Проектирование технологического процесса механической обработки детали Корпус клапана

Деталь.cdw

0 после термообработки
*Размеры указанный после покрытия.
Покрытие: Ан. Окс. хр.
от резьбообразующего инструмента.
Поверхность на длине L испытать:
на прочность воздухом при давлении 10
на герметичность воздухом при давлении 9
Разработка технологии и технологического оснащения
для изготовления корпуса клапана ракетного двигателя

Карта ТП.frw

Технологический процесс изготовления детали
корпус воздушного клапана
Установить деталь и после обра-
Центровать торец (9)
Сверлить отверстие (4)
Точить поверхности (7)
Точить поверхности (1)
Точить поверхность (2)
Притупить острые кромки
внутр. диам. резьбы после нарезания
после нарезки резьбы
Резец подрезной ГОСТ 18871; Сверло центровочное ГОСТ 13214-67;
Сверло спиральное ГОСТ10903-77; Резец расточной ГОСТ 18883-73
ГОСТ166-73; РГ-250 ГОСТ162-73; Пробка
ГОСТ18362-73; Пробка
ГОСТ18362-73; Нутромер
ГОСТ18362-73; ШГ сп. ГОСТ7470-78; Нутромер
Сверлить отверстие (1)
Расточить отверстие (1) под
Расточить отверстие (2) угол 45
Расточить отверстие (3)
Притупить острые кромки фаской
или любой кривой R=0
Резец подрез. ГОСТ 18871-73; Сверло спирал.
Резец расточ. ГОСТ18883-73; Резец канавочный ГОСТ18879-73
ГОСТ18362-73; ШГ 250 ГОСТ7470-78;
ГОСТ18362-73; Меритель
ИЧ 10 кл.1 ГОСТ1356-79;Планка ГОСТ112-73; Вставка ГОСТ110-73
Расточить отверстие (2) под
Расточить отверстие (1)
Расточить отверстие (3) и
Расточить барабан (4)
Резец расточ. ГОСТ18883-73; Резец резьбонар. ГОСТ18885-73
Фаскомер ГОСТ1356-79; Резьбовой калибр М22
Нутромер ГОСТ 18362-73
Наименование операции
Станок ток. винторезний 1Е61М
Патрон 3-х кулачковый ГОСТ 2675-80
Угольник ГОСТ 16468-73; Наладка специальная

Карта ТП2.frw

Установить деталь и после обра-
Обработать поверхн.(3)
Повернуть деталь со столом на
; Обработать поверхн. (2)
Центровать 2 отв. (7)
Зенкеровать 2 отв. (7)
Зенкеровать 2 отв. (6)
ГОСТ 8720-69; Фреза
Сверло центровочное
ГОСТ 13214-67; Сверло спиральное
ГОСТ 12489-67; Зенке
ГОСТ166-73; РГ-250 ГОСТ162-73; Пробка
ГОСТ18362-73; Пробка
ГОСТ18362-73; Меритель l=36
ГОСТ18362-73; Меритель l=18 ГОСТ18362-73
Фрезеровать поверхность (1);
Осуществить поворот детали на
Фрезеровать поверхность (2).
Резьбовая оправка ГОСТ 162-70; Угольник ГОСТ 16468-73;
Делит. головка ГОСТ1647-73
Сверлить 8 отверстий (1) последо-
Контроль исполнения.
Сверлить 2 отверстия (2);
Зенкеровать 2 отверстия (2);
Зенкеровать 2 отверстия (1);
ГОСТ 166-73; ШГ-250 ГОСТ162-73
ГОСТ10903-77; Зенкер
Комбинированная с ЧПУ
Станок комбинированный ИР-320 ПМФ4
Наладка специальная с поворотным столом
Станок вертикально фрезерный 6Р13
Станок вертикально сверлильный 2Н125
Кондуктор ГОСТ 16751-73

Угольник с наладкой.cdw

Технические характеристики:
Максимальная высота и диаметр обраба-
Технические требования:
Перед обработкой детали отбалансировать угольник
вместе с наладкой при помощи грузов массой 2 кг.
Перед обработкой проверить размер 55
При работе пользоваться защитным кожухом станка.
Разработка технологии и технологического оснащения
для изготовления корпуса клапана ракетного двигателя

