Проектирование технологического процесса механической обработки и специального станочного приспособления для детали «фланец»

Шероховатость R_а=1,6 соответствует 6 классу. Эту шероховатость имеют 4 поверхностей. Шероховатость R_а=1,25, соответствующая 7 классу, у 2 поверхностей, а R_а=3,2, соответствующая 5 классу, у 7 поверхностей. Таким образом,

;

.

Вывод: Значение коэффициента точности обработки и коэффициента шероховатости говорят о том, что к рассматриваемой детали предъявляются сравнительно невысокие требования по точности изготовления и шероховатости поверхности. Следовательно, данную деталь можно выполнить с помощью экономически обоснованных режимов обработки и с соблюдением всех предъявляемых к ней конструктивных требований, при этом будет достигнуто заложенное конструктором качество данной детали.

 

1.3 Выбор и обоснование вида заготовки, способы ее

получения и качества

Обычно сложную форму заготовки  условно разбивают на элементарные части (цилиндры, конусы, пирамиды и т.д.) и определяют объемы этих элементарных частей. Сумма элементарных элементов объемов составит общий объем заготовки.

Заготовка выбирается в  виде вала, так как его конфигурация в наибольшей степени соответствует форме заданной детали. Это позволит снизить отходы материала и сократить время обработки.

 

1.4 Расчет припусков  на обработку и определения  размеров заготовки

Расчет длины и ширины заготовки проводим, основываясь  на технологических соображениях. Сначала  определяем диаметр заготовки. Диаметр заготовки вычисляется по формуле:

,

где d – диаметр вала,

а₁ – припуск на черновое точение, принимаем а₁ = 2мм;

а₂ – припуск на получистовое точение, а₂ = 1,5 мм.

Получаем диаметр заготовки:

мм.

Принимаем размеры из стандартного ряда: диаметр вала - 130 мм, длина – 630 мм. Допуски на размеры и припуски на механическую обработку назначаются в зависимости от требуемой точности по методике определения величины припусков и справочным таблицам допусков. Согласно [3] припуски на размеры заготовки следующие:

• припуск на черновую обработку с обоих торцов – по 2 мм;
• припуск на отрезку материала 3 мм;
• припуск на зажим в патроне – 65 мм.

Коэффициент использования  материала можно определить по следующей формуле:

,         (6)

где M_д – масса детали;

M_з – масса заготовки.

Масса вычисляется по формуле

,          (7)

где r - плотность материала.

Определим массу детали и заготовки через ее объем и плотность.

 

Коэффициент использования  материала:

Вывод: в данном пункте выбрали наиболее рациональный способ получения заготовки, провели расчет массы детали и заготовки. Полученный результат говорит о том, что в результате механической обработки заготовки в отход уйдет около 58% ее материала. Однако, среди положительных сторон можно отметить, что данный метод проектирования технологичен, способ получения заготовки рационален, а затраты на оборудование невелики. Следовательно, выбор данной заготовки целесообразен.

 

 

1.5 Обеспечение  конструкторской и технологической

      документации в соответствии с ЕСКД и ЕСТД

Стандарты ЕСКД и ЕСТД обеспечивают наиболее рациональное распределение информации в конструкторской и технологической документации, необходимой для производства изделий.

Под технологической  документацией понимают комплект документов, предназначенных для разработки технологических процессов и  операций и обеспечивающих описание всех выполняемых действий в технологической последовательности с указанием необходимых данных по применяемым материалам, средствам технологического оснащения, трудозатратам, технологических режимам, по настройке и наладке оборудования и другой информации.

Технологическая информация и документация подразделяются на документы  общего и специального назначения [8].

Необходимо уточнить, что относится к документам специального назначения, так как в настоящем  курсовом проекте разрабатываются документы только специального назначения.

К документам специального назначения относятся документы, применяемые для разработки технологических процессов (операций), специализируемых по технологическим методам изготовления, например, операционная карта, маршрутная карта и т.п.

Маршрутная карта –  это документ, предназначенный для  указания сводных данных по составу  применяемых операций, оборудования; технических документов и по трудозатратам на технологический процесс. Маршрутная карта является унифицированным и обязательным документом в комплекте документов на процесс, позволяющим применить ее и для описания операций в маршрутном или маршрутно-операционном изложении.

Операционная карта  – документ, предназначенный для  операционного описания единичных технологических операций. Она входит в состав комплекта документов на технологические процедуры [8].

Виды и комплектность  конструкторских документов на изделия  устанавливает ГОСТ 2.102-68.

К конструкторским документам относятся графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

В представленной работе применяются следующие виды конструкторских документов:

• чертеж детали (заготовки) – документ, содержащий изображение детали (заготовки