- •4 Проектирование технологического процесса изготовления вала
- •4.1 Краткая характеристика детали, выбор и определение размеров заготовки
- •4.2 Выбор технологического маршрута изготовления вала, оборудования и технологической оснастки
- •4.3 Выбор режимов резания и нормирование токарной операции – 005
- •4.4 Выбор режимов резания и нормирование фрезерной операции – 015
4 Проектирование технологического процесса изготовления вала
4.1 Краткая характеристика детали, выбор и определение размеров заготовки
Вал из стали 45 ГОСТ 1050-88 предназначен для передачи вращающего момента от электродвигателя к прямозубой фрезе. Он представляет собой деталь ступенчатой формы с тремя пазами под шпонки. По длине детали имеется два центровых отверстия 3,15 мм. (см. карту эскизов 20.1.41). Количество деталей в партии – 1 штука. [11]
Материалом для изготовления вала является горячекатаная сталь круглого профиля обычной точности по ГОСТ 2590-71 (НВ = 197, в = 750 МПа).
Максимальный диаметр вала 26 мм, общая длина 965 мм; припуск на диаметр выбирается в зависимости от отношения длины (L) к диаметру (D). Поскольку L/D = 915/26= 35,2, то диаметр проката должен составлять 32 мм. В соответствии с ГОСТ 2590-71 прокат такого диаметра выпускается с предельными отклонениями: верхнее +0,4; нижнее -0,6. Припуск на черновое подрезание торцов – 2 ∙ 3,5= 7 мм. Припуск на чистовое подрезание торцов – 2 ∙ 1,2= 2,4 мм. Тогда общая длина заготовки должна быть:
L= 965 + 7 + 2,4= 974,4мм.
Предельные отклонения по 14 квалитету составляют 2,2 мм.
Масса заготовки определяется следующим образом. Масса 1 м стали 32 мм составляет 6,313 кг, тогда масса прутка длиной 974,4 мм будет равна
mз = 6,313 · 0,9744 5,84 кг.
4.2 Выбор технологического маршрута изготовления вала, оборудования и технологической оснастки
Для изготовления штуцера необходимо выполнить две операции – токарную (005), фрезерную (015).
Токарная операция выполняется на станке 1К62; технологическая оснастка: установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне – патрон 7100-009 ГОСТ 2675-80; для поддержания второго конца обрабатываемой заготовки применяется задняя бабка с центром станочным вращающимся типа А – центр А-1-4-H ГОСТ 8742-72; режущий инструмент – сверло центровочное А 3,15 ГОСТ 14952-75; резец проходной отогнутый правый с пластиной из твердого сплава – резец 2102-0055 Т15К6 ГОСТ 18877-73; резец проходной упорный с пластиной из твердого сплава – резец 2103-0057 Т15К6 ГОСТ 18880-73; средство измерения – штангенциркуль ШЦ-2-160-0,05 ГОСТ 166-80, микрометр МК 0-25 ГОСТ 6507-78 [12]
Фрезерная операция выполняется на станке 6М13П; технологическая оснастка: делительная головка УДГ-200; задняя бабка; люнет; режущий инструмент: фреза шпоночная 6-1 ГОСТ 9140-78; фреза шпоночная 8-1 ГОСТ 9140-78; средство измерения – штангенциркуль ШЦ-1-125 0,1 ГОСТ 166-80.
4.3 Выбор режимов резания и нормирование токарной операции – 005
Норма времени на любую операцию определяется по формуле:
Тн = То + Тв + Тд + (Тп.з./n), мин (4.1)
где То – основное время, мин.;
Тв – вспомогательное время, мин.;
Тд – дополнительное время, мин.;
Тп.з. – подготовительно-заключительное время, мин.;
n – количество деталей в партии, n = 1 шт.
Подготовительно-заключительное время назначается один раз на всю операцию, в данном случае: Тп.з. = 9 мин.[11]
Переход 1. Установить, закрепить и снять заготовку (см. карту эскизов 20.1.41 к операции 005, 1й лист).
Вспомогательное время на переход зависит от способа установки, характера выверки и массы заготовки. Тву = 1,75 мин.