курсовой.docx

Проектно - технологическая часть 4
1 Анализ служебного назначения детали и условий её работы 4
2 Анализ базового технологического процесса 4
3 Анализ исходных данных 5
4 Определение типа организации производства на участке 6
5 Отработка конструкции детали на технологичность 8
6 Установление вида заготовки и метода ее изготовления 14
7 Выбор технологических базовых поверхностей 16
8 Выбор методов и определения последовательности обработки поверхностей заготовки 17
9 Расчет операционных припусков и предельных размеров 20
10 Расчет режимов обработки 23
11 Выбор оборудования и приспособлений 34
Проектно-конструкторская часть 37
1 Конструкция установочного приспособления и его расчет 37
Список литературы 45
В процесс развития машиностроения потребовал применение более универсальных средств технологического оснащения и повышения надежности и точности обрабатываемых деталей. Разработка технологического процесса изготовления деталей занимает основные позиции в машиностроительном производстве. Применение устаревшего оборудования потребовало использование квалифицированных специалистов для достижения требуемых размеров и чистоты поверхности деталей. Требования к режущему инструменту возросли и с этой целью проводится исследования влияний покрытий.
Целью курсового проектирования является разработка технологического процесса механической обработки детали в условиях серийного производства. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
провести анализ технологичности конструкции детали;
выбрать форму и метод получения исходной заготовки для данного типа производства;
разработать технологический процесс для изготовления детали;
спроектировать установочное приспособление для обработки детали провести точностной и силовой расчет.
Проектно - технологическая часть
1 Анализ служебного назначения детали и условий её работы
Корпус предназначен для размещения в нем воздушного клапана ракетного двигателя и передачи рабочей среды в зону горения топлива.
Корпус представляет собой систему внутренних цилиндрических поверхностей с возможностью совмещения его с зоной горения топлива ракетного двигателя. К штуцеру с резьбой большего диаметра подводится управляющее давление до 70 МПа для приведения сифонного механизма в действие. Данный корпус изготовлен штамповкой с последующей механической обработкой. Так как рассматриваемое изделие ответственный узел то во время штамповки не допускается появление крупнокристаллического ободка. В результате последующих обработок необходимо достигнуть шероховатости поверхности корпуса не меньше чем Ra = 63 мкм.
2 Анализ базового технологического процесса
Базовый технологический процесс сориентирован на единичный тип производства. Оборудование применяемое при обработке детали дозагружено большим количеством других деталей и предназначено для выполнения на нем большого числа операций. Станки размещены по группам и транспортирование деталей от одной операции к другим занимает много времени. Заготовка для детали производится в другом цехе на участке горячей штамповки. Большинство видов оборудования сильно изношены и для достижения заданной точности размеров приходится проводить обработку при более мягких режимах и в несколько проходов. Большинство приспособлений предназначено только для данного вида деталей что увеличивает стоимость детали во много раз из-за невозможности его применения при обработке других типов деталей.
При анализе базового технологического процесса было выявлено несколько недостатков:
применение изношенного оборудования снижающего скорость обработки и точность изготовления заданных размеров;
применение специального приспособления и невозможность его использования при обработки других деталей;
перемещение детали по операциям занимает много времени из-за группового расположения оборудования.
3 Анализ исходных данных
Приведенная в задании деталь относится к корпусным деталям узлов машин и служит базовой деталью при сборке. Материал детали – сплав алюминия АК6-ПП по ГОСТ 21488-97 содержащий :
- марганец: Mn = 04 – 1%;
- медь: Cu = 39 – 48%;
- магний: Mg = 04 – 08%;
- алюминий: Al = 909 – 947%.
Данный сплав алюминия является деформируемым сплавом. Применяется для горячей штамповки различных деталей после закалки и искусственного старения. Равнопрочен дуралюмину но имеет более высокий предел текучести Т = 300 МПа и предел прочности ВР = 410 МПа и более пластичен при горячем и холодном деформировании. В сплаве АК6-ПП кремний является обязательным компонентом обеспечивающим высокий эффект упрочнения при искусственном старении. Сплав АК6-ПП рекомендуют для тяжелонагруженных штампованных деталей а также для деталей сложной формы и средней прочности.
Заданная деталь характеризуется простой конфигурацией и образована простыми геометрическими поверхностями которые могут быть использованы в качестве установочных баз при первой механической обработке. Основная масса размеров выполнена по квалитетам H14 и h14 и имеет шероховатость Ra=40 мкм.
Остальные требования к поверхностям по точности и шероховатости могут быть удовлетворены использованием методов чистового растачивания и фрезерования.
4 Определение типа организации производства на участке
Тип производства во многом предопределяет формы организации производственного процесса и в соответствии с ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций [10]
где - число операций выполняемое на
- количество рабочих мест на участке.
Тип производства зависит от двух факторов а именно: заданной программы выпуска и трудоемкости изготовления изделия.
