Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 65
Выпускная квалификационная работа выполнена студенткой
группы Свд-42 Пчелинцевой Анной Юрьевной. В данной пояснительной записке представлены: технологический
процесс механической обработки детали “Траверса”, проект специального станочного
приспособления для фрезерования паза детали, проект специального станочного
приспособления для фрезерования контура детали, проект специального станочного
приспособления для сверления отверстий, проект металлорежущего инструмента в
расчете на годовую программу выпуска 50 самолетов в год. Все расчеты и принятые конструктивно-технологические решения
обоснованы с экономической точки зрения. Графическая часть курсовой работы представлена следующими
чертежами: Чертеж детали 2
листа (А2) Анализ точности механической обработки 2
листа (А1) Технологические эскизы механической обработки 1 лист (А1) Технологический проект станочного приспособления на операцию
фрезерования паза детали 2 листа (А1,А2) Технологический проект станочного приспособления на операцию
фрезерования контура детали 1
лист (А1) Технологический проект станочного приспособления на операцию
сверления отверстий 1
лист (А1) Технологический проект режущего инструмента 1 лист (А3) Технологический проект мерительного инструмента 1 лист (А3) Пояснительная записка содержит: Всего листов пояснительной записки 72
листа Приложений 3 Список использованной литературы 14
источников ВВЕДЕНИЕ_____________________________________________ 7 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ___________________________ 8 1.1. Служебное назначение детали и анализ ТУ__________________ 9 1.2. Выбор типа производства________________________________ 11 1.3. Выбор метода получения заготовки и его обоснование_______ 12 1.4. Разработка технологического маршрута, выбор метода
обработки и технологического оборудования___________________________ 14 1.5. Анализ точности________________________________________ 19 1.6. Расчет технологических припусков________________________ 20 1.7. Расчет режимов резания_________________________________ 21 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ__________________________ 27 2.1. Проектирование специального станочного приспособления на
операцию фрезерования паза детали «Траверса»______________________ 28 2.2. Проектирование специального приспособления на операцию
фрезерования контура детали «Траверса»_______________________________ 34 2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на
операцию сверления отверстий в детали «Траверса»___________________ 38 2.4. Проектирование специального режущего и мерительного
инструмента_______________________________________________________ 43 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ____________________________ 49 3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции
приспособления на операцию фрезерования паза детали_____________________ 50 3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на
операцию фрезерования контура детали_____________________________ 51 3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции
приспособления на операцию сверления___________________________________ 52 3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального
инструмента_______________________________________________________ 54 3.5. Технико-экономическое обоснование выбора маршрута______ 55 4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЯ_ 59 4.1. Общие сведения.________________________________________ 60 4.2. Опасные и вредные факторы, вызывающие травматизм и
профессиональные заболевания.___________________________ 60 4.3. Общие требования и средства безопасности при работе на
металлорежущих станках.________________________________________________ 64 4.4. Роль технолога в обеспечении БЖД. Экология._____________ 66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ_________________________________________ 69 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ_____________ 70 ПРИЛОЖЕНИЯ________________________________________ 72 Основной целью данной выпускной квалификационной работы бакалавра
является получение навыков разработки технологических процессов механической
обработки и проектирования специальных станочных приспособлений, специального
режущего инструмента. В данной работе произведен анализ служебного назначения
детали, технических требований и точности. Проведено экономическое обоснование
выбора способа получения заготовки, а так же рассчитаны технологические
припуски и выбираются режимы резания. На основании этого выбираются оборудование, режущий и
мерительный инструмент, разрабатываются два альтернативных варианта технологических
процессов механической обработки детали “Траверса” и приводится их
экономическое обоснование. Далее проектируются специальные станочные
приспособления на следующие операции: фрезерования паза детали, контура детали
и сверления отверстий. На каждое приспособление выполнен анализ точности и