Переход 2. Подрезать торец предварительно. Глубина резания t = 3,5 мм, число рабочих ходов i = 1. Подача выбирается в зависимости от характера обработки: Sт = 0,15…0,25 мм/об. [13]
Согласно паспортным данным станка принимается Sф = 0,23 мм/об.
В зависимости от глубины резания и подачи назначается скорость резания, Vт = 194 м · мин-1. Данное значение скорости резания корректируется в зависимости от марки обрабатываемого материала (Км), характера заготовки и состояния ее поверхности (Кх), марки режущей части резца (Кмр) и применения охлаждения (Кох). Назначаем Км = 1,0; Кх = 0,9; Кмр = 1,0; Кох = 1,0. Корректирование заключается в умножении на поправочные коэффициенты:
Vр = Vт · Км · Кх · Кмр · Кох = 194 · 1,0 · 0,9 · 1,0 · 1,0 = 174,4 м · мин-1 (4.2)
По расчетной скорости резания определяется расчетная частота вращения шпинделя:
nр = (Vр · 1000)/ · D, (4.3)
где D – максимальный диаметр заготовки на данном переходе, мм.
nр = (174,4 · 1000)/3,14 · 32 = 1735 мин-1.
Согласно паспортным данным станка принимается nф = 1600 мин-1. [11]
Вспомогательное время на переход ТВ2 = 0,2 мин.
Основное время определяется по формуле:
То = (L · i)/(nф · Sф), мин (4.4)
где L – расчетная длина хода режущего инструмента, мм;
i – количество рабочих ходов, шт.;
nф – фактическая частота вращения заготовки, мин-1;
Sф – фактическая подача режущего инструмента, мм/об.
L = D/2 + У, мм (4.5)
где D – диаметр заготовки, мм;
У – величина врезания и перебега, мм.
D = 32 мм; У = 2 мм; поскольку при подрезке торца перебега нет, то принимается У = 3 мм.
ТО2 = [(32/2 + 3) · 1]/(1600 · 0,23) = 0,052 мин.
Переход 3. Подрезать торец окончательно.
t = 1,2 мм. Sт = 0,15…0,25 мм/об.; Sф = 0,15 мм/об.; i = 1; Vт = 220 м · мин-1; Vр = 220 · 0,9 = 198 м · мин –1;
nр = 198 · 1000/3,14 · 32 = 1970 мин-1 ; nф = 1600 мин-1;
ТВ3 = 0,2 мин. ТО3 = (32/2 + 1)/(1600 · 0,15) = 0,07 мин.
Переход 4. Сверлить центровое отверстие ø3,15мм, выдерживая размер 1.
Переход осуществляется на частоте вращения предыдущего перехода n = 1600 мин-1; подача ручная; t = 3,15/2 = 1,57 мм.
ТВ4 = 0,6 мин. ТО4 = 0,08 мин.
Переход 5. Переустановить заготовку (см. карту эскизов 20.1.41.).
ТВ5 = 1,06 мин.
Переход 6. Точить поверхность, выдерживая размеры 2 и 3.
Припуск на обработку составляет ZM = 32 – 26 = 6 мм. Количество рабочих ходов i = 2; t = ZM /(i · 2) = 6/2 · 2 = 1,5 мм; SТ = 0,4…0,5 мм/об.; S ф = 0,47 мм/об.; VТ = 200 м · мин-1; Vр = 200 · 0,9 = 180 м · мин-1; nр = (180 · 1000)/(3,14 · 32) = 1791 мин-1; nф= 1600 мин-1.
ТВ6 = 0,5 мин.
У = 4; поскольку перебега нет, то У = 3,5 мм.
ТО6 = [(500 + 3,5) · 2]/(1000 · 0,47) = 2,52мин.
Переход 7. Точить поверхность, выдерживая размеры 4 и 5.
Припуск на обработку составляет ZM = 26 – 22 = 4 мм. Количество рабочих ходов i = 2; t = ZM /(i · 2) = 4/(2 · 2) = 1мм; SТ = 0,3…0,4 мм/об.; S ф = 0,3 мм/об.; VТ = 220 м · мин-1; Vр = 220 · 0,9 = 198 м · мин-1; nр = (198 · 1000)/(3,14 · 26) = 2426 мин-1; nф= 2000 мин-1.
ТВ7 = 0,5 мин.
У = 4; поскольку перебега нет, то У = 2,5 мм.