На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска изделия миншт по формуле
где - действительное годовое число часов работы одного станка;
N – годовая программа выпуска деталей шт.
Подставляя численные значения в формулу (1.2) находим
= 60 1930 2000 = 579 (миншт).
Трудоемкость изготовления детали определяется средним штучным временем (Tшт.ср.) по операциям действующего на производстве технологического процесса. Формула для расчета среднего штучного времени имеет следующий вид
где - суммарная трудоемкость изготовления детали;
n - число технологических операций.
Подставляя численные значения в формулу (1.3) находим
Тшт.ср. = 37726 36 = 1048 (мин.).
Отношение величины такта выпуска к среднему значению штучного времени называют коэффициентом серийности т.е.
Kc = (Тшт.ср.). (1.4)
Подставляя численные значения в формулу (1.4) находим
Для крупносерийного производства значение коэффициента серийности находится в диапазоне Кс = 1 - 10 из чего следует что процесс изготовления корпуса при программе выпуска N = 2000 штгод соответствует крупносерийному типу производства.
Для крупносерийного производства величину партии деталей определяют по уравнению
где N - количество деталей по годовой программе вместе с запасными частями шт;
t - число дней на которое необходимо иметь запас деталей на складе; согласно рекомендациям принимаем t = 2 дня;
Ф - число рабочих дней в году; для определения размера партии деталей принимаем Ф = 240 дней.
Подставляя численные значения в формулу (1.5) находим
n = 2000 2 240 = 17 (шт).
5 Отработка конструкции детали на технологичность
В общем случае к конструкциям деталей предъявляются следующие требования :
- конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов и быть стандартной в целом;
- детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных заготовок;
- размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные т.е. экономически и конструктивно обоснованные точность и шероховатость;
- физико-химические и механические свойства материала жесткость детали ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления хранения и транспортировки;
- показатели базовой поверхности детали (точность шероховатость) должны обеспечивать точность установки обработки и контроля;
- заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства;
- метод изготовления должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей;
- сопряжения поверхности деталей различных классов точности и шероховатости должны соответствовать применяемым методам и средствам обработки;
- конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.
Указанные требования являются обобщением опыта проектирования и изготовления деталей а степень соответствия этим требованиям характеризует конструктивно-технологический уровень детали.
Количественно технологичность конструкции корпуса может быть оценена совокупностью показателей технологической рациональности и преемственности детали. В число этих показателей входят: коэффициент сложности конструкции детали; коэффициент применяемости унифицированных или стандартных конструктивных элементов детали; коэффициент повторяемости конструктивных элементов детали; коэффициент точности и шероховатости поверхности детали; коэффициент обрабатываемости детали и коэффициент использования материала при механической обработке .
Коэффициент сложности конструкции детали определяется выражением в виде
где - коэффициенты определяемые как
Коэффициент зависит от количества поверхностей на исходной заготовке с которых удаляется стружка при изготовлении детали. При этом комбинированные поверхности образуемые за один рабочий ход одним инструментом учитываются в качестве одной поверхности.
Для существующей конструкции корпуса
где - количество обрабатываемых резанием и общее количество формообразующих поверхностей детали соответственно.
Подставляя численные значения требуемых показателей из чертежа детали и технологического процесса обработки детали резанием в выражения (1.8) и (1.7) находим
Коэффициент учитывает общее количество заданных на чертеже данных по обеспечению требуемых точностей формы и взаимного расположения поверхностей в пределах 005 мм.
где - количество поверхностей детали к которым предъявляются требования по точности формы и их взаимному расположению в пределах 005 мм.
Подставляя численные значения требуемых показателей из чертежа детали в выражения (1.9) и (1.7) находим
Ар=2278=028 и Кр=100-028=072.
Коэффициент учитывает количество различных видов обработки резанием (технологических операторов).
Для существующей конструкции корпуса воздушного клапана
где - количество технологических операторов;
- общее количество технологических переходов обработки резанием.
Подставляя численные значения требуемых показателей из карт технологического процесса обработки детали резанием в выражения (1.10) и (1.7) находим
Коэффициент учитывает соответствие точности и шероховатости поверхностей детали некоторым оптимальным величинам под которыми подразумеваются рекомендуемые в качестве экономичности и конструктивно обоснованные величины. Величина входящая в выражение для этого коэффициента определяется по формуле
где - количество зон на которых параметр для j-ой поверхности отстоит от оптимального сочетания.
Подставляя численные значения требуемых показателей из чертежа детали в выражения (1.11) и (1.7) находим
Согласно выражению (1.6) коэффициент сложности конструкции детали будет составлять
Ксл=025(042+072+087+03)=05775.