силовой расчет. При выполнении ВКР уделяется внимание экономическому
обоснованию выбора приспособления путем подсчета затрат на проектирование, изготовление,
эксплуатацию и расчета ожидаемой экономии. Оценивается экономическая
эффективность использования специального режущего и мерительного инструмента и
спроектированных приспособлений. Это дает возможность предложить оптимальный
вариант технологического процесса изготовления детали. Деталь КП.206.9373.1301.61 «Траверса» располагается в
закрылке, в его передней точке крепления. Траверса соединяет сам закрылок с
подвижной частью механизации – корреткой. ТУ1. Отклонение от номинальной величины размера 225 не
должно превышать 0,115 мм. Невыполнение этого условия может привести к затруднению
сборки узла. Контроль ТУ1 осуществлять штангенциркулем ШЦ-05 0-250 ГОСТ
166-80. ТУ6. Отклонение от перпендикулярности поверхности 21, 22
относительно поверхности 18, 20 не должно превышать 0,05 мм. Несоблюдение этого условия может привести к перекосу детали
при сборке, вследствие чего возможно возникновение внутренних напряжений. Схема контроля см. рис. ТУ7. Отклонение от перпендикулярности поверхности 16, 17
относительно поверхности 11, 15 не должно превышать 0,05 мм. Несоблюдение этого условия приведет к повышенному износу
детали, заклиниванию при работе. Схема контроля см. рис. ТУ8. Отклонение от симметричности поверхности относительно поверхности
не более 0,2 мм. Несоблюдение этого условия может привести к повышенному
износу и уменьшению срока службы детали. Схема контроля ТУ2. Отклонение номинальной величины размера 102 не должно
превышать 0,087 мм. Несоблюдение этого условия может привести к затруднению
сборки и работы узла. Контроль производить штангенциркулем ШЦ-05 ГОСТ 166-80. ТУ3. Отклонение номинальной величины размера 58 не должно превышать
0,074 мм. Несоблюдение этого условия может привести к повышенному
трению, износу, заклиниванию. Контроль осуществлять нутромером микрометрическим ГОСТ
7470-78. ТУ4. Отклонение от номинальной величины размера 46 мм не
должно превышать 0,062 мм. Несоблюдение этого условия может привести к повышенному
износу, трению. Контроль осуществлять микрометром рычажным ГОСТ 6507-78. ТУ5. Отклонение от перпендикулярности поверхности 23
относительно поверхности 18 не должно превышать 0,15 мм. Несоблюдение этого условия может привести к значительному
перекосу собираемого узла. Схема контроля см. рис. Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления
операций КЗ.О.. Условно различают три основных типа производства: массовое,
серийное и единичное. Приняты следующие коэффициенты серийности: -
для массового производства - -
для крупносерийного - -
для среднесерийного - -
для мелкосерийного - -
для единичного - На базовом предприятии в цехе 251 имеется 300
рабочих мест. Он изготавливает 1500 наименований деталей и на одну деталь в
среднем приходится по 8 операций, то есть Таким образом, производство является мелкосерийным. Расчет произведен по методике изложенной в [9,
120]. Рассмотрим два варианта изготовления данной детали: кованая
штамповка и поковка. 1. Коэффициент
использования материала: 2. Трудоемкость
изготовления 3. Снижение
материалоемкости, кг: 4. Себестоимость
Стоимость основных материалов: Заработная плата основных рабочих: Экономия по себестоимости: Вывод: проведя данный анализ можно сделать вывод, что
штампованная заготовка по экономическим затратам на много выгоднее заготовки полученной
из поковки. Таблица
1.1. № операции № перехода Наименование операции Оборудование Таблица 1.2. № операции № перехода Наименование операции Оборудование (См. 1 и 2 лист графической части курсового проекта) Проанализировав два варианта технологического процесса
изготовления детали «Траверса» можно сделать вывод, что второй вариант технологического
процесса не обеспечивает заданной точности по параметрам: 1.
Исходная заготовка: штамповка, 2.
Заготовка после чернового фрезерования: 3.
Фрезерование чистовое: Чистовое фрезерование: Номинальный (расчетный) припуск Максимальный припуск: Фрезерование черновое: Номинальный наибольший операционный размер на фрезерование
черное Минимальный припуск на черновое фрезерование: Номинальный (расчетный) припуск на фрезерование черное: Расчетный размер заготовки: Расчеи произведен по методике изложенной в [3]. Фрезерование. На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2240СФ3
производится черновое фрезерование контура детали с высотой I. Выбор инструмента. Принимаем фрезу концевую 32 ОСТ 2462-2-75 из
быстрорежущей стали Р6М5К5 с числом зубьев II. Назначаем режимы резания. 1. Припуск
снимаем за два рабочих хода 2. Подача на
зуб 3. Определяем
скорость главного движения резания Из [11, 287] имеем: 4. Частота
вращения шпинделя: корректируем по паспорту станка: 5. Действительная
скорость главного движения резания: 6. Скорость
движения подачи: 7. Находим
силы резания: Окружная сила: 8. Мощность
резания: 9. Проверяем,
достаточна ли мощность привода станка. Необходимо, чтобы Следовательно, 10.