ТО7 = [(85 + 2,5) · 2]/(1000 · 0,3) = 0,58 мин.
Переход 8. Снять фаску 145.
Переход выполняется на частоте вращения предыдущего перехода, подача ручная, глубина резания переменная.
ТВ8 = 0,07 мин.; ТО8 = 0,08 мин.
Переход 9. Переустановить заготовку (см. карту эскизов 20.1.41.).
ТВ9 = 1,06 мин.
Переход 10. Подрезать торец предварительно.
Содержание и режимы перехода соответствуют переходу 2.
ТВ10 = 0,2 мин. ТО10 = 0,052 мин.
Переход 11. Подрезать торец окончательно.
Содержание и режимы перехода соответствуют переходу 3.
ТВ11 = 0,2 мин. ТО11 = 0,07 мин.
Переход 12. Сверлить центровое отверстие ø3,15мм, выдерживая размер 1. [11]
Переход осуществляется на частоте вращения предыдущего перехода n = 1600 мин-1; подача ручная; t = 3,15/2 = 1,25 мм.
ТВ12 = 0,6 мин. ТО12 = 0,08 мин.
Переход 13. Переустановить заготовку (см. карту эскизов 20.1.41.).
ТВ13 = 1,06 мин.
Переход 14. Точить поверхность, выдерживая размеры 6 и 7.
Припуск на обработку составляет ZM = 32 – 26 = 6 мм. Количество рабочих ходов i = 2; t = ZM /(i · 2) = 6/2 · 2 = 1,5 мм; SТ = 0,4…0,5 мм/об.; S ф = 0,47 мм/об.; VТ = 200 м · мин-1; Vр = 200 · 0,9 = 180 м · мин-1; nр = (180 · 1000)/(3,14 · 32) = 1791 мин-1; nф= 1600 мин-1.
ТВ6 = 0,5 мин.
У = 4; поскольку перебега нет, то У = 3,5 мм.
ТО14 = [(475 + 3,5) · 2]/(1000 · 0,39) = 2,09 мин.
Переход 15. Точить поверхность, выдерживая размеры 8 и 9.
Припуск на обработку составляет ZM = 26 – 22 = 4 мм. Количество рабочих ходов i = 2; t = ZM /(i · 2) = 4/(2 · 2) = 1мм; SТ = 0,3…0,4 мм/об.; S ф = 0,3 мм/об.; VТ = 220 м · мин-1; Vр = 220 · 0,9 = 198 м · мин-1; nр = (198 · 1000)/(3,14 · 26) = 2426 мин-1; nф= 2000 мин-1.
ТВ7 = 0,5 мин.
У = 4; поскольку перебега нет, то У = 2,5 мм.
ТО15 = [(65 + 2,5) · 2]/(1000 · 0,3) = 0,483 мин.
Переход 16. Снять фаску 145.
Переход выполняется на частоте вращения предыдущего перехода, подача ручная, глубина резания переменная.
ТВ16 = 0,07 мин.; ТО16 = 0,08 мин.
Вспомогательное время на операцию определяется из выражения: [11]
(4.6)
где ТВi – вспомогательное время i-го перехода.
ТВ = 1,75 + 0,2 + 0,2 + 0,6 + 1,06 + 0,5 + 0,5 + 0,07 + 1,06 + 0,2 + 0,2 + 0,6 + 1,06 + 0,5 + 0,5 + 0,07 = 9,07 мин.
Основное время на операцию определяется из выражения
(4.7)
где ТОi – основное время на выполнение i-го перехода.
ТО = 0,052 + 0,07 + 0,08 + 2,52 + 0,58 + 0,08 + 0,052 + 0,07 + 0,08 + 2,09 + 0,483 + 0,08= 6,68мин.
Дополнительное время на операцию
ТД = (ТОп · К)/100, мин. (4.8)
где ТОп – оперативное время, мин.;
К – процентное соотношение дополнительного времени к оперативному, для токарной операции К = 8 %.
ТОп = ТВ + ТО = 9,07 + 6,68 = 15,75 мин;
ТД = (15,75 · 8)/100 = 1,2 мин.
Штучное время
Тшт = ТВ + ТО + ТД = 9,07 + 6,68 + 1,2 = 16,55 мин. (4.9)