Коэффициент применяемости унифицированных или стандартных конструктивных элементов детали определяют по формуле
где - общее количество конструктивных элементов в детали;
- количество унифицированных конструктивных элементов;
n - количество неунифицированных элементов.
Поскольку все формообразующие поверхности корпуса можно считать унифицированными то коэффициент применяемости унифицированных или стандартных конструктивных элементов детали можно принять равным .
Коэффициент повторяемости конструктивных элементов детали рассчитывают по формуле
где - количество повторяющихся конструктивных элементов детали;
- общее количество конструктивных элементов детали.
Подставляя численные значения требуемых показателей из чертежа детали выражение (1.13) находим
Коэффициент относительной обрабатываемости материала детали выражает относительную скорость резания соответствующую 60-минутной стойкости резцов в сравнении с эталонной сталью (сталь 45 ГОСТ 1050-84 ). Для сплава алюминия АК-6-ПП по ГОСТ 21488-97 величина этого коэффициента составляет что характеризует обрабатываемость этого сплава как удовлетворительную.
Коэффициент использования материала при механической обработке определяют по соотношению
где - массы готовой детали и заготовки соответственно.
Подставляя численные значения требуемых показателей из карт технологического процесса обработки детали резанием в выражение (1.14) находим
Необходимо отметить что корпус изготавливают из штампованной заготовки. Некоторые поверхности корпуса благодаря этому методу не подвергаются обработке резанием.
Обрабатываемые поверхности корпуса с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляют значительных технологических трудностей.
Таким образом по рассчитанным показателям ТКИ можно сделать вывод о среднем уровне технологичности данной конкретной детали.
6 Установление вида заготовки и метода ее изготовления
При выборе способа получения заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению формы и размеров заготовки к параметрам готовой детали и снижению трудоемкости последующей механической обработки. При этом тот или иной способ получения заготовки предопределяется назначением и конструкцией детали материалом техническими требованиями масштабом и серийностью выпуска а также экономичностью ее изготовления. Анализ рабочего чертежа показывает что значительное число наружных поверхностей детали не подвергается механической обработке резанием и может быть сформировано уже на стадии изготовления заготовки.
Заготовка корпуса может получаться не только в результате применения различных технологических процессов (литья ковки штамповки и др.) но и несколькими различными вариантами одного и того же технологического метода. При выборе конкретного метода получения заготовки определяющими являются обеспечение заданной чертежом детали точности и чистоты поверхности не подвергаемой дальнейшей механической обработке и экономичность ее изготовления .
С учетом обеспечения требуемых чертежом показателей точности и шероховатости необрабатываемых поверхностей детали заготовка корпуса может быть получена методом горячей объемной штамповки в закрытых разъемных штампах. Однако для реализации этого процесса с учетом массы штампуемой заготовки необходимо использование кузнечно-прессового оборудования и штамповой оснастки.
В условиях крупносерийного производства наиболее рациональным способом получения заготовки корпуса представляется литье.
Литье по выплавляемым моделям обеспечивает заготовке 12-14 квалитеты точности и чистоту поверхности в пределах 10-40 мкм. При этом существенно снижаются припуски на механическую обработку за счет снижения коробления и размера смещения стержня а также уменьшения толщины дефектного слоя и величины шероховатости.
Стоимость заготовок получаемых методами литья и штамповки в соответствии с рекомендациями можно определять по формуле
Кт Кс Кв Км Кп - коэффициенты зависящие от класса точности группы сложности массы марки материала и объема производства заготовок;
Q - масса заготовки кг;
q - масса готовой детали кг;
Sотх - цена 1тонны отходов руб.
Данные необходимые для расчета стоимости заготовок полученных литьем по выплавляемым моделям представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Расчетные показатели литья
В соответствии с формулой (1.15) стоимость заготовок получаемых литьем по выплавляемым моделям будет составлять
Данные необходимые для расчета стоимости заготовок полученных штамповкой представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Расчетные показатели штамповки
В соответствии с формулой (1.15) стоимость заготовок получаемых штамповкой будет составлять
Метод горячей штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ) обладает целым рядом достоинств:
возможность штамповки в закрытых штампах (безоблойных) и во многих случаях без штамповочных уклонов;
возможность получения поковок высокой точности и качества;
высокое качество получаемых поковок что объясняется благоприятным расположением волокон и осевой ликвации относительно действующих усилий при работе детали;
высокая производительность (400-900 поковок в час) и возможность полной автоматизации технологического процесса штамповки.
Из результатов проведенных расчетов и уточнения метода следует что наиболее рациональным способом получения заготовки для корпуса является штамповка на ГКМ обеспечивающая меньшую технологическую себестоимость детали и более высокий коэффициент использования материала.
7 Выбор технологических базовых поверхностей
