Разработка технологии обработки детали МКС 0214201. Анализ технических требований на изготовление детали

Заготовку для корпуса получают литьём в земляные формы со стержневой формовкой. Чугун, расплавленный для заливки из воронки выпускают в поворотный ковш, который имеет снаружи стальной кожух, внутри он доутириван огнеупорным кирпичом. В них происходит формовка, заливка и выбивка заготовки. Конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Внутренняя полость выполняется стержнем. Отливку не подвергают термообработке. После всего вышеперечисленного - зачищают заусенцы. После очистки и контроля отливку направляют в механический цех для обработки.

2.2.2 Определение припусков и допусков по стандартам. Расчет размеров и массы заготовки, коэффициента использования материала

Материал – ВЧ 45

Точность отливки – 9-4-10-10 по ГОСТ 26645-85

Таблица 2.2−Назначение допусков и припусков на отливку

Номиналь ный размер	Шерохо ватость обраб. пов. детали, мм		Допуск на заг. с указанием предельных отклонений	Основной припуск, мм	Дополнительные припуски						Расчетный припуск, мм
					Смещ. по поверхности разъемов штампов		Изогнутость и др. отклонения формы		Откланение меж-осевого расстояния
1	2		3	4	5		6		7		8
Ø90Н7(+0,035)	2,2		0,24	2,4	4		0,4		3,1		3,5
110±0,3		2,4	0,24	2,4		4		0,4		1,9	2,3
110d11()		2,4	0,24	2,4		4		0,4		2,1	2,5

1	2	3	4	5	6		7	8
110d11()	2,4	0,24	2,4	4		0,4	2,1	2,5
45±0,3	2,0	0,24	2,0	4		0,4	1,6	2,0
16±0,2	1,4	0,24	1,6	4		0,4	1,4	1,8
64±0,3	2,2	0,24	2,4	4		0,4	2,4	2,8

Таблица 2.3−Расчёт размеров заготовки

Размер, выдержи-ваемый при обработке заданной поверх-ности детали, мм	Допуск на размер детали, мм	Шерохова-тость обрабаты-ваемой поверх-ности, Ra, мм	Допуск на размеры заготовки, мм	Расчётный припуск, мм	Размер заготовки (расчёт), мм	Исполнительный размер заготовки с допуском, мм
1	2	3	4	5	6	7
Ø90Н7(+0,035)	0,035	1,6	2,4	3,5	90-(2·3,5)=83	83(+0,035)
110±0,3	0,6	12,5	2,4	2,3	110+(2,3·2)=114,3	114,3±0,3
110d11()	0,2	6,3	2,4	2,5	110+(2,5·2)=116	115()
110d11()	0,2	6,3	2,4	2,5	110+(2,5·2)=116	115()
45±0,3	0,6	12,5	2,0	2,0	45+2=47	47±0,3
16±0,2	0,4	6,3	1,6	1,8	16+(1,8∙2)=19,6	19,6±0,2
64±0,3	0,6	12,5	2,4	2,8	64+2,8=66,8	66,8±0,3

Расчет массы спроектированной заготовки:

m_з=m_д+m_{отх.мех.обр.},                                                                       (2.1)                                                                                        

где m_{отх.мех.обр} – масса удаляемого в процессе  механической обработки слоя металла, кг.

m_{отх.мех.обр} =V_отх.*ρ, кг                                                                   (2.2)

где V_отх. – суммарный объём удаляемых в процессе механической обработки фигур, мм³;

ρ - плотность материала заготовки, кг/мм³;  ρ_ВЧ=7,2·10^-6 кг/мм².

Размеры фигур устанавливаются на основе размеров обработки и табличных припусков.

Определение объема удаленных фигур:

,                                                                  (2.3)

где Д – диаметр заготовки, мм;

l – длина заготовки, мм.

