Механическая обработка изделий на металлорежущих станках

Механическая обработка изделий на металлорежущих станках

Пункт 1. Введение

Задача курсового проекта состоит в выборе материала для детали, который дает наибольший экономический эффект и обладающий высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. Основные требования предъявляемые к проектируемой детали - высокая надежность, ремонтопригодность, технологичность, минимальные: габариты и масса, удобство в эксплуатации. В ряде случаев деталь должна удовлетворять требованиям технической эстетики.

Для того чтобы получить требуемые результаты, на первом этапе нужно выбрать способ поучение заготовки. К основным способам относятся: литье и штамповка.

Литьё - технологический процесс изготовления заготовок (реже -готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом (металлом, сплавом, пластмассой и т. п.) с последующим его затвердеванием.

Штамповка - процесс пластической деформации материала <#"553564.files/image001.gif">

где N - годовая программа выпуска деталей, шт.

t - число дней, на которые необходимо иметь запас годовых деталей.

Ф - число рабочих дней в году.

(шт)

Из таблицы 1 выбираем тип производства:

Таблица 1

Тип производства - серийный.

Серийное производство - изделия изготавливаются или обрабатываются партиями (сериями), состоящими из однотипных деталей одинакового размера, запускаемых в производство одновременно.

Теперь из таблицы 2 выбираем вид производства:

Таблица 2

Производство - среднесерийное и выпускает мелкие (лёгкие) детали, количеством в партии от 10 до 50 изделий.

Расчет массы детали:

мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

 мм³

 мм³

мм³.

Определим массу детали по формуле

=rV

Для стали принимаем r=7,6 г/ см³ , V = 213,35см³;

 = 7,6213,35 = 1758,3 г = 1,8 кг;

где m - масса детали, кг;

r - плотность стали г/ cм³ ;

v - объем детали cм³.

Рисунок 2. «Чертеж детали».

Рисунок 3. «Чертеж заготовки»

Определим массу детали по формуле

=rv

Для стали принимаем r=7,6 г/ cм³ , v =622,69 см³;

 = 7,8 622,69= 4857 г = 4,85 ;

где m - масса детали, кг;

r - плотность стали кг/ м³ ;

v - объем детали м³.

Коэффициент использования материала:

К=1,53/2,14=0,701.

Пункт 3. Вид заготовки и припуски на обработку

.1 Заготовкой называется предмет производства, из которого изменением формы, размеров, качества поверхностей и свойств материала изготовляют требуемою деталь. Выбор вида заготовки зависит от материала, формы и размера, ее назначения, условий работы и испытываемой нагрузки, от типа производства

Для изготовления детали применяется вид заготовки - штамповка.

В серийном производстве применяются преимущественно штамповки, в мелкосерийном и единичном производстве, а также для деталей крупных размеров - поковки.

3.2 Величина припуска на обработку, т.е. толщина снимаемого слоя металла, зависит от вида заготовки и способа ее изготовления, от размеров и формы детали и от требуемых точности и шероховатости обработанных поверхностей

Для снижения себестоимости обработки и расхода металла припуски должны быть такими, чтобы их можно было снять за минимальное число проходов. В тоже время для нормальной работы режущего инструмента припуск должен превышать толщину твердой литейной корки для литых заготовок или слоя окалины для поковок. Общий припуск на сторону должен включать кроме толщины поверхностного дефектного слоя сумму межоперационных припусков, т. е. слоев, снимаемых на каждой операции, с учетом погрешности установки, отклонений от правильной формы, допусков на размеры заготовки. Величины припусков на механическую обработку штамповочных стальных поковок приведены в таблице 3.1.

режущий станок деталь приспособление

Таблица 3.1. Припуски на механическую обработку чугунной отливки

Пункт 4. Структура технологического процесса

Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, в частности, при обработке резанием - на одном станке. Если после обработки части поверхностей заготовка передается на другое рабочие место, а затем возвращается на тот же станок, то дальнейшая обработка на нем составит следующую операцию.

Установом называется часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовки совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части операции.

Технологическим переходом называется законченная часть операции, выполняемая одним и тем же инструментом при постоянных поверхности, образуемой обработкой, технологических режимах и установке.