Маршрутную технологию разрабатывают выбирая технологические базы и схемы базирования для всего технологического процесса. Выбирают две системы баз – основные базы и черные базы используемые для базирования при обработке основных баз.
Всю механическую обработку распределяют по операциям и таким образом выявляют последовательность выполнения операций и их число; для каждой операции выбирают оборудование и определяют конструктивную схему приспособления. В поточном производстве на данной стадии проектирования продолжительность выполнения операций соразмеряют с ранее рассчитанным тактом выпуска .
На первых двух операциях при базировании по черным базам обрабатывают основные технологические базы. Затем выполняют операции формообразования детали до стадии чистовой обработки (точность 7-9-го квалитета). Далее осуществляют операции местной обработки на ранее обработанных поверхностях (нарезают резьбу сверлят отверстия растачивают канавки и т. д.). Затем выполняют отделочную обработку основных наиболее ответственных поверхностей (точность 7-го квалитета). При необходимости за этим следует дополнительная обработка самых ответственных поверхностей с точностью 6-7-го квалитета и параметром шероховатости Ra=0.32 мкм и менее.
8 Выбор методов и определения последовательности обработки поверхностей заготовки
Разработка технологического процесса состоит из комплекса взаимосвязанных работ предусмотренных стандартами ЕСТПП и должна выполняться в полном соответствии с требованиями ГОСТ 14.301-83 «Общие правила разработки технологических процессов и выбора технологического оснащения» . При разработке маршрутной технологии придерживаются следующих основных принципов:
а) в первую очередь обрабатывают поверхности которые являются базовыми при дальнейшей обработке;
б) после этого обрабатывают поверхности с максимальным припуском для выявления дефектов заготовки;
в) необходимо соблюдать принцип концентрации операций при котором как можно больше поверхностей должно обрабатываться в одной операции;
г) необходимо соблюдать принципы совмещения и постоянства баз;
д) необходимо учитывать на каких стадиях технологического процесса целесообразно производить механическую термическую и другие виды обработки в зависимости от требований чертежа;
е) поверхности к которым предъявляются наиболее высокие требования по качественно-точностным характеристикам окончательно обрабатываются в последнюю очередь.
Разработка маршрута обработки любой детали начинается с предварительного выбора вида обработки отдельных поверхностей заготовки и определения методов достижения точности соответствующей требованиям чертежа серийности производства и технологических возможностей существующего в наличии на предприятии оборудования. После анализа этих данных приступают к составлению планов механической обработки детали. С учетом особенностей конструкции заготовки так же стремятся обработать за один станов наибольшее количество поверхностей. Вновь разработанная маршрутная технология обработки корпуса воздушного клапана представлена в комплекте карт технологического процесса.
Операционная технология для изготовления корпуса разработана с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно какие поверхности и с какой точностью обрабатываются на предшествующих операциях какие поверхности и с какой точностью нужно обрабатывать на данной операции. Проектирование операций связано с разработкой их структуры с составлением схем наладок расчетом настроенных размеров и ожидаемой точности обработки с назначением режимов обработки определением нормы времени и т. д. Номера поверхностей при составлении операционной технологии указаны на эскизах.
Таблица 1.3 - Последовательность обработки заготовки
Наименование операции
Комбинированная с ЧПУ
Продолжение таблицы 1.3
Испытания на прочность
Испытания пневматические
Испытания на разрушение
9 Расчет операционных припусков и предельных размеров
Всякая заготовка предназначенная для дальнейшей механической обработки изготавливается с припусками необходимыми для обеспечения заданных чертежом размеров детали и шероховатости ее поверхности.
Чрезмерные припуски вызывают излишние затраты на изготовление детали и тем самым увеличивает ее себестоимость. Снятие излишних припусков увеличивает трудоемкость обработки. С другой стороны слишком малые припуски не дают возможность выполнить необходимую механическую обработку с желаемой точностью и чистотой.
Величины припусков на механическую обработку зависят от ряда факторов к числу которых относятся:
а) материал заготовки;
б) конфигурация и размеры заготовки;
в) вид заготовки и способ ее изготовления;
г) требования в отношении механической обработки;
д) технические условия в отношении качества и класса шероховатости поверхности и точности размеров детали.
Устанавливаем маршрут обработки внутренней цилиндрической поверхности 30+0033 мм:
сверление отверстия;
Вся указанная обработка выполняется с установкой заготовки в трех- кулачковый патрон и резьбовую оправку.
Заносим маршрут обработки в графу 1 таблицы 1.4. Данные для заполнения граф 2 3 7 взяты из нормативно-статистических таблиц.
Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода произведем по формуле:
zmin = 2(Rz + h +Δ) (1.16).
сверление 2zmin = 2(65 + 80 + 280) = 850 мкм
зенкерование 2zmin = 2(32 + 28 + 15) = 150 мкм
развертывание 2zmin = 2(5 + 10) = 30 мкм
Расчетные значения припусков заносим в графу 5 таблицы 1.4.
Таблица 1.4 - Припуски на обработку и предельные размеры по технологическим переходам отверстия 30+0033
Маршрут обработки поверхности
Допуск на выполняемые размеры мкм
Принятые размеры заготовки по переходам мм