мм³

мм³

             мм³

мм³

V_общ  =V₁+V₂+V₃+V₄                                                                                    (2.4)                                                

V_общ  = 62741+10586+5086+5837= 84250мм³

m_{отх.мех.обр}  = 84250· 7,1· 10^-6 = 0,6кг

m_з= 3,9+0,6 = 4,5кг

Коэффициент использования заготовки:

                                                                                                 (2.5)

где m_З – масса рассчитанной заготовки, кг;

Пересчитанный коэффициент использования материала:

    ,                                                                                         (2.6)

где Нрасх – пересчитанная норма расхода материала, кг (см. п.1.3, формула 1.6):

Н_расх = 4, 5+0,15· 4, 5 = 5,175мм³

КИМ получился такой же как  в базовом, следовательно, принимаем данную   заготовку.

2.3 Разработка проектного технологического процесса

2.3.1 Анализ базового технологического процесса и составлениепоследовательности обработки для проектируемого техпроцесса

Перечень операций базового технологического процесса:

010 Токарная с ЧПУ

(станок модели16К20Ф3)

1Точить уши

020 Токарная с ЧПУ

(станок модели16К20Ф3)

1 Подрезать торец Д, выдержав размер 113_-1 2Расточить отверстие 1 

3 Точить канавку, выдерживая размеры 2,3,4

4 Точить канавку, выдерживая размеры 2,3,5

5 Точить фаску 2×45^о со стороны торца Д

030 Токарная с ЧПУ

(станок модели16К20Ф3)

1Подрезать торец Е выдержав размер 6 за 2 прохода

2 Точить фаску 2×45^о со стороны торца Е

040 Фрезерная с ЧПУ

(станок модели ГФ2171)

1 Фрезеровать поверхность Б по контуру ,выдержав размеры 7,8 за 2 прохода

2 Фрезеровать поверхность Ж за 2 прохода, выдержав р-р 64±0,3

3 Центровать последовательно 4 отв. 9, выдержав Ø6,3_+0,1

4 Сверлить последовательно 4 отв. 9, выдержав Ø10,2_+0,1

5 Цековать последовательно 4 поверхности  З, выдержав размер 10

6 Зенкеровать последовательно 4 отв. 9

7 Зенкеровать  последовательно 4 отв. 9, выдержав размер 12

050 Вертикально-сверлильная

(станок  модели 2Н135)

1Цековать 4 поверхности  И последовательно выдержав размер13

Недостатком базового технологического процесса является:  использование ряда универсальных станков для обработки отверстий и поверхностей. С целью концентрации операций и уменьшением численности рабочих и рабочего времени заменяем станок 16К20 на станок 1П426ДФ3 и объединяем операции 020, 030,040 в одну.

Таким образом, проектируемый технологический процесс будет выглядеть следующим образом:

010Токарная с ЧПУ

(станок модели1П426ДФ3 )

1Точить поверхность 17

2 Подрезать торец 16, выдержав размер 112,3_-1   3Расточить отверстие 1 Ø90 

4 Точить канавку2, выдерживая размеры 2,3,4

5 Точить канавку3, выдерживая размеры 2,3,5

6 Точить фаску 15  2×45^о со стороны торца 16

020 Фрезерная с ЧПУ

(станок модели ГФ2171)

Установ А

1Фрезеровать торец Е выдержав размер 6

2 Расточить фаску 14

3 Фрезеровать поверхность Б по контуру ,выдержав размеры 7,8 за 2 прохода

4 Фрезеровать поверхность Ж за 2 прохода, выдержав размер 64±0,3

5 Центровать последовательно 4 отв. 9, выдержав Ø6,3_+0,1

6 Сверлить последовательно 4 отв. 9, выдержав Ø10,2_+0,1

7 Цековать последовательно 4 поверхности  З, выдержав размер 10

8 Зенкеровать последовательно 4 отв. 9, выдержав размер Ø13^+0,18

9 Зенкеровать  последовательно 4 отв. 11, выдержав размер 12

Установ Б

10Цековать 4 поверхности  И последовательно выдержав размер13

2.3.2 Выбор и обоснование технологических баз

В качестве черновой базы для первой операции выбирается наружная поверхность и один из торцов;  торец-(три степени свободы – установочная база), ось детали-(две степени свободы –двойная опорная база) на данной операции происходит обработка нескольких поверхностей.                                На операции 020 используется специальное приспособление.