Основное время Сверление. На вертикально-фрезерном сверлильно-расточном станке С2440СФ3
сверлят сквозное отверстие 9,8 на глубину 1. Выбираем
сверло 9,8 по ГОСТ 10903-77 из быстрорежущей стали Р6М5К5. [11, 128] 2. Назначаем
режимы резания: Глубина резания 3. Подача 4. Скорость
резания находим по [11, 277]: 5. Частота
вращения шпинделя: 6. Действительная
скорость резания: 7. Определяем
силы резания [11, 278]: 8. Находим
мощность резания: 9. Проверяем,
достаточна ли мощность резания: 10.Основное
время Зенкерование. 1. Выбираем
зенкер 10+0,2, оснащенный пластинами из твердого сплава с
числом зубьев 2. Глубина
резания: 3. Назначаем
подачу 4. Скорость
резания находим по [1, 277]: 5. Частота
вращения шпинделя: 6. Действительная
скорость резания: 7. Определяем
силы резания [1, Т. 2, с. 280]: 8. Находим
мощность резания: 9. Проверяем,
достаточна ли мощность резания: 10.
Основное время
Заготовку получают штамповкой на прессе при -
алюминий -
молибден -
ванадий -
хром -
железо -
примеси Сплав применяется в термически упрочненном (закалка
плюс старение) и отожженном состоянии. Максимальный припуск на обработку Коэффициент использования материала На данной операции производится фрезерование пазов детали.
Обработка ведется на координатно-сверлильном фрезерно-расточном одностоечном
станке В качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую быстрорежущую
с коническим хвостовиком ( Ширину пазов проверяем с помощью калибра. Механизм зажима представляет Г-образный прихват с
гидравлическим приводом. Он допускает отвод костыля на значительную величину.
Спиральный паз обеспечивает автоматический поворот костыля. В качестве транспортировочных
устройств используются рым-болты.
Расчет ведем по методике изложенной в [5,
44]. Определяем необходимую точность приспособления по параметру 1. Определяем
погрешность базирования 2. Погрешность
закрепления 3. Погрешность
установки фактическая 4. Суммарная
погрешность обработки: 5. Допустимая
погрешность установки Т.к., 6. Суммарная
погрешность приспособления 7. Погрешность
собранного приспособления где где На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено
значение параметра 8. Запас
точности При расчете усилия зажима рассматриваются два случая: 1. Смещение
заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах
контакта заготовки с установочными элементами; 2. Отрыв заготовки
под действием силы резания
Рассчитаем коэффициент запаса где Коэффициент трения Определяем главную составляющую силы резания: Тогда усилие зажима равно: За расчетное значение принимаем Определяем диаметр гидроцилиндра: где Принимаем по 1. Принципиальная схема
базирования заготовки Рис. Схема базирования заготовки. В качестве опорной поверхности используется боковая
поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2
и 3 на рис ). Для лишения оставшихся трех применяются базирование по отверстиям
на пальцы установочные (опорные точки 4, 5 и 6). 2. Описание технологической операции. На данной операции производится фрезерование контура детали.
Обработка ведется на С2440СФ4 - координатно-сверлильном фрезерно-расточном
станке. В качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую,
твердосплавную с коническим хвостовиком по ОСТ 2И63-2-75 Æ32, l =90мм, L=195мм. 3. Принцип работы приспособления. Деталь устанавливается на плиту и базируется с помощью
установочных пальцев, представляющих собой шток гидроцилиндра. Зажим производится
с применением быстросъемных шайб. При фрезеровании контура детали требуется обеспечить
отклонение Расчет ведем методике изложенной [7, 16]. Определяем необходимую точность приспособления по параметру 1. Погрешность
базирования 2. Погрешность
закрепления 3. Погрешность
установки фактическая 4. Суммарная
погрешность обработки 5. Допустимая
погрешность установки так как 6. Суммарная
погрешность приспособления 7. Погрешность
собранного приспособления На чертеже общего вида приспособления (см. рис. ) должно
быть проставлено значение параметра При установке заготовки на плоскость и два пальца, один из
которых срезан; пальцы должны быть полностью разгружены от действия сил резания
Возможны два случая: 1. Смещение заготовки от сил и предотвращается силами
трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами (прихватами) 2. Отрыв заготовки под действием силы резания Рассчитав для обоих случаев
значение силы Q, выбирают наибольшее и принимают его за расчетное. Произведем расчет силы зажима для
первого случая. Рассчитаем коэффициент запаса К [9, 22]: Принимаем по ГОСТ 19899-74 диаметр гидроцилиндр равным 63
мм., ход поршня 16 мм. Гидроцилиндр двойного действия:
толкающая сила 1. Принципиальная схема базирования заготовки Рис. Схема базирования заготовки. В качестве опорной поверхности используется боковая
поверхность, которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2
и 3 на рис ). Для лишения оставшихся трех применяется базирование в призме