Предельный припуск мкм
минимального диаметра мм
Внутренняя поверхность
Расчет наименьших расчетных размеров по технологическим переходам производим складывая значения наименьших предельных размеров соответствующих предшествующему технологическому переходу с величиной припуска на выполняемый переход:
00 - 0150 = 2985 мм.
Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 9 таблицы 1.4.
Затем определяем наибольшие предельные размеры по переходам:
00 + 0033 = 30033 мм
Результаты расчетов заносим в графу 8 таблицы 1.4.
Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам:
Максимальные припуски:
Минимальные припуски:
850 + 2900 = 850 мкм
Результаты расчетов заносим в графы 10 и 11 таблицы 1.4.
Zоmin = 730 + 93 = 823 мкм.
Произведем проверку правильности расчетов:
Zоma 1000 - 823 = 210 - 33 = 177 мкм.
10 Расчет режимов обработки
Расчет режимов резания состоит в определении для заданных условий обработки глубины резания числа проходов подачи скорости резания силы резания и мощности требуемой на резание.
Рассчитаем режимы резания на обработку отверстия 30+0033 которое обрабатывается в три перехода:
сверление-станок 1Е61М приспособление 3-х кулачковый патрон;
зенкерование-станок MDW-5F приспособление резьбовая оправка;
развертывание-станок MDW-5F приспособление резьбовая оправка.
Переход 1. Сверлить отверстие.
Станок токарно-винторезный модели 1Е61М. Приспособление - патрон 3-х кулачковый ГОСТ 24351-80.
Глубина резания t = 05×D = 05×29 = 145 мм.
Подача S = 096 ммоб выбираем из .
Скорость резания при сверлении мммин определяется по формуле
где - коэффициент и показатели степени выбираемые в зависимости от условий резания из справочных данных;
Т - стойкость инструмента мин;
t - глубина резания мм;
- поправочный коэффициент влияющий на скорость резания который определяют по формуле
- коэффициент отражающий влияние качества обрабатываемого материала на скорость резания;
- коэффициент отражающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания;
- коэффициент отражающий влияние материала режущей части на скорость резания;
Согласно справочным данным :
t = 145 мм; S = 096 ммоб; = 407; = 025; = 040; m = 0125; Т = 75 мин; = 12; = 10; = 10.
Подставляя численные значения в формулы (1.18) и (1.17) находим расчетное значение скорости резания
Крутящий момент и осевая сила вычисляются по формулам:
= 0005; = 20; = 08; = 10 и = 98; = 10; = 07; = 10.
Тогда подставляя значения коэффициентов в уравнения (1.19) и (1.20) получаем
Частота вращения n обмин определяется по формуле
Подставляя численные значения в формулу (1.21) находим
По паспорту станка 1Е61М назначаем стандартную частоту вращения
nст = 750 обмин с учетом которой определяем действительное значение скорости резания
Мощность резания подсчитывают по формуле
Подставляя численные значения в формулу (1.22) получаем
Установленный режим резания должен удовлетворять условию
где - мощность станка определяемая по паспорту кВт; для токарно-винторезного станка модели 1Е61М
3 кВт 96 кВт - условие выполняется.
Основное время мин рассчитывают по формуле
где для первого перехода
- величина врезания инструмента; = 145 мм;
- величина перебега инструмента; = 0 мм.
Подставляя численные значения в формулу (1.24) получаем
Переход 2. Зенкеровать отверстие.
Станок токарный с ЧПУ модели MDW-5F. Приспособление – оправка резьбовая ГОСТ 16211-70.
Глубина резания t = 05×(D-d) = 0425 мм.
Подача S = 12 ммоб выбираем из .
Скорость резания при зенкеровании мммин определяется по формуле
t = 0425 мм; S = 12 ммоб; = 279; = 02; = 04; m = 0125; Т = 40 мин; = 12; = 10; = 10.
Подставляя численные значения в формулы (1.26) и (1.25) находим расчетное значение скорости резания
= 017; = 085; = 07; = 10 и = 38; = 10; = 04; = 10.
Тогда подставляя значения коэффициентов в уравнения ( 1.27) и ( 1.28) получаем
Подставляя численные значения в формулу (1.29) находим
По паспорту станка MDW-5F назначаем стандартную частоту вращения
nст = 450 обмин с учетом которой определяем действительное значение скорости резания
Подставляя численные значения в формулу (1.30) получаем
где - мощность станка определяемая по паспорту кВт; для токарного станка c ЧПУ модели MDW-5F = 18 кВт.
кВт 18 кВт - условие выполняется.
- величина врезания инструмента; = 0425 мм;
Подставляя численные значения в формулу (1.32) получаем
Переход 3. Развертывание отверстия.
Глубина резания t = 05×(D-d) = 0075 мм.
Подача S = 31 ммоб выбираем из .
Скорость резания при развертывании мммин определяется по формуле
t = 0075 мм; S = 31 ммоб; = 232; = 02; = 05; m = 03; Т = 75 мин; = 12; = 10; = 10.
Подставляя численные значения в формулы (1.33) и (1.34) находим расчетное значение скорости резания
Крутящий момент вычисляется по формуле:
= 40; = 01; = 075; Z= 12.
Тогда подставляя значения коэффициентов в уравнение (1.35) получаем
Подставляя численные значения в формулу (1.36) находим
nст = 550 обмин с учетом которой определяем действительное значение скорости резания
Подставляя численные значения в формулу (1.37) получаем
9 кВт 18 кВт - условие выполняется.
11 Выбор оборудования и приспособлений
Для изготовления корпуса воздушного клапана ракетного двигателя на заводе были применены такие виды оборудования как токарно-винторезные станки верстак печь вертикально-сверлильный станок токарно-револьверный и вертикально-фрезерный станок.
Токарные станки предназначены для обработки наружных внутренних цилиндрических конических фасонных и торцевых поверхностей заготовок а также для нарезания резьбы. При наличии специальных приспособлений на них можно шлифовать фрезеровать полировать и т.д.
Токарные станки составляют значительную долю станочного парка и включают девять типов станков: автоматы и полуавтоматы одношпиндельные и многошпиндельные револьверные сверлильно-отрезные карусельные токарные и лобовые многорезцовые специализированные для фасонных изделий разные токарные.
Токарные станки в свою очередь подразделяются на универсальные и специализированные; универсальные станки делят на токарно-винторезные и токарные последние не имеют ходового винта для нарезания резьбы резцом.
Основным параметром токарного станка являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной и наибольше расстояние между центрами (или наибольшая длина обрабатываемой заготовки).
Сверлильные станки предназначены для сверления рассверливания зенкерования развертывания отверстий нарезания резьбы цекования зенкерования и т.д. Основными параметрами сверлильных станков являются: условный наибольший диаметр получаемого отверстия в стальных деталях размер конуса шпинделя вылет и наибольший ход шпинделя и др.
Сверлильные станки подразделяют на настольно-сверлильные вертикально-сверлильные многошпиндельные с постоянным расположением шпинделей и с переставными шпинделями горизонтально-сверлильные для глубокого сверления. Настольные станки выпускают для сверления отверстий диаметром 3 6 12 16 мм; вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные - для сверления отверстий диаметром 18 25 35 50 и 75 мм. В сверлильных станках главным движением являются вращение шпинделя с инструментом а движением подачи - вертикальное перемещение шпинделя.
Вертикально-фрезерный станок 6Р13 предназначен для обработки заготовок сложного профиля из стали чугуна труднообрабатываемых сталей и цветных металлов в условиях единичного и серийного производства. В качестве инструмента применяют концевые торцевые угловые сферические и фасонные фрезы сверла зенкеры. Класс точности станка Н.
Техническая характеристика станка: размеры рабочей поверхности стола (длина×ширина) 1600×400 мм; число частот вращения шпинделя – 18; пределы частот вращения шпинделя 40 – 2000 мин-1; пределы рабочих подач (бесступенчатое регулирование) стола и ползуна 10 – 2000 мммин; скорость быстрого перемещения стола и ползуна 4800 мммин; габаритные размеры станка 3200×2465×2670 мм.
Базой станка является станина имеющая жесткую конструкцию за счет развитого основания и большого числа ребер. По вертикальным направляющим корпуса станины движется консоль (установочное перемещение). По горизонтальным (прямоугольного профиля) направляющим консоли перемещается в поперечном направлении механизм стол-салазки (подача по оси Y’) а по направляющим салазок в продольном направлении – стол (подача по оси X’). В корпусе консоли смонтированы приводы поперечной и вертикальной подачи а в корпусе салазок – привод продольной подачи. Главное движение фреза получает от коробки скоростей. В шпиндельной головке установлен привод вертикальных перемещений ползуна по оси Z.
Таблица 1.6 - Оборудование для обработки корпуса 19Д9
Наименование оборудования
Таблица 1.7 – Приспособления для обработки корпуса воздушного клапана
Патрон 3-х кулачковый
Угольник; Наладка специальная
Наладка спец. с поворотным столом
Резьбовая оправка; Угольник
Резьбовая оправка; Делительная головка
Проектно-конструкторская часть
1 Конструкция установочного приспособления и его расчет
Приспособлением используемым для закрепления заготовки в процессе обработки является угольник с наладкой. Уголь представляет собой легко переналаживаемой приспособление которое может применяться и для обработки деталей похожей конфигурации. Наладка применяется только для деталей схожей конфигурации и относится к специальным приспособлениям. Наладка на угольнике крепится на установочных поверхностях при помощи болтового соединения. Угольник оснащен специальными противовесами в виде грузов в 2 килограмма. Деталь базируется в наладке при помощи пальца и двух центрирующих винтов которые выставляют деталь точно по оси обработки. Закрепляется деталь при помощи прижимной планки в виде коромысла. После установки детали в наладке происходит балансировка приспособления для проверки точности параметров биения и отклонения осей. Наладка с деталью базируется по установочным поверхностям угольника и центрируется за счет пальца.Приспособление показано в графической части к сборочному чертежу прилагается комплект карт спецификации.
Для закрепления заготовки в наладке используется коромысло один конец которого закреплен жестко а другой прижимается при помощи болтового соединения. Для силового расчета проверяется среднее сечение коромысла на изгиб. Считаем что сечение коромысла прямоугольник материал из которого оно изготовлено - сталь 40Х. Схема действия сил в коромысле показана на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема действия сил
Сечение коромысла должно удовлетворять следующее условие:
Найдем напряжение в нужном нам сечении и сравним его со значением допускаемого напряжения при изгибе для стали 40Х.
Напряжение при изгибе для сечения в виде прямоугольника выглядит так
где Wx-момент сопротивления сечения при изгибе
Mx- момент инерции сечения при изгибе.
Момент инерции для прямоугольного сечения равен
где Р- сила действующая на заготовку со стороны инструмента;
l- плечо действия силы.
Сила действующая на заготовку равна максимальной осевой силе со стороны режущего инструмента Ро = 2762 Н.
Момент сопротивления при изгибе для прямоугольного сечения равен
Напряжение при изгибе равно