На этой операции в качестве чистовой базы для 020 операции выбирается внутренняя поверхность и один из торцов и наружная поверхность;  ось детали-(две степени свободы –двойная опорная база) ,торец-(одна степень свободы –опорная база), наружная поверхность-( одна степень свободы –опорная база)

на данной операции происходит обработка нескольких поверхностей.

В качестве чистовых технологических баз следует принимать те элементы детали, которые являются базами конструкторскими и измерительными, что уменьшает погрешность базирования, т.к. выполняется принцип совмещения баз.

2.3.3 Выбор оборудования и технологической оснастки

Номер опера-ции	Код и модель станка	Наименование станка	Стои- мость станка, млн.руб.	Паспортные данные
				Габаритные размеры, мм	Характе-ристика привода	Мощ-ность, кВт	Ряд частот. мин-1	Ряд подач, мм/об
1	2	3	4	5	6	7	8	9
010	3811381361 1П426ДФ3	Токарный с ЧПУ	93309050	3550×2400	Эл. привод	22	12,5-2500	1-1600 0,5-3000 б/с
020	381611ХХХХ ГФ2171	Фрезерный с ЧПУ	147306050	3680×4120×1750	Эл. привод	13	40-2000	б/с

Таблица 2.4 – Выбор оборудования.

Таблица 2.5 – Выбор технологической оснастки

Номер опе рации	Приспособление		Режущий инструмент		Вспомогательный инструмент		Измерительный инструмент
	Наименование	Код	Наименование	Код	Наименование	Код	Наименование	Код
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Продолжение таблицы 2.5

1	2	3	4	5	6	7	8	9
010	Трёхкулачковый самоцентрирующий патрон	396110	Контурный резец ВК8	392191	Резцедержатель	392819	Штангенциркуль-2	393312
							Нутрометр	393458
			Резец расточной ВК8	392152
			Резец расточной ВК6	392152			Шаблоны	393610
			Резец расточной ВК4	392133
			Резец канавочный ВК8	392195
020	Приспособление станочное	396100	Фреза торцовая ВК8	39 1890	Втулка переходная	392870	Штангенциркуль-2	393312
			Резец расточной ВК8	392152
					Патрон цанговый	392810
					Оправка	392870
			Фреза концевая ВК8	391853			Скоба	393458
			Фреза концевая Р6М5	391821
							Штангенциркуль-1	393311
			Сверло Р6М5	391242
							Пробка	393141
			Сверло спиральное Р6М5	391290			Штангенглубиномер	393332

Окончание таблицы2.5

1	2		3			4		5	6	7	8		9
					Зенкер Р6М5		391612
					Зенкер Р6М5		391612
					Зенкер ВК8		391622
					Зенкер Р6М5		391612

2.4 Разработка операционного технологического процесса

2.4.1 Определение межоперационных припусков и операционных

размеров

Таблица 2.9 – Определение последовательности обработки детали.

Последовательность механической обработки Ø90Н7	Точность обработки			Способ базирования детали в приспособлении	Расчет погрешности установки,Eу мм
	Квалитет с допуском	Шераховато-сть, Rа, мкм
Отливка	____	200		Базируем в трёхкулачком патроне по наружному диаметру с упором в торец	______
Черновое растачивание	Н13(0,54)	12,5		Без переустановки детали с заменой инструмента	Еу=0,12
Получистовое растачивание	Н10(0,14)	6,3		Без переустановки детали с заменой инструмента	Eинд=0,05 Еу=0,006
Чистовое растачивание	Н8(0,054)	2,5		Без переустановки детали с заменой инструмента	Еу=0,006
Тонкое растачивание	Н7(0,035)		0,8	Без переустановки детали с заменой инструмента	Еу=0,006

Погрешность установки:

                                                                                   (2.7)

где E_Б – погрешность базирования, мм;