: одна из призм неподвижная лишает двух степеней свободы (опорные точки 4, 5
), другая - неподвижная лишает одну степень свободу. 2. Описание технологической операции. На данной операции производится сверление, зенкерование,
развертывание отверстий в детали. Обработка ведется на С2440СФ4 - координатно-сверлильном
фрезерно-расточном станке. В качестве режущего инструмента принимаем сверло
твердосплавное с коническим хвостовиком по ГОСТ 22735-77 Æ30, Æ12,Æ9,8. Зенкер, оснащенный
твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и
жаропрочных сталей и сплавов по ГОСТ 21540-76 из сплава ВК8 по ГОСТ 3882-74 Æ32,Æ13,8,Æ9,8. Развертка машинная, оснащенная
твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и
жаропрочных сталей и сплавов с коническим хвостовиком по ГОСТ 21525-76 Æ35,Æ14,Æ10. 3. Принцип работы приспособления. Деталь устанавливается на плоские опорные постины,
закрепленные на плите и базируется с помощью призмы, которая двигается по
направляющим. Перемещение призмы происходит за счет ее соединения со штоком
гидроцилиндра, с помощью которого производится зажим заготовки. При сверлении отверстий в детали требуется обеспечить
отклонение Расчет ведем по методике изложенной в [5,
44]. Определяем необходимую точность приспособления по параметру 1. Определяем
погрешность базирования 2. Погрешность
закрепления 3. Погрешность
установки фактическая 4. Суммарная
погрешность обработки: 5. Допустимая
погрешность установки Т.к., 6. Суммарная
погрешность приспособления 7. Погрешность
собранного приспособления где где На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено
значение параметра 8. Запас
точности
1. Смещение
заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах
контакта заготовки с установочными элементами; 2. Отрыв
заготовки под действием силы резания Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет
ведем по методике изложенной в [14, 22]. Рассчитаем коэффициент запаса где Коэффициент трения Определяем главную составляющую силы резания: Тогда усилие зажима равно: За расчетное значение принимаем Определяем диаметр гидроцилиндра: где Принимаем по Для получения поверхности детали под втулку проектируется
специальный металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными
твердосплавными пластинами и с направляющим элементом. Отличительной
особенностью такой зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность
оси отверстия внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное
снятие фаски и более высокую шероховатость поверхности. Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза
торцевая. Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в
заготовке специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной
пресс-формы, также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент
использования материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости
заготовки, а следовательно, и к возрастанию стоимости детали. 1. Определяем
режим резания по нормативам: -
глубина резания -
находим подачу на оборот -
скорость главного движения резания где -
крутящий момент и осевая сила где где 2. Определяем
номер хвостовика конуса Морзе: Осевую составляющую силы резания можно разложить на две
силы: 1. 2. Силу
Момент трения между хвостовиком и втулкой: Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления
резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом,
который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для
нормальной работы инструмента. Следовательно, Средний диаметр конуса хвостовика: или где По 3. Конструктивные
элементы зенковки принимаем по 4. Твердый
сплав пластины для обработки титанового сплава 5. Технические
требования для зенковки, оснащенной пластинами из твердого сплава, принимаем по
Расчет инструмента на прочность и
жесткость производится путем сравнения трех параметров: Максимальная нагрузка допускаемая,
прочностью инструмента при известных размерах корпуса цековки: -
для круглого сечения где Максимальная нагрузка, допускаемая
жесткостью инструмента, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба: где Таким образом, выполняется
основное условие обеспечения прочности и жесткости металлорежущего инструмента,
а именно: Исходными данными для проектирования специального
мерительного инструмента являются: -
размер паза детали, равный -
поле допуска на размер По По табл. 2 Наибольший размер проходного нового калибра: где Размер калибра Наименьший размер проходного калибра: где Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из
эксплуатации. Наибольший размер непроходного нового калибра: Размер калибра Исполнительные размеры: наибольший Расчет произведен по методике изложенной в [7,
208]. 1. Стоимость
приспособления: где 2. Расходы на
эксплуатацию приспособления где где 3. Экономия
от внедрения приспособления: где где Т.к. экономия от внедрения приспособления перекрывает
расходы, то данное приспособление экономически выгодно и его можно применить на
производстве. Методика расчета проведена по [9, 18]. Стоимость приспособления: Расходы на эксплуатацию приспособления: Экономия от внедрения приспособления: Вывод: так как условие Целесообразность применение приспособления должна быть
экономически оправдана. Расчеты экономической эффективности основываются на
сопоставлении затрат и экономии. Применение приспособления считается экономически
выгодным, если годовая экономия больше, чем годовые затраты, связанные с ним. Определим ожидаемую экономию: где использования конструкции приспособления. где N - годовая программа выпуска Годовые затраты на специальное приспособление: где С - стоимость приспособления выбираем условно из
[14,225] Ожидаемая экономия: tшт1 =5,42 мин; tшт2 = 4,16 мин. Изменение где Годовая программа N = 400 штук в год. Найдем годовые затраты: где С1=45 руб. [14,225] ; С2=62 руб. [14,225] ; Тогда: Проверяем условие Экономическое обоснование применения специального
инструмента – зенковки проведем в сравнении с торцевой фрезой. Расчет ведется по формуле: где ( ( Тогда, Экономия от применения специального инструмента: где Т.к. экономия больше расходов на инструмент, то внедрение
инструмента является выгодным. Расчет технологической себестоимости проводим по методике
изложенной в [3, 112]. Технологической себестоимостью детали называется та часть ее
полной себестоимости, элементы которой существенно изменяются для различных
вариантов технологического процесса. 1. Сложив полученные данные по обоим вариантам, получим
следующие данные: Таким образом, результаты расчетов показывают экономическую
целесообразность обработки детали на станке с ЧПУ. Обработка металлов резанием продолжает оставаться одним из
основных способов получения точных размеров и форм деталей машин и приборов.
Профессия станочника является самой многочисленной в машиностроительной промышленности. Предупреждение травмирования движущимися частями станка, обрабатываемой
деталью и режущим инструментом, предупреждение глазных травм отлетающей стружкой
и порезов ленточной стружкой, обеспыливание требуют серьезного внимания, особенно
при работе на универсальных и специальных (операционных) станках. Работа на станках связана с непосредственным контактом
человека (станочника) и машины (станка), что требует внимания к задачам
создания безопасных условий труда. Эти задачи решаются комплексно: непрерывным повышением безопасности самих станков, т. е.
оснащением их все более совершенными средствами безопасности в процессе проектирования,
изготовления и модернизации; совершенствованием организации рабочего места станочника,
механизацией вспомогательных операций; повышением квалификации рабочих, совершенствованием их
знаний в области безопасности труда, освоением ими передовых методов и приемов
работы на станках, повышением дисциплины труда. Основными травмоопасными
производственными факторами, которые могут, проявится в процессе обработки
различных материалов резанием, являются следующие: режущие инструменты, особенно быстро
вращающиеся фрезы, сверла, абразивные круги. Они могут нанести травму, в том
числе с тяжелым исходом, при случайном соприкосновении с ними в процессе
работы, в случае захвата ими одежды, а также в случаях внезапного их разрушения
(разрыв шлифовального или заточного круга, дисковой фрезы, вылет составных ножей
торцевых фрез и т.д.). приспособления для закрепления обрабатываемой детали,
особенно поводковые и кулачковые патроны, планшайбы карусельных станков. Они
представляют собой опасность как при случайном к ним прикосновении, так ив
случаях захвата одежды выступающими частями в процессе работы станка. обрабатываемые детали, особенно быстро
вращающихся заготовки, в том числе прутковый материал, обрабатываемый на револьверных
и универсальных станках. При современных режимах резания обрабатываемая деталь
может вырваться из закрепляющих устройств. Например, при недостаточно надежном
ее закреплении в кулачковом патроне, несоответствии центра задней бабки режимам
резания и неправильном выполнении центровых отверстий (в результате центр
задней бабки иногда сгорает), при плохом закреплении задней бабки на
направляющих станка или пиноли, которые могут сместиться в процессе обработки
детали. Если на станке обрабатываются длинные заготовки, то они могут вырваться
из центров вследствие прогиба, вызванного силами резания. Травма может быть
нанесена тяжелой заготовкой, устанавливаемой на станок, и обработанной деталью
при ее снятии со станка вручную, без соответствующих приспособлений; приводные и передаточные механизмы станка,
особенно ходовые винты и валики токарных и револьверных станков, а также
ременные, цепные и зубчатые передачи, которые могут нанести травму в процессе
наладки, смазки и ремонта станка ; металлическая стружка (ленточная сливная и
стружка - «вьюн»), образующиеся при точении и сверлении вязких металлов
|