Допустимое напряжение при изгибе для стали 40Х =210 (МПа)
Неравенство удовлетворяется значит сечение выдержит максимальное напряжение.
Точностной расчет приспособления
Определим погрешность установки корпуса в наладке.
Погрешность установки детали в приспособлении находят по уравнению
где б – погрешность базирования заготовки в приспособлении мкм;
з – погрешность закрепления заготовки мкм.
Погрешность базирования есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базирование от требуемого; определяется как предельное поле рассеяния расстояния между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера. Величина б зависит от принятой схемы базирования и точности выполнения баз заготовок. Выбираем схему базирования внутренней цилиндрической поверхностью на жесткий цилиндрический палец (оправку) с гарантированным зазором при растачивании внутреннего отверстия на определенную глубину.
Расчетная формула для определения погрешности базирования будет выглядеть так
где - допуск на размер детали;
- допуск на размер приспособления;
- гарантированный зазор принимаем его равным 5 мкм.
Уточнив значения допусков по чертежу детали и чертежу приспособления подставляем их в (2.5) и находим значение погрешности
Погрешность закрепления- это разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате приложения к заготовке силы закрепления. На погрешность закрепления наибольшее влияние оказывают следующие факторы: непостоянство силы закрепления неоднородность шероховатости и волнистости базы заготовок износ опор.
Расчетная формула для определения погрешности закрепления будет выглядеть так
где - угол между направлением выдерживаемого размера и направлением наибольшего перемежения;
- суммарная погрешность закрепления из-за непостоянства силы закрепления неоднородности шероховатости базы заготовок и неоднородности волнистости базы заготовок;
- из-за износа опорной поверхности установочного элемента принимает его равным 0.
Погрешность закрепления из-за непостоянства силы закрепления вычисляется по формуле
где - наибольшая высота неровностей профиля 225 мкм;
- безразмерный параметр опорной кривой 22;
Q- сила действующая по нормали на опору 1600 Н ;
А- номинальная площадь опоры мм²;
- безразмерный коэффициент стеснения характеризующий степень упрочнения поверхностных слоев 524;
- предел текучести материала заготовки 408 МПа;
- коэффициент характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой
- коэффициенты показывающие параметры качества плоских баз
- упругая постоянная материалов контактирующих заготовок и опоры
где - соответственно модули упругости и коэффициенты Пуассона материала опоры и заготовки;
Подставляя все значения в формулу (2.7) получаем
Погрешность закрепления из-за неоднородности шероховатости базы заготовок вычисляется по формуле
подставляя значения получаем
Погрешность закрепления из-за неоднородности волнистости базы заготовок вычисляется по формуле
Подставляя значения получившихся погрешностей в уравнение (2.7) получаем
Подставляя значение в выражение получаем
Подставляем все вычисленные значения в (2.6) находим погрешность установки
При выполнении курсового проекта были решены следующие задачи:
- проведен анализ технологичности конструкции детали и сделан вывод о невысокой технологичности;
- выбрана форма и метод получения исходной заготовки для данного типа производства;
- разработан технологический процесс для изготовления детали;
- взамен специальных дорогостоящих приспособлений рассчитана и спроектирована высокоточная универсально-сборочная оснастка применяемая на токарных фрезерных и сверлильных станках;
- спроектировано устройство для контроля шероховатости цилиндрических отверстий;
- взамен дорогостоящего оборудования использованы универсальные металлорежущие станки обеспечивающие на всех операциях совместно с твердосплавным инструментом прогрессивные режимы резания;
Проделанная работа гарантирует высокое качество и надежность деталей.
Маталин А.А. Технология машиностроения: Учеб. для студ. машиностроительных специальн. вузов.- Л.: Машиностроение 1985. - 496 с.
Проектирование технологических процессов механической обработки деталей: Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Технология машиностроения» В.Н. Самохвалов. - Самара: СамИИТ 2000. - 29 с.
Технологичность конструкции изделия: Справочник Ю. Д. Амиров Т. К. Алферова П. Н. Волков и др.; Под общ. ред. Ю. Д. Амирова. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1990. - 768 с.
Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие Л.В. Худобин В.Ф. Гурьянихин В.Р. Берзин. - М.: Машиностроение 1989. - 288 с.
Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для вузов Под. общ. ред. А. Ф. Горбацевича. -3-е изд. перераб. и доп. - Минск: Высшая школа 1975. - 488 с.

Средство активного контроля.cdw

Технические характеристики:
Диапазон диаметров контролируемых отверстий
Параметр измеряемой шероховатости поверхности Ra
контроля шероховатости
цилиндрических отверстий
Разработка технологии и технологического оснащения
для изготовления корпуса клапана ракетного двигателя

ти тКлисун.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Воронежский государственный технический университет»
Факультет заочного обучения
Кафедра «Технология машиностроения»
по дисциплине «Технология машиностроения»
Руководитель А. А. Болдырев

Заготовка А1.cdw

Штамповочный уклон 7
Неуказанные радиусы закруглений 2 мм.
Допускаемое смещение штампов 0
Остающийся заусенец 0
Разработка технологии и технологического оснащения
для изготовления корпуса клапана ракетного двигателя