E_З – погрешность закрепления, мм; Eз=0,12мм

E_у=

Таблица 2.10 – Аналитический расчет припусков, мм

Переходы механической обработки поверхности Ø90Н7	Rz	h	ρ	EУ	Расчет-ный припуск 2Zmin	Расчет-ный размер Dp	Допуск	Предельный размер		Предельный припуск
								d	dmax	2Zminпр	2Zmaxпр
Отливка	0,1		1,201	__	___	86,419	2,4	86,419	84,019	—	—
Черновое растачивание	0,05	0,05	0,072	0,12	2,814	89,233	0,540	89,233	88,693	2,814	4,674
Получистовое растачивание	0,035	0,04	0,06	0,006	0,344	89,578	0,140	89,578	89,438	0,344	0,744
Чистовое растачивание	0,020	0,025	0,048	0,006	0,271	89,848	0,054	89,848	89,794	0,271	0,357
Тонкое растачивание	0,005	0,01	0,024	0,006	0,187	90,035	0,035	90,035	90,00	0,187	0,206
Суммарный припуск:										3,616	5,981

                                                                                  (2.8)

ρ_см = Т/2 = 2,4/2 = 1,2мм

ρ_кор = Δк ∙D = 0,7∙90 = 63 мкм = 0,063мм

мм

ρ_черн=1,201∙0,06=0,072 мм

ρ_пол=1,201∙0,05=0,06 мм

ρ_чист=1,201∙0,04=0,048 мм

ρ_тонкое=1,201∙0,02=0,024 мм

                                       (2.9)

 мм

 мм

 мм

 мм

Проверка правильности произведенных расчетов:

2Zomax - 2Zomin = TДз - ТД_Д

5,981-3,616 = 2,4 - 0,035

2,365= 2,365

2Zoном = 2Zomin + ВДз - ВД_Д = 3,616 +1,4- 0,035 = 4,981мкм

Дзном = Д_Дном - 2Zoном = 90- 4,981= 85,019мм

Схема расположения припусков представлена на рисунке 2.1

Таблица 2.11 – Табличный расчет припусков.

Переходы механической обработки поверхности 110d11()	Точность обработки			Припуск табличный, Z, мм	Расчёт размеров заготовки d или D, мм
	квалитет	Допуск, мм	Шероховатость Rа, мкм
1	2	3	4	5	6
Фрезерование получистовое	d11	0,22	6,3	1,4	110
Фрезерование черновое	h13	0,54	12,5	3,6	110+1,4=111,4
Отливка	—	2,4	200	—	111,4+3,6=115

2.4.2 Определение режимов резания на проектируемые операции.     

 Сводная таблица режимов резания

Аналитический расчет режимов резания.

Операция 010.

        Токарная с ЧПУ.

Дано:

Станок  - 1П426ДФ3

Материал заготовки – высокопрочный чугун ВЧ45 по ГОСТ1412-85;

Обработка – Окончательная

Вид механической обработки – Точить торец.

D = 106 мм, d =90  мм, t = 2,3мм, l_рез=8мм.

Решение

1 Выбор режущего инструмента

Для обработки принимаем токарный проходной упорный отогнутый резец с углом в плане 90⁰ оснащенный пластинкой из твердого сплава (по ГОСТ 18879-73)

Материал режущей части ВК8.

Сечение державки H×B=25×25

Геометрические параметры

γ=10⁰, α=8⁰, R=0,5 мм, φ=90⁰ , λ=0⁰

2 Расчет режимов резания а) Глубина резания t =hмм

t =2,3мм б) Подача:

рекомендуемая: So = 0,3-0,5 мм/об принимаемая: So =0,3 мм/об в) Стойкость:

Т=60 мин г) Скорость резания:

                                                                                                (2.10)

где С = 86;                                                             

m = 0,20; х = -;

y=0,40;

Кν = Кмν ∙ Кпν ∙ Кuν,                                                                                        (2.11)                                                                                                              (2.12)

где n=1,25;

Кпν=0,85;

Кuν=0,83;

Кν=1,34∙0,85∙0,83=0,94

м/мин д) Частота вращения:

,                                                                                                          (2.13) 

 мин^-1               

корректировка по паспорту станка: n=120 мин^-1  е) Действительная скорость резания:

