт.
. Частота вращения шпинделя, соответствующая
найденной скорости резания:
Корректируем частоту вращения по
паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения при = 1100
об/мин.
Ряд скоростей, об/мин
68
|
93
|
137
|
194
|
274
|
549
|
777
|
1100
|
. Действительная скорость резания
8. Осевая сила резания при обработке
зенкерами определяется по формуле [2, с. 277]:
, где:
где значение коэффициента и
показатели степеней берем по рекомендациям [2, с.281, т.32]:
= 67; y = 0,65, х=1,2.
- коэффициент, учитывающий
фактические условия обработки [2, с.264, т.9]
Осевая сила резания равна
. Крутящий момент при зенкеровании
определяется по формуле [2, с. 277]:
,
где значение коэффициента и
показатели степеней берем по рекомендациям [2, с.281, т.32]:
; q =1; х=0,9, y = 0.8.
. Мощность, затрачиваемая на резание
[2, с.280]:
Проверяем, достаточна ли мощность
станка. Обработка возможна, если .
Мощность на шпинделе станка
С расчета видно, что 0,02<3,6 -
зенкерование данной поверхности возможно.
. Основное время на сверление:
,
-
длина рабочего хода сверла.
Длина рабочего хода:
Тогда основное время на обработку:
Суммарное время на сверление четырех
отверстий:
4. Внутреннее шлифование
Шлифовать поверхность 9
Рисунок 4.1 - Схема шлифовальной операции №95
4.1 Выбор режущего инструмента
Для обработки данной поверхности выбираем
шлифовальную головку
тип: AW - цилиндрическая; D = 7,5 мм; d = 3 мм;
Н = 15 мм изображена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.2 - Эскиз шлифовальной головки
4.2 Выбираем характеристики
шлифовальной головки
А - белый электрокорунд. [11б. с.242].
М28-П- зернистость [11б. с.246, т.164, т161].
К - керамическая связка [11б. с.247].
-7-номер структуры [11б. с.249, т.167].
СМ1-СМ2 - твердость связки (среднемягкий) [11б.
с.249].
Класс точности выбираем А - основная точность
[11б. с.250].
Класс неуравновешенности головки 1[11б. с.250,
т.168].
Маркировка AW8×4×12
2АМ28-П СМ1-СМ2К5-7 40м/с 1кл. ГОСТ 2447-82
4.3 Расчёт режимов резания
Поверхность 9 Ø12 мм,
H6 Rz 6,3.
. Скорость вращения заготовки:
. Потребная частота вращения:
Принимаем n=300 об/мин.
. Частота вращения шлифовального
круга:
Принимаем:пр=10000
об/мин.
- из рекомендуемого промежутка
30…50 м/с.
. Действительная окружная скорость
абразивного круга:
. Продольная подача:
. Минутная продольная подача.
. Величина рабочего хода:
. Число одинарных и двойных ходов:
. Определяем поперечную подачу:
. Основное время обработки:
. Эффективная мощность шлифования.
1. Выбор оборудования. Выбираем
внутришлифовальный станок 3А252
наибольший диаметр устанавливаемого изделия -
200 мм;
наибольшая длина обрабатываемой заготовки -
200мм;
наибольшая длина обрабатываемых отверстий - 100
- 400 мм;
наибольший ход стола - 500 мм;
частота вращения внутришлифовального шпинделя -
3550 - 10000 об/мин;
мощность электродвигателя привода шлифовального
круга - 4,5 кВт.
- проверка на достаточность
мощности. 1,62кВт≤3,6кВт
. Проверка на условие
бесприжоговости.
Удельная мощность, приходящаяся на 1
мм длины:
Мощность, допустимая по условию
бесприжоговости:
Условие бесприжоговости выполняется.
Вывод
В результате выполнения курсовой
работы были рассчитаны четыре операции: токарная, фрезерная, сверлильная и
шлифовальная. Для каждой из них были выбраны инструменты, рассчитаны режимы
резания и нормы времени для обработки поверхностей. Были заданы станки, для
обработки данных поверхностей.
Список использованной литературы
Анурьев
В. И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т.1 - 5-е изд. перераб.
и доп. - М.: Машиностроение, 1980.
Определение
припусков на механическую обработку и технологические размерные расчеты/В. Ю.
Гранин, А. И. Долматов, Э. А Лимберг. - Учеб. Пособие. - Харьков: Харьк. авиац.
институт, 1993, - 119 с.
Справочник
технолога-машиностроителя. В 2-х томах /Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К.
Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, 496 с.