Проход - это часть перехода, характеризуемая снятием одного слоя металла.

Структура технологического процесса представлена на блок схеме 4.1:

Технологический процесс изготовления детали состоит из следующих операций: штамповка, токарная, фрезерная, сверлильная, плоскошлифовальная, термическая, контроль качества.

Штамповка - процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки - листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими.

Фрезерование (фрезерная обработка) - обработка материалов резанием с помощью фрезы <#"553564.files/image021.gif">

Для фрезерования поверхности выберем трехстороннюю дисковую фрезу для горизонтального станка ГОСТ 3755-78, изображенную на рисунке 7.

6.3 Для сверлильной операции выбираем

Сверло спиральное с коническим хвостовиком (сверло ГОСТ 2092-77

Параметры сверла спирального приведены в таблице 6.3.1

Таблица 6.3.1 - Параметры спирального сверла

Таблица 6.3.2 - Параметры спирального сверла

.4. Для получения шлицов используем шлицевую спиральную протяжку для восьмишлицевых отверстий с прямобочным профилем ГОСТ 18271-80

.5 Для шлифовальной операции выбираем

Шлифовальный круг прямого профиля ГОСТ 8692-82 (Рисунок 6.4.1)

Параметры шлифовального круга приведены в таблице 6.4.1

Таблица 6.5.1 - Параметры шлифовального круга

7. Расчет режимов резания

Производительность и себестоимость обработки изделий на металлорежущих станках, качество обработанной поверхности зависят прежде всего от принятых режимов резания. Поэтому важен выбор их оптимальных значений при проектировании технологического процесса механической обработки.

Оптимальные, т.е. наивыгоднейшие, режимы резания выбираются из условий наиболее полного использования режущей способности инструмента, кинематических и силовых способностей станка. При этом должны обеспечиваться высокая производительность, требуемые точности и шероховатость обработанной поверхности и минимальная себестоимость.

.1 Режим резания при сверлении

.1.1 Глубина резания при сверлении, мм , принимается равной половине диаметра сверла, т. е

). Определим глубину резания при сверлении по формуле

где D-диаметр сверла, мм;

2). Рассчитаем подачу по формуле

=C_s×D^x×K_s

где С_s- коэффициента, зависящий от механических свойств материала;показатель степени, принимаем равным 0,6;_s-поправочный коэффициент, вводимый при длине сверления более трех диаметров сверла, принимаем равным 0.9;

Коэффициент C_s рассчитаем по формуле:

где s_B-прочность латуни, Мпа;

Тогда по формуле получаем, что

S=0,16*8^0,6*0.9*0.25=0,125 мм/об

). Рассчитаем скорость резания при сверлении по формуле:

где Т-раcчетная стойкость сверла, мин;

Т=30 мин_v-коэффициент, который вычисляется по формуле;_v=K_MV×K_nv×K_1V

K_MV-поправочный коэффициент, зависящий от материала

K_nv- коэффициент, зависящий от состояния поверхности;_nv=0,9;_1V-коэффициент, зависящий от глубины сверления_1V=0.85;_v=7

q_v=0,4=0,2_v=0,7

Тогда получаем

3).Частоту вращения шпинделя рассчитаем по формуле

где D-диаметр сверла, мм;

V_p - скорость резания, м/мин;

_ф=504.58 об/мин;

Определим V_ф по формуле[1]

где D-диаметр сверла, мм;_ф - частота вращения шпинделя, об/мин;

4). Крутящий момент потребный на резание М_кр рассчитывается по формуле[1]:

М_кр=С_м×D^zm×S^ymК_м,

где С_м - коэффициент крутящего момента;

С_м=0,34- диаметр сверла, мм;-подача, мм/об;_m, y_{m -} показатели степени влияния на М_кр;_m=2_,0; y_m=0,8_m - поправочный коэффициент на измененные условия._m=0,61

М_кр=0,34×8²×0,125^0,8×0,61=2,51 Н×м.

5).Эффективная мощность резания N_э, кВт рассчитывается по формуле:

где М_кр - момент, Н×м;_ф - частота вращения шпинделя, об/мин;

где N_пот - потребная мощность на шпинделе, кВт;_эд - мощность приводного электродвигателя, кВт.

Тогда рассчитав потребную мощность на шпинделе по формуле получим, что

где N_э - эффективная мощность на резание,

h - коэффициент полезного действия;

тогда

). Фактическая стойкость инструмента определяется по формуле:

где V_p- фактическая скорость резания;_p и T-расчетные значения скорости и стойкости инструмента;показатель стойкости;

). Основное машинное время, затраченное на процесс резания определяется по формуле:

где L-расчетная длина обработки, равная сумме длин обработки l, l₁ -врезания и l₂-перебега инструмента;=l+l₁+l₂;

Величина врезания подсчитывается по формуле:

где j-главный угол в плане;

Примем j=60⁰

Величину перебега принимаем равной l₂=5мм, l=35мм;=3,33+35+5=43,33мм;

По формуле вычислим основное время:

8. Нормирование времени, определение расценки и себестоимости механической обработки детали

Штучное время на механическую обработку одной детали при сверлении.

Штучное время на механическую обработку одной детали t_ШТ состоит из следующих частей:

). Основного технологического (машинного) времени to, мин, равного сумме значений машинного времени для всех переходов данной операции;

). Вспомогательного времени t_в равного сумме значений его для всех переходов;

). Времени организационного и технического обслуживания рабочего места t_об;

). Времени перерыва на отдых и физические потребности t_ф т.е.

t_шт=åt₀+åt_в+t_об+t_ф

Основное технологическое(машинное) время - это время, непосредственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого перехода.

åt₀= t₀ n,

где t₀ - основное время, n-количество сверлильных операций, равное 2 .

åt₀= 0,5*2=1 мин.

Вспомогательное время - время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка, проверку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и снятие детали; суммируется целиком на операцию. åt_в=0,40 мин

Оперативным временем называется сумма основного технологического и вспомогательного времени

t_оп=åt₀+åt_в=0,40+1=1,4 мин.

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места t_об включает: время на под наладку, чистку и смазку станка, на получение и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.

Время на обслуживание рабочего места t_об, а также на отдых и физические потребности назначается на операцию в процентах от оперативного времени по нормативам:

где a - процент на обслуживание рабочего места, принимаемый на предприятиях транспорта в пределах 4-7% от оперативного времени;

b - процент на отдых и физические потребности, составляющие в единичном и серийном производстве 4-6, в крупносерийном и массовом 5-8% от оперативного времени.

По формуле получаем:

 мин.

Таким образом теперь мы можем подсчитать t_шт:

 мин.

Штучно-калькуляционное время на операцию вычисляется по формуле

где t_пз - подготовительно-заключительное время на всю партию деталей, мин;

n - число деталей в партии.

 мин.

Подготовительно-заключительное время - это время определяется в целом на операцию и включает время, затраченное рабочим на ознакомление с технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка, получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной операции.

В соответствии с литературой подготовительно-заключительное время принимаем равным 30 мин.

Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей силы P определяется по формуле :

где C_т1 - тарифная ставка, K - коэффициент.

Значение тарифной ставки, соответствующей 4 разряду, принимаем

C_т = 413 руб/ ч

Коэффициент K принимаем равным 2,15

 руб.

Себестоимость механической обработки деталей С включает стоимость рабочей силы Р и стоимость накладных расходов Н и определяется по формуле:

где Н - стоимость накладных расходов, тыс. руб.;

Р - стоимость рабочей силы, тыс. руб.

Стоимость накладных расходов определим по формуле :

По формуле находим Н

 руб.

Таким образом подсчитаем себестоимость механической обработ-ки при сверлении:

Пункт 9. Конструирование приспособления

В задачу курсовой работы входит разработка конструкции одного приспособления, входящего в технологическую оснастку проектируемого процесса механической обработки.

Станочные приспособления предназначены для установки и закрепления обрабатываемой детали и разделяются: по степени специализации - на универсальные, переналаживаемые, сборные из нормализованных деталей и узлов; по степени механизации - на ручные, механизированные, автоматические; по назначению - на приспособления для токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и др. станков; по конструкции - на одно- и многоместные, одно- и многопозиционные.

Выбор вида приспособления зависит от типа производства, программы выпуска деталей, от формы, размеров обрабатываемой детали и от требуемой точности обработки.

При проектировании станочного приспособления решаются следующие основные задачи:

) упразднение трудоемкой операции - разметки деталей перед обработкой;

) сокращение вспомогательного времени на установку, закрепление и переустановку детали относительно инструмента;

) повышения точности обработки;

) снижение машинного и вспомогательного времени за счет одновременной обработки нескольких деталей или совмещенной обработки несколькими инструментами;

) облегчение труда рабочего и снижения трудоемкости обработки;

) повышение технологических возможностей и специализация станка

В результате применения приспособления должны значительно возрасти производительность и снизится себестоимость обработки.

В качестве приспособления для точения выбираем токарный трех кулачковый патрон, в котором были модернизированы прижимные кулачки.

Принцип работы трех кулачкового патрона заключается в следующем: при помощи рукоятки мы разводим подвижные кулачки вставляем деталь, которую необходимо обработать и с помощью ключа зажимаем деталь. При обработке следующей детали станок не нужно перенастраивать так как я модернизировал прижимные кулачки и на каждом из них сделал канавку для того, чтобы при зажиме детали не повредить, зубчаты венец детали. Данная модернизация способствует облегчению труда рабочих и повышению качества выпускаемой продукции.

Пункт 10. Оформление технической документации

В качестве основного документа технической документации представлена маршрутная карта, где указаны все операции и переходы, а также оборудование, приспособление, режущий и измерительный инструмент, количество рабочих. Указан профиль и размеры.

Вторым технологическим документом является операционная карта. В ней указаны переходы на одну операцию, указан её номер и материал заготовки, её масса и твердость детали. Для всех переходов указан режущий и измерительный инструмент. Кроме того, подсчитаны расчетные размеры, глубина резания число проходов, обороты шпинделя и скорость режимов обработки. Подсчитано машинное и вспомогательное время.

Пункт 11. Основные сведения о технике безопасности при работе на металлорежущих станках

Техника безопасности охватывает комплекс технических устройств и правил, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека в процессе труда и исключающих производственный травматизм. При работе на металлорежущих станках рабочий должен быть предохранен от действия электрического тока, от ударов движущимися частями станка, а также обрабатываемыми деталями или режущим инструментом вследствие слабого их закрепления или поломки, от отделяющейся стружки, от воздействия пыли и СОЖ.

.1 Общие правила техники безопасности при работе на токарных станках

. К самостоятельной работе допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, прошедшие вводный инструктаж, первичный инструктаж на рабочем месте, имеющие удостоверение по охране труда.

. Выполнять только работу, входящую в круг обязанностей.

. Работать только в исправной, аккуратно заправленной спецодежде и спецобуви, предусмотренными инструкциями по охране труда.

. Пользоваться только исправными приспособлениями, оснасткой, инструментом, применять их по назначению.

. Не оставлять без присмотра включенные (работающие) машины и механизмы, оборудование. При уходе даже на короткое время отключать его от электросети вводным выключателем.

. Не проходить под поднятым грузом.

. Не стирать спецодежду в керосине, бензине, растворителях, эмульсиях и не мыть в них руки.

. Не прикасаться к токоведущим частям электрооборудования машин и механизмов, обрабатываемым заготовкам и деталям при их вращении.

. Не обдувать сжатым воздухом детали, не пользоваться сжатым воздухом для удаления стружки.

. Пользоваться при работе деревянным настилом и содержать его в исправном состоянии и чистоте.

. Основные опасные и вредные производственные факторы:

возможность поражения электротоком;

возможность получения ожогов и механических повреждений стружкой;

повышенный уровень шума;

возможность падения устанавливаемых и обрабатываемых деталей, заготовок.

. При работе на станках применение перчаток или рукавиц не допустимо.

Требования безопасности по окончании работ.

. Выключить станок, обесточить электрооборудование.

. Привести в порядок рабочее место.

. Протереть и смазать трущиеся части станка.

. Убрать разлитые масло и эмульсию, посыпав загрязненные места песком.

. Уборку стружки, пыли производить щеткой-сметкой.

. Использованные во время уборки и при работе тряпки, ветошь вынести за пределы цеха в отведенные для этой цели места.

. При сдаче смены сообщить мастеру и сменщику о замеченных недостатках и принятых мерах по их устранению.

. Вымыть лицо и руки теплой водой с мылом или принять душ.

Техника безопасности при работе на токарно-винторезном станке.

. Перед включением станка необходимо убедиться, что его пуск не опасен для людей, находящихся у станка.

. В первый период работы станка не рекомендуется работать на максимальных оборотах шпинделя.

. Обеспечить надежное крепление детали.

. При обработке детали в центрах запрещается применять центра с изношенными конусами.

. Запрещается работать на станке со снятыми или открытыми ограждениями (кожухом и крышкой).

. Запрещается работать на станке без защитных очков.

. Запрещается прикасаться руками к вращающимся частям станка, а также к обрабатываемой детали.

. Во избежание захвата одежды вращающимися частями необходимо аккуратно заправить спецодежду, волосы убрать под головной убор.

. Запрещается производить уборку, чистку, смазку, установку и съем детали при работе станка.

. Подступы к электрошкафу и рабочее место не должны быть загромождены.

. При получении травмы необходимо поставить в известность мастера участка или начальника цеха.

. Внимание!

Во избежание перегрева мотора не разрешается производить более 60 включений в час при оборотах шпинделя в минуту до 250, не более 30 включений в час при оборотах свыше 250 в минуту и не более 6 включений в час при оборотах шпинделя 750 в минуту.

.2 Общие правила техники безопасности при работе на фрезерных станках содержат следующие основные положен

Перед началом работы станочник обязан привести в порядок свою рабочую одежду и рабочее место, затем проверить исправность станка , приспособлений и инструмента.

Одежда рабочего не должна иметь незаправленных концов.

На рабочем месте не должно быть ничего лишнего. Необходимые заготовки, приспособления и инструмент располагаются так, чтобы их можно было взять легко и быстро. Подножная деревянная решетка должна быть исправной и соответствовать росту станочника. Стружка должна систематически удаляться от станка.

При проверке станка необходимо убедиться в наличии и исправности ограждений, а так же заземляющего провода.

Во время работы станочник не должен отвлекаться от работы.

Правилами техники безопасности требуется остановка станка с выключением электродвигателя при всякой отлучке от станка, при перерывах в подаче электроэнергии; для установки, съема заготовок и приспособлений; для измерения обрабатываемой детали. Нельзя тормозить станок нажатием руки на вращающиеся части станка, обрабатываемую деталь, приводной ремень и т. п.

Для предохранения от ранения стружкой необходимо пользоваться очками, экранами и другими средствами защиты.

Нельзя класть на направляющие станин, на столы, крышки коробок скоростей и другие части станка инструмент, заготовки и другие предметы.

Закрепление ограждений, ручную уборку отходов со станка производить при полной остановке станка.

При появлении стука, вибрации, изменения характера шума, перегрева режущего инструмента, следует выключать станок.

1. Казаченко В.П., Савенко А.Н., Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов III. Обработка металлов резанием. Пособие по курсовому проектированию - Гомель: БелГУТ, 1997 - 47 с.

. Дольский А.Н. и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985 - 448 с.

. Справочник технолого-машиностроителя. В 2 т. Т I/ под редакцией Косиловой

А.Г. и Мещераковой Р.М. - М.: 1972 - 649 с. Т II/ под редакцией Малова А.Н. М.: 1972 - 568 с.

. Горбунов В.И. Обработка металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки. - М.: Машиностроение.

. Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Методички расчета рациональных режимов резания. - Гомель: БелИИЖТ, 1980.

. Пахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. Учебник для высших учебных заведений. 3-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990 528 с.

. Федин А.П. Материаловедение и технология материалов. - Гомель: БелИИЖТ, 1982 - 83 с.

. Егоров Н.Е. и др. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1985 - 184 с.

. Тараканов И.Л., Савенко А.Н. Геометрия токарных резцов. Методические указания к лабораторным работам по обработке металлов резанием. - Гомель: БелИИЖТ, 1974.