,                                                                                                    (2.14)

м/мин з) Силу резания:

P_z = 10 · C_p· t^x · S^y · υⁿ · K_p                                                                           (2.15)

где Ср = 139;                                  х = 1;

y = 1,0;

n = 0;

                                                                                       (2.16)

Kp = K_mp · K_γp · K_φp · K_λp ·K_rp                                                                                (2.17)

Где K_γp = 1;

K_φp  = 0,89;

K_λp = 1;

Kp = 0,9· 1·0,89 · 1 = 0,801

P_z = 10 · 139 · 2,3¹ · 0,3¹ · 40⁰ · 0,801 = 768Н     к) Мощность резания:

                                                                         (2.18)кВт л) Проверочный расчет мощности:

Nрез≤1,2Nдв∙η                                                                                            2.19)

Nдв=22 кВТ

η=0,7

0,5≤1,2∙22∙0,7

0,5≤18,4

3 Машинное время а) Длина резания:

lрез = 106-90=8мм б) Длина рабочего хода:

Lр.х. = lрез + y + Δ                                                                                      (2.20)

y = t · ctg 90⁰ = 2,3 · 0 = 0

Δ = 2÷3мм

Lр.х.=8 + 0 + 2 = 10мм в) Машинное время:

                                                                                                    (2.21)

 мин

Табличный расчет режимов резания.

Операция 020.

Фрезерная с ЧПУ.

Дано:

Станок – ГФ2171

Материал – высокопрочный  чугун ВЧ45 по ГОСТ 1412 – 85.

Обработка – окончательная. 

Вид обработки – Зенкеровать отверстие

D = 10,2 мм, d=13мм, l рез = 11мм

Решение

1 Выбор режущего инструмента

Принимаем зенкер с углом φ=60⁰ (ГОСТ 12489-71),  оснащенный пластиной из быстрорежущей стали  Р6М5.

Геометрические параметры

γ=15⁰, α=8⁰, ω=10⁰, φ=60⁰

2 Расчет режимов резания

1 Глубина резания, t, мм

t = мм                                                                                            (2.22)

2 Подача, Sо, мм/об рекомендуемая: Sо = 0,7-0,9 мм/об принимаемая: Sо = 0,8 мм/об

3 Стойкость Т, мин

Т =30 мин^-1

4Скорось резания V_рез,м/мин

V_рез = V_табл∙ К₁∙К₂∙К₃, м/мин                                                                  (2.23)

где        V_табл=15 м/мин; К₁= 1,0; К₂= 1,15; К₃= 1,0

V _рез= 15∙1∙1,15∙1=17,25м/мин

5 Частота вращения n, мин^-1

n=, мин^-1                                                                               

n== 422 мин^-1

Корректируем n=400 мин^-1

6 Действительная скорость резания V_д, м/мин

V_д=, м/мин                                                                         

V_д==16 м/мин

7 Проверочный расчёт по мощности станка:

Ркг

К

Р_о=63∙1=63 Н

63Н≤13000Н

8 Проверочный расчет мощности:

N_рез=N_табл ∙К_W ∙   кВТ                                                                        (2.24)

К_W=1

N_табл=2,88

N_рез=2,88∙1∙=0,04кВт

η=0,8

0,04≤1,2∙13∙0,8

0,04≤12,48

3 Машинное время

1 Длина резания:

Lрез = 11мм

2 Длина рабочего хода

Lр.х.= Lрез + y + Δ

y = t · ctg 60⁰ = 1,4 · 0,6 = 0,84

Δ = 2÷3мм

Lр.х.= 11 + 0,84+ 2 = 13,84мм

3 Машинное время

 мин

Таблица 2.12 – Сводная таблица режимов резания.

