Усовершенствование технологии, оборудования и инструмента для изготовления детали «Зенкер улиточный»

Темой дипломной работы является усовершенствование технологии, оборудования и инструмента для изготовления детали «Зенкер улиточный «черт. 01−2334−4028. Годовая программа выпуска — 550 шт.

Разработанный технологический процесс должен соответствовать уровню и требованиям развития машиностроения на современном этапе.

Одним из важнейших направлений развития технологии механической обработки на данном этапе является интенсификация технологических процессов на основе применения режущих инструментов из новых материалов, расширение области применения оборудования с ЧПУ, повышение размерной и геометрической точности, достигаемой при обработке.

Важное значение имеет при проектировании технологических процессов уменьшение времени на механическую обработку, а также времени, затрачиваемого на вспомогательные функции (разметку, выверку и т. д.). Решить данную задачу поможет применение станков с ЧПУ, широко используемых в дипломном проекте, однако применять станки с ЧПУ надо в разумных приделах. Наиболее эффективно их применение там, где требуется обработка по контуру сложных криволинейных поверхностей, отверстий, имеющихся в детали в больших количествах.

Применение новых технологий, станков с ЧПУ, специальных режущих инструментов — все это составляющие элементы одной главной задачи — изготовить качественную деталь с требуемыми параметрами и минимальной себестоимостью.

1. Технологический раздел

1.1 Базовый технологический процесс

Таблица 1 — Заводской вариант технологического процесса

1.2 Критический анализ базового технологического процесса

технологический деталь заготовка зенкер

В процессе изготовления данной детали используется имеющийся в наличии станочный парк. Некоторые операции выполняются на универсальных станках.

В условиях серийного производства, а также его полной автоматизации не рекомендуется применение станков с ручным управлением. В последнее время в условиях переналаживаемого серийного производства широко используют станки с ЧПУ.

Использование ЧПУ в станках позволяет:

— повысить производительность станка в 1,5 — 5 раз по сравнению с аналогичными станками с ручным управлением;

— сочетать гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата, что и позволяет решать вопрос комплексной автоматизации единичного и серийного производства;

— качественно перевооружать машиностроение на базе современной электроники и вычислительной техники;

— снижать потребность в квалифицированных рабочих — станочниках;

— сокращать время пригоночных работ в процессе сборки;

— сокращать сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря централизованной записи программ и более простой и универсальной технологической оснастке;

— снижать продолжительность цикла изготовления деталей.

Все выпускаемое оборудование с ЧПУ ориентировано на минимальное участие человека в процессе производства и на обеспечение максимального использования его в составе гибких производственных систем различного назначения.

В современных инструментальных системах наибольшее распространение получили режущие инструменты с неперетачиваемыми быстросменными пластинами из твердого сплава. Это позволяет отказаться от переточек, снятия режущего инструмента со шпинделя станка при замене или повороте пластин. В связи с чем, понижается себестоимость механической обработки деталей.

Так же, качественная оценка детали показала, что для достижения высокого уровня технологичности конструкции изделия возникает необходимость переработать инструмент так, чтобы поверхности были бы удобны и технологичны при механической обработке, без изменения их функционального назначения.

1.3 Краткие сведения о детали. Анализ технических требований чертежа

Деталь «Зенкер улиточный «(черт. 01−2334−4028) представляет собой тело вращения типа «фланец». Эта деталь предназначена для рассверливания глубоких отверстий с на. Она является режущим инструментом по типу сверл для рассверливания отверстий. При работе зенкер подвергается нагрузкам на изгиб и кручение.

К данному инструменту предъявляются следующие технические требования:

1. Твердость 62…65HRC, что соответствует номинальной твердости режущего инструмента;

2. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий по Н14, валов по h14, остальных ±IT14/2;

3. Остальные технические требования по ГОСТ 1677–75;

4. Маркировать 01−2334−4028 .

Шероховатость и точность назначены обоснованно. Имеется возможность для проверки универсальным мерительным инструментом и калибрами.

Наиболее ответственными поверхностями являются опорный торец, отверстие и режущие кромки.

1.4 Материал детали и его свойства

Деталь «Зенкер улиточный «изготавливается из стали Р6М5 (ГОСТ 19 265−85) — это теплостойкая сталь повышенной твердости (быстрорежущая сталь).

Таблица 2 — Химический состав стали Р6М5 (%)

Таблица 3 — Механические свойства стали Р6М5

Таблица 4 — Технологические свойства стали Р6М5

1.5 Анализ технологичности конструкции детали

Дадим качественную оценку технологичности детали:

1. Деталь прочная и жесткая;

2. Все поверхности детали легко доступны для обработки;

3. Точность обрабатываемых поверхностей не превышает 7 квалитета, что позволяет использовать станки нормальной точности;

4. Шероховатость обрабатываемых поверхностей не ниже Ra0,63 мкм, что позволяет не использовать дорогостоящих отделочных и доводочных операций;

5. Конструкция детали позволяет использовать принцип единства и преемственности баз.

Однако конструктивно неверно выполнены сопряжения базового торца зенкера (размер 40, и R5) с поверхностью угла 80є. Эти поверхности механической обработкой получить затруднительно. Технологически трудоемко выполнить закрытую фаску 1,5Ч45є на нерабочей поверхности угла 80є. Представляется невозможным выполнить фаски на затылованной поверхности в виду ее криволинейности. Конструктивно неверно выполнена подточка сопряжения режущей кромки, так как в данном случае она является концентратором напряжений и значительно снижает прочность режущего клина.

Дадим количественную оценку технологичности детали:

где — число конструктивных элементов детали с унифицированными размерами;

— общее число конструктивных элементов детали.

Вывод: качественная оценка детали показала, что для достижения высокого уровня технологичности конструкции изделия возникает необходимость переработать инструмент так, чтобы поверхности были бы удобны и технологичны при механической обработке, без изменения их функционального назначения.

1.6 Определение типа производства

В машиностроении существуют три основных типа производства: единичное, серийное и массовое.

Ориентировочно тип производства определяется по массе детали и годовой программе выпуска.

При массе детали и годовой программе выпуска по табл. 3.1 [5, c.24] тип производства определяется как среднесерийный. В серийном производстве детали изготавливаются периодически повторяющимися партиями при ограниченной номенклатуре изделий.

Размер n операционной партии деталей в штуках определяется по следующей упрощенной формуле:

где — годовая программа выпуска деталей;

t=3…8дн — количество дней запаса, на которые должны быть изготовлены детали. Принимаем t=5 дн;

Фу — число рабочих дней в году (Фу=253дн при двух днях отдыха в неделю и продолжительности рабочей смены 8ч) [ 7, c.30].

1.7 Выбор вида и метода получения заготовки

Для данной детали в качестве заготовки возможно использовать:

— прокат;

— поковку;

— штамповку.

В заводском варианте технологического процесса в качестве заготовки используется поковка, полученная свободной ковкой на молотах. В разрабатываемом варианте технологического процесса предлагается использовать заготовку из проката .

Проведем технико-экономическое обоснование выбора заготовки. Обоснование выполним по коэффициенту использования материала (К_им) и по стоимости вариантов изготовления заготовки (С_заг).

1. Коэффициент использования материала где М_д — масса детали, кг;

М_з — масса заготовки, кг.

2. Стоимость вариантов изготовления заготовки технологический деталь заготовка зенкер где С — базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

М_з — масса заготовки, кг;

М_д=8,6 кг — масса детали;

S_отх — стоимость 1 т отходов (стружки), руб.;

Таблица 5 — Сравнительная

Исходя из данных сравнительной таблицы, выбираем заготовку в виде проката, так как у нее больше коэффициент использования материала и меньше стоимость изготовления заготовки.

Эскизы заготовок Рисунок 1 — Заготовка — поковка Рисунок 2 — Заготовка — прокат

1.8 Определение операционных размеров

В данном пункте производим размерный анализ проектируемого технологического процесса механической обработки детали «Зенкер улиточный «.

Целью размерного анализа технологического процесса является определение операционных размеров детали (S) и размеров заготовки, с учетом величины снимаемого припуска (Z) и конструкторских размеров (А).

Исходными данными для проведения размерного анализа является разработанный технологический процесс механической обработки детали, величины конструкторских размеров детали (А), а также величина минимального технологического припуска (Z_min) на обработку элементарной поверхности на каждом переходе.

Вычерчиваем совмещенный эскиз детали и заготовки (рис. 3), на котором указываем размеры детали (А), заданные конструктором. В соответствии с разработанным технологическим процессом обработки детали «Зенкер улиточный «на детали условно наносим припуски (Z).

Обрабатываемые поверхности детали, заготовки нумеруют, затем строят исходное дерево (рис. 4), в котором отражена связь между обрабатываемыми поверхностями, операционными размерами (S) и размерами заготовки (В).

Затем строят производное дерево (рис. 5), в котором отражена связь между обрабатываемыми поверхностями, размерами детали и операционными припусками.

Совмещенный граф (рис. 6) отражает связь между обрабатываемыми поверхностями, операционными размерами, размерами заготовки, размерами детали и операционными припусками.

Используя совмещенный граф, составляем технологические размерные цепи.

Производим расчет составленных технологических цепей методом полной взаимозаменяемости.

Рисунок 3 — Размерная схема Рисунок 4 — Исходное дерево Рисунок 5 — Производное дерево Рисунок 6 — Совмещенный граф Замыкающим звеном в данной цепи является размер [А2].

Замыкающим звеном в данной цепи является размер [А1].

Ужесточаем допуск на технологический размер S₆.

Таким образом,

Замыкающим звеном в данной цепи является размер [А3].

Таким образом,

Назначаем допуск на выполнение операционного размера S₅:

Таким образом,

Определим номинальный размер припуска и его наибольшее значение:

Назначаем допуск на выполнение операционного размера S₂:

Таким образом,

Определим номинальный размер припуска и его наибольшее значение:

Назначаем допуск на выполнение операционного размера S₁:

Таким образом,

Определим номинальный размер припуска и его наибольшее значение:

Назначаем допуск на выполнение размера B₁:

Таким образом,

Определим номинальный размер припуска и его наибольшее значение:

1.9 Анализ ПГД станков базового ТП

Токарно-винторезный станок 16К20

Назначение: станок предназначен для выполнения различных токарных операций, а также для нарезания резьбы: метрической, дюймовой, модульной, питчевой и специальной.

Таблица 6. Краткая техническая характеристика

Анализ ПГД:

РС: ;

УКБ: ;

Общая кинематическая цепь:

;

;

Расчетный диапазон регулирования ЧВШ:

;

; ;

.

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Таблица 7. Анализ структуры множительных механизмов ПГД

Расчетная ЧВШ (n_p):

;

Расчетное значение крутящего момента (М_кр.р.):

Промежуточные точки:

М₁₂₅=764 Нм; М₂₅₀=382 Нм; М₆₃₀=152 Нм.

Расчет мощности:

Промежуточные точки:

Р₁₆=4 кВт; Р₂₅=6,3 кВт; Р_31,5=8 кВт.

Строим график мощности и крутящего момента от ЧВШ

Радиально-сверлильный станок 2А55

Назначение: станок предназначен для сверления в сплошном материале, рассверливания, зенкерования, развертывания, подрезки торцев в обоих направлениях, нарезания резьбы машинными метчиками и других подобных операций.

Таблица 8. Краткая техническая характеристика:

Анализ ПГД:

РС:

УКБ:

Общая кинематическая цепь:

;

;

;

Расчетный диапазон регулирования ЧВШ:

;

; ;

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Таблица 9. Анализ структуры множительных механизмов ПГД

Структурная формула ПГД

Z= 3₃3₁2₉=18.

Расчетная ЧВШ (np):

;

Расчетное значение крутящего момента (Мкр.р.):

Промежуточные точки:

М₁₂₅=345 Нм; М₂₅₀=172 Нм; М₆₃₀=68 Нм.

Расчет мощности:

Промежуточные точки:

Р₄₀=2,3 кВт; Р₅₀=2,9 кВт; Р₆₃=3,6 кВт.

Универсальный горизонтально-фрезерный станок 6М82

Назначение: станок предназначен для выполнения широкого круга операций. Он позволяет обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, прорезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать резьбы и зубья зубчатых колес.

Таблица 10. Краткая техническая характеристика

Анализ ПГД:

РС:

УКБ:

Общая кинематическая цепь:

;

;

;

Расчетный диапазон регулирования ЧВШ:

;

; ;

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Таблица 11. Анализ структуры множительных механизмов ПГД

Структурная формула ПГД

Z= 3₁3₃2₉=18.

Расчетная ЧВШ (n_p):

;

Расчетное значение крутящего момента (М_кр.р.):

Промежуточные точки:

М₁₂₅=345 Нм; М₂₅₀=172 Нм; М₆₃₀=68 Нм.

Расчет мощности:

Промежуточные точки:

Р₄₀=2,3 кВт; Р₅₀=2,9 кВт; Р₆₃=3,6 кВт.

Строим график мощности и крутящего момента от ЧВШ

Проектный вариант технологического процесса

Таблица 12 — Проектный вариант технологического процесса

Подробная разработка наиболее ответственных операций проектируемого технологического процесса

В этом пункте пояснительной записки разработаем операции, на которых формируются режущие кромки инструмента. На этих операциях получаются поверхности, лимитирующие качество детали в целом, поэтому их следует разработать подробно.

Операция 020 Горизонтально-фрезерная

Оборудование: станок мод. 6М82;

Технологические базы: торец, отверстие ;

Содержание операции: фрезеровать стружечные канавки зубьев с поворотом заготовки угловой фрезой с фрезерованием переднего угла 25°;

Приспособление специальное поворотное с гидроприводом;

Режущий инструмент: фреза угловая специальная с неперетачиваемыми быстросменными пластинами из твердого сплава Т15К6;

Измерительный инструмент: шаблон на профиль канавки специальный, штангенциркуль ШЦ I — 0,1 — 125 ГОСТ 166–89.

СОТС: 5−8% Укринол-1;

Режимы резания:

1. Подача

2. Скорость резания — окружная скорость фрезы, м/мин,

C_v=690; q=0,2; x=0,3; y=0,4; u=0,1; p=0; m=0,35.

Т=240мин — среднее значение периода стойкости фрезы.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

где К_мv — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

;

К_пv=1,0 — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_иv=1,0 — коэффициент, учитывающий материал инструмента.

;

Частота вращения шпинделя:

По паспорту станка 6М82: n_ст=80мин^-1.

Действительная скорость резания:

3. Сила резания.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании — окружная сила, Н:

где z — число зубьев фрезы; n — частота вращения фрезы, об/мин.

К_Мр — поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала;

.

C_р=261; x=0,9; y=0,8; u=1,1; q=1,1; w=0,1.

.

4. Мощность резания (эффективная), кВт

.

Расчет технически обоснованной нормы времени:

Заготовка: материал — сталь Р6М5 ГОСТ 19 205–88. Предел прочности —. Масса детали — Мд=8,6 кг.

Способ установки: вручную, на торец и цилиндрический и ромбический пальцы с креплением рукояткой гидропривода.

Размер партии: nд=11 шт.

Содержание операции по переходам:

Переход 1 Установить, закрепить, снять заготовку после обработки

[ 12, c.168,169]

Переходы 2,3 Фрезеровать 2 стружечные канавки.

Длина обработки l=60 мм.

Недоход фрезы

[12, c.193]

где — диаметр фрезы;

— глубина паза.

Перебег фрезы

Общая длина Частота вращения шпинделя n=80мин^-1.

Подача на зуб .

Количество зубьев Z=6.

Подача на оборот Машинное время Вспомогательное время на поворот заготовки

Вспомогательное время, связанное с переходом

Всего вспомогательного времени Время на обслуживания рабочего места и на естественные надобности исполнителя принимаем по табл.72 [ с.209] .

Определяем норму штучного времени

Определяем норму штучно-калькуляционного времени где Т_п.з. — подготовительно-заключительное время, мин, на партию запуска заготовок в производство n_з, шт;

Операция 055 Заточная

Оборудование: станок мод. 3Е642;

Технологические базы: торец, отверстие ;

Содержание операции: заточить передние грани угла 25° (Ra0,63);

Приспособление: оправка шпиндельная специальная, большая универсальная головка при станке;

Режущий инструмент: шлифовальный круг

11 24А 40 СМ1 6К 35м/с, А 1кл ГОСТ 2424–83;

Измерительный инструмент: угломер 2 ГОСТ 5378–88, образцы шероховатости ГОСТ 9378–75;

СОТС: б/о;

Режимы резания:

Скорость круга

Поперечная подача ;

Продольная подача

Способ установки: вручную на оправку и с установкой в универсальную головку.

Содержание операции по переходам:

Переход 1 Установить, закрепить, снять заготовку после обработки.

[ 12, c.168,169]

Переходы 2,3 Заточить передние поверхности Припуск на заточку ;

Длина шлифования

Количество двойных ходов Машинное время где k=1,5 — коэффициент, учитывающий точность шлифования.

Вспомогательное время на поворот заготовки Вспомогательное время, связанное с переходом Всего вспомогательного времени Время на обслуживания рабочего места и на естественные надобности исполнителя принимаем .

Определяем норму штучного времени Определяем норму штучно-калькуляционного времени где Т_п.з. — подготовительно-заключительное время, мин, на партию запуска заготовок в производство n_з, шт;

Операция 065 Токарно-затыловочная

Оборудование: станок мод. 1811;

Технологические базы: отверстие, отв., торец;

Содержание операции: затыловать задние поверхности шлифовальным кругом, затыловать фаску ;

Приспособление: оправка шпиндельная специальная;

Режущий инструмент: шлифовальный круг

1 24А 40 СМ1 6К 35м/с, А 1кл ГОСТ 2424–83;

Измерительный инструмент: ШЦ I-0,1−125 ГОСТ 166–89, образцы шероховатости ГОСТ 9378–75;

СОТС: б/о;

Способ установки: вручную на оправку с базированием на отв., торец и отв. с креплением гаечным ключом гайки.

Содержание операции по переходам:

Переход 1 Установить, закрепить, снять заготовку после обработки.

[ 12, c.168,169]

Переход 2,3 Затыловать задние поверхности зубьев .

Скорость резания [ 9, с.169];

Частота вращения детали Частота вращения круга

Подача на оборот .

Машинное время

[ 8, с.615]

где L=0,2 мм — припуск под затылование шлифовальным кругом.

k=1,5 [с.615].

Переходы 4,5 Затыловать фаску .

;

L=0,2 мм;

Всего машинного времени Вспомогательное время, связанное с переходом

Всего вспомогательного времени Время на обслуживания рабочего места и на естественные надобности исполнителя принимаем.

Определяем норму штучного времени Определяем норму штучно-калькуляционного времени где Т_п.з. — подготовительно-заключительное время, мин, на партию запуска заготовок в производство n_з, шт;

Назначение режимов резания на остальные операции технологического процесса

На остальные операции, разработанные в технологическом процессе, назначаем режимы резания по нормативно-справочной литературе. Назначенные режимы резания заносим в таблицы, приведенные ниже.

технологический деталь заготовка зенкер Таблица 13.005 Токарная с ЧПУ

Таблица 14. 010 Токарная с ЧПУ

Таблица 15.015 Сверлильная с ЧПУ

020 Горизонтально-фрезерная Таблица 16

Таблица 17.025 Фрезерная с ЧПУ

030 Фрезерная с ЧПУ Таблица 18

Таблица 19.035 Токарно-затыловочная

Таблица 20.050 Внутришлифовальная

Таблица 21.055 Заточная

Таблица 22.060 Круглошлифовальная

Таблица 23.065 Токарно-затыловочная

2. Конструкторский раздел

2.1 Анализ ПГД станков проектного ТП

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. С32

Назначение: станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тела вращения в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле.

Таблица 24. Краткая техническая характеристика

Анализ ПГД:

Диапазон регулирования ЧВШ:

;

Число ступеней ЧВШ при :

;

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 22,4; 23,6; 25-…-31,5-…- 40-…- 50-…- 63-…- 80-…-100-…- 125-…- 160-…- 200-…- 250-…- 315-…- 400-…- 500-…- 630-…- 800-…- 1000-…- 1250-…- 1600-…-2000; 2120; 2240.

Расчетная ЧВШ (n_p):

1) По рекомендации ЭНИМС

;

2) Фактическая, обеспечиваемая приводом станка РС:

УКБ:

Диапазон регулирования ЧВШ:

1) При постоянной мощности:

2) При постоянном моменте:

Диапазон регулирования ЭД:

1) При постоянной мощности:

2) При постоянном моменте: ;

Необходимое число ступеней дополнительной АКС для расширения диапазона R_{э (Р)} ЭД до величины диапазона R_n(P) ЧВШ:

. На станке .

Передаточные отношения передач, выраженные через :

Определение значений крутящего момента и минимальной мощности:

Промежуточные точки:

М₂₀₀=525 Нм; М₃₃₅=314 Нм; М₆₃₀=167 Нм; М₁₂₅₀=84 Нм.

Промежуточные точки:

Р_31,5=3,6 кВт; Р₅₀=5,8 кВт; Р₈₀=9,3 кВт.

Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом и ЧПУ 6520Ф3−36

Назначение: станок предназначен для фрезерования по программе разнообразных заготовок сложной формы торцовыми, конусными, угловыми и фасонными фрезами. Класс точности станка Н.

Таблица 25. Краткая техническая характеристика

Анализ ПГД:

РС:

УКБ:

Общая кинематическая цепь:

;

;

;

Расчетный диапазон регулирования ЧВШ:

;

; ;

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Таблица 26. Анализ структуры множительных механизмов ПГД

Структурная формула ПГД

Строим график ЧВШ ПГД:

Расчетная ЧВШ (n_p):

;

Расчетное значение крутящего момента (Мкр.р.):

Промежуточные точки:

М100=382 Нм; М160=240 Нм; М315=121 Нм; М630=60 Нм.

Расчет мощности:

Промежуточные точки:

Р₄₀=2 кВт; Р₅₀=2,5 кВт; Р₆₃=3,2 кВт.

Строим график мощности и крутящего момента от ЧВШ

Станок вертикальный координатно-сверлильный с ЧПУ и автоматической сменой инструмента 2С132ПМФ2

Назначение: станок предназначен для позиционной обработки призматических и корпусных деталей: сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы, зенкование, а также несложные фрезерные операции.

Таблица 27. Краткая техническая характеристика

Анализ ПГД:

Кинематическая схема Диапазон регулирования ЧВШ:

;

Число ступеней ЧВШ при :

;

Стандартный ряд ЧВШ

n, мин^-1: 28; 30; 31,5-…- 40-…- 50-…- 63-…- 80-…-100-…- 125-…- 160-…- 200-…- 250-…- 315-…- 400-…- 500-…- 630-…- 800-…- 1000-…- 1250-…- 1600-…-2000;…-2500-…-3150; 3350; 3550.

Расчетная ЧВШ (n_p):

3) По рекомендации ЭНИМС

;

4) Фактическая, обеспечиваемая приводом станка

РС:

УКБ:

Диапазон регулирования ЧВШ:

3) При постоянной мощности:

4) При постоянном моменте:

Диапазон регулирования ЭД:

3) При постоянной мощности:

4) При постоянном моменте:

Необходимое число ступеней дополнительной АКС для расширения диапазона R_{э (Р)} ЭД до величины диапазона R_n(P) ЧВШ:

. На станке .

Передаточные отношения передач, выраженные через :

Определение значений крутящего момента и минимальной мощности:

Промежуточные точки:

М₂₀₀=525 Нм; М₄₀₀=263 Нм; М₁₆₀₀=66 Нм.

Промежуточные точки:

Р₄₀=3,3 кВт; Р₆₃=5,25 кВт; Р₁₀₀=8,3 кВт.

Строим график ЧВШ ПГД и график мощности и крутящего момента от ЧВШ:

2.2 Модернизация ПГД станка с ЧПУ 2С132ПМФ2

Критический анализ базового ПГД станка 2C132ПМФ2 и цели его модернизации

Анализ базового ПГД выявил следующие его недостатки:

— недостаточный диапазон регулирования ЧВШ в области максимальных значений;

— не обеспечивается рекомендуемая расчетная ЧВШ;

— в диапазоне R_n(P) имеется «разрыв» от 450 до 1060, где полная мощность не используется.

Целью модернизации является устранение указанных недостатков с минимальными изменениями конструкции ПГД и минимальными затратами.

Корректировка диапазона регулирования ЧВШ модернизированного ПГД

По рекомендации ЭНИМС при модернизации ПГД диапазон ЧВШ увеличивается на 25−50% в сторону максимальных частот.

Примем среднее значение коэффициента изменения диапазона К_ув=1,4. Тогда рекомендуемый диапазон ЧВШ модернизированного ПГД

;

Принимаем минимальную ЧВШ модернизированного ПГД. Тогда максимальная ЧВШ

;

по нормали станкостроения Н11−1-72 принимаем n_max=4500 мин^-1.

Окончательное значение диапазона ЧВШ

.

Расчетная ЧВШ по рекомендации ЭНИМС

Принимаем стандартное значение n_Р=140 мин^-1.

Выбор современного электродвигателя ПГД

Выбираем ЭД типа 4ПФ — широко регулируемый ЭД постоянного тока с расширенным диапазоном регулирования с постоянной мощностью.

Двигатель выбираем ЭД по следующим критериям:

1. Мощность ЭД ПГД

где

;

2. Желательное значение максимальной частоты вращения ЭД:

где

— максимальное передаточное отношение АПК базового ПГД.

3. Максимальное значение диапазона регулирования ЭД при постоянной мощности:

4. Максимальное значение КПД ЭД:

Из справочника по электрическим машинам под редакцией И. В. Копылова, т.1 с учётом 1 критерия выбираем ряд ЭД и заносим их в таблицу:

Таблица 28

Из таблицы выбираем электродвигатель 4ПФ132L.

Определяем необходимое число ступеней дополнительной АПК модернизированного ПГД по формуле:

где ;

.

.

Принимаем .

Расчет структуры модернизированного ПГД

С учетом желательности минимальных изменений конструкции ПГД строим график ЧВШ с сохранением трехваловой структуры АПК с двухступенчатой группой передач с передаточным отношением передач АПК базового ПГД.

Анализ показывает, что проектный вариант структуры ПГД обеспечивает требуемые технические характеристики модернизированного привода не полностью: в диапазоне ЧВШ при постоянной мощности имеется разрыв.

Для удаления этого разрыва следует изменить передаточное отношение на, исходя из желательности неизменяемого межцентрового расстояния. При подборе чисел зубьев должно выполняться условие

Для подбора чисел зубьев решаем систему:

Решив систему, получаем и .

Фактическая расчетная ЧВШ

по нормали станкостроения Н11−1-72 принимаем n_р=140 мин^-1.

Для построения графиков зависимости эффективной мощности и крутящего момента от ЧВШ определяем:

— значение расчетного крутящего момента и минимальное его значение

промежуточные точки:

М₂₅₀=420,2Нм; М₅₀₀=210,1Нм; М₁₂₅₀=84Нм

— минимальное значение мощности

Промежуточные точки

Р₄₀=3,1кВт; Р₆₃=5 кВт; Р₁₀₀= 7,85 кВт

2.3 Разработка конструкций режущего и вспомогательного инструментов для фрезерных операций

Разработка конструкции РИ для фрезерования стружечных канавок зубьев

Для фрезерования стружечных канавок зубьев зенкера улиточного проектируем угловую фрезу с неперетачиваемыми быстросъемными пластинами из твердого сплава типа Т15К6.

В качестве аналога принимаем специальную фрезу фирмы SANDVIK Coromant (дисковую угловую фрезу). Преимуществом данной фрезы является разделение снимаемого припуска на 3 элемента:

1- торцевая пластина R5;

2,3- радиальные пластины (верхняя и нижняя).

Это позволяет улучшить стружкообразование, увеличить подачу на зуб фрезы и скорость резания. Применение твердого сплава, по сравнению с быстрорежущей сталью, также позволяет увеличить указанные параметры резания.

Марка твердого сплава пластин GC235 (SANDVIK)(примерно соответствует твердому сплаву Т15К6). Тип пластины LNE-нейтральная (применяется как правая, так и левая).

Ширина пластины: s=14,287 мм;

Длина пластины: l=28,575 мм;

Толщина пластины: i_W=9,525 мм;

Радиус при вершине пластины (поз.3): r_е=5 мм.

Пластины имеют 4 режущие кромки, которые при затуплении можно менять путем поворота этих пластин.

Крепление пластин осуществляется винтом с тороидальной головкой, которая уперается в фаску отверстия пластины.

Задний угол у всех пластин равен 5°, передний угол равен 5°30'.

Преимущество фрез с неперетачиваемыми быстросъемными пластинами из твердого сплава по сравнению с цельными или с напайными пластинами из твердого сплава в постоянных параметрах режущей кромки, в отсутствие необходимости их переточки, в возможности замены или переустановки пластин, не снимая инструмент со станка.

Корпус изготавливается из инструментальной легированной стали типа 9ХС ГОСТ 1435–85 и термообрабатывается до HRC 50…55.

Диаметр отверстия под оправку — ш 60Н6.

Диаметр фрезы:

.

С учетом угла 61°30' фрезы принимаем по стандартному ряду D_фр=250мм.

Разработка конструкции вспомогательного инструмента

В качестве вспомогательного инструмента для угловой фрезы D_фр=250мм применяется оправка с поддерживающей втулкой и хвостовиком конусностью 7:24 для горизонтально — фрезерных станков ГОСТ 15 068–78.

Оправка имеет хвостовик с конусностью 7:24 № 50, который вставляется в шпиндель станка, посадочный диаметр под фрезу d=60мм. Длина оправки L=870мм.

Данная оправка состоит из самой оправки, комплекта проставочных колец, буксы, гайки и двух шпонок. Комплект проставочных колец позволяет устанавливать фрезу в определенное место относительно шпинделя и серьги станка с учетом жесткости обработки.

Разработка конструкции РИ для фрезерования паза 36Ч90°

Для фрезерования паза 36Ч90° глубиной 4^+0,5мм проектируем специальную концевую фрезу с быстросменными неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава типа Т15К6. В качестве аналога принимаем концевую фрезу для фасок T-MAX 45° фирмы SANDVIK Coromant.

Фреза состоит из корпуса с конусом Морзе № 4, трех пластин четырехгранной формы с задними углами б=11°, главным углом в плане ц=45°.

Корпус изготавливается из инструментальной легированной стали типа 9ХС ГОСТ 1435–85 и термообрабатывается до HRC 50…55.

Крепление пластин также осуществляется винтом с тороидальной головкой.

Данной фрезой обрабатывается одновременно дно паза и углы 45° в размер 36 мм. Также ее можно использовать для торцевого фрезерования.

Заключение

В результате дипломного проектирования был разработан проектный вариант технологического процесса механической обработки деталей Зенкер улиточный, проведено усовершенствование конструкции детали, произведен анализ технологического оборудования, проведена модернизация ПГД станка мод.2С132МФ2, подобран прогрессивный инструмент на фрезерную операцию. В экономическом разделе проекта были определены основные организационно-экономические показатели заводского и проектного вариантов технологических процессов.

Применение производительного оборудования позволило снизить себестоимость детали Зенкер улиточный на 34,42% по отношению к заводскому варианту технологического процесса.

Применение автоматизированного оборудования позволило сократить расходы на заработную плату основных производственных рабочих, так как работа на таком оборудовании при обработке рассматриваемых деталей не требует высокой квалификации рабочего.

В случае внедрения разработанного технологического процесса в производство ожидаемый годовой экономический эффект составит 1 428 036 рублей.

1. Геллер Ю. А. Инструментальные стали / Ю. А. Геллер. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1983 — 526с.

2. Данилевский В. В. Технология машиностроения: учебник для техникумов / В. В. Данилевский — М.: Высшая школа, 1977 — 479с.

3. Добрыднев И. С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения»: учебн. пособие для техникумов / И. С. Добрыднев — М.: Машиностроение, 1985 — 184с.

4. Локтева С. Е. Станки с программным управлением и промышленные работы: учебник для машиностроительных вузов / С. Е. Локтева — 2-е издание, переработанное и дополненное — М.: Машиностроение, 1986 — 320с.

5. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов / под ред. В. Е. Пуша — М.: Машиностроение, 1985;575 с.

6. Мовчин В. Н. Сборник задач по техническому нормированию труда в механических цехах: учебн. пособие для техникумов / В. Н. Мовчин, С. В. Мовчин — М.: Машиностроение, 1992 — 272с.

7. Нефедов Н. А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах: учебн. пособие для техникумов — М.: Высшая школа, 1986 — 239с.

8. Обработка металлов резанием. Справочник / под ред. А. А. Панова — М.: Машиностроение, 1988 — 736с.

9. Попов С. А. Заточка режущего инструмента / С. А. Попов, Л. Г. Дибнер, А. С. Каменкович — М.: Высшая школа, 1970 — 320с.

10. Справочник по электрическим машинам: Т.1. / под общей ред. И. В. Копылова, Б. К. Клокова — М.: Энергоатомиздат, 1988 — 456с.

11. Справочник технолога — машиностроителя: Т.2./под редакцией А. Г. Косиловой — М.: Машиностроение, 1986 — 496 с.

12. Справочник инструментальщика / Ординарцев И. А. и др. — Л.: Машиностроение, 1987 — 846с.

13. Технология изготовления режущего инструмента / А. И. Барсов, А. В. Иванов, К. И. Кладова и др. — М.: Машиностроение, 1979 — 135с.

14. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В. И. Аверченков и др.; Под общ. ред. В. И. Аверченкова и Е. А. Польского. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М, 2005 — 288с.

15. Толченов Т. В. Техническое нормирование станочных и слесарно-сборочных работ / Т. В. Толченов — М.: Машгиз, 1956 — 400с.