мер операции и модель станка	Номер позиции, перехода	Наименование установа,  суппорта, перехода	D или В, мм	t, мм	lРЕЗ, мм	LРХ, мм	i	Подача		n, мин-1	v, м мин	ТО, мин	ТМВ, мин
								SО, мм об	SМ, мм мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
010 1П426ДФ3	1	Точить уши	243	0,2	16	18	1	0,5	50	100	76	0,36
	2	Подрезать торец	106	2,3	8	11	1	0,3	60	200	67	0,19
	3	Расточить отв. черновое	88,693	2,337	66	116	1	0,25	75	300	83,5	1,54
	4	Расточить отв. получистов	89,438	0,372	66	116	1	0,2	60	300	84	1,93
	5	Расточить отв. чистовое	89,794	0,178	66	116	1	0,15	49,5	330	93	2,34
	6	Расточить отв. тонкое	90	0,103	66	116	1	0,09	17	350	99	3,68
	7	Расточить канавку	93,5	2,2	1,75	5	1	0,15	30	200	58,7	0,17
	8	Расточить канавку	93,5	2,2	1,75	5	1	0,15	30	200	58,7	0,17
	9	Расточить фаску	94	2	2	5	1	0,15	30	200	59	0,17
												10,55	1,77

Окончание таблицы 2.12

1	2	3	4			5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
020 ГФ2171	1	Фрезеровать торец	106			2,3	110	120	1	0,3	45	150	94,2	0,27
	2	Расточить фаску	94			2	2	5	1	0,15	30	200	59	0,17
	3	Фрезеровать поверхность Б		32		2,5	110	131	8	0,4	120	300	83,2	8,74
	4	Фрезеровать поверхность Ж		25		2,8	25	30	2	0,1	80	800	62,8	0,75
	5	Центровать отв, 9		6,3		3,15	2,5	6	4	0,2	138	690	13,6	0,17
	6	Сверлить отв. 9		10,2		5,1	16	22	4	0,4	276	690	22	0,31
	7	Цековать поверхность З		30		2	30	35	4	0,45	67,5	150	18,84	2,07
	8	Зенкеровать отв. 9		13		1,4	16	20	4	0,5	125	250	10,2	0,64
	9	Зенкеровать отв. 11		18		5	5	10	4	0,45	67,5	150	8,4	0,59
	10	Цековать поверхность И			30	1,8	30	35	4	0,45	67,5	150	18,84	2,07
														15,78	5,78

2.4.3 Нормирование проектируемой операции. Сводная таблица норм   времени

010 Токарная с ЧПУ

1. Основное время обработки:

Тмо=0,36+0,19+1,54+1,93+2,34+3,68+0,17+0,17+0,17=10,55мин

2. Машинное вспомогательное время:

Тмв=0,14+0,1+(0,06∙12)+0,04+(0,07∙11)=1,77 мин

3. Время цикла автоматической работы станка:

Т_Ца=Тмо+Тмв                                                                       (2.24)

Т_Ца= 10,55+1,77=12,32 мин

4. Вспомогательное время:

Тв= tус+ tуп+ tизм                                                            (2.25)

где tус – время на установку и снятие заготовки, мин;  

t_УП – время на приемы управления станком;

t_ИЗМ – время на измерение;

tус=tуст+tзаж=0,10+0,27=0,37 мин

tуп=tвк.отк+tщ=0,04+0,03=0,07 мин

tизм=0,32+0,28+(0,12∙4)=1,08 мин

Так как время на измерение перекрывается временем цикла автоматическим, то в дальнейших расчетах его не учитывают.

Тв=0,37+0,07=0,44 мин

5. Оперативное время обработки:

Топ=Т_Ца+Тв                                                                      (2.26)

Топ=12,32+0,44=12,76 мин

6. Время на организацию технического обслуживания:

α_ОБС=8%      α_ОТЛ=8%

7. Штучное время:

                                                   (2.27)

 мин

8. Подготовительно-заключительное время:

Тпз=Тпз_ОРГ+Тпз_НАЛ                                                                       (2.28)

а) Подготовительно-заключительное время  на организационные моменты, мин:

Тпз_ОРГ=tпол+tозн+tи-ж                                                                            (2.29)

tпол=8 мин

tозн=2 мин

tи-ж=2 мин

Тпз_ОРГ=8+2+2=12 мин б) Подготовительно-заключительное время  на наладку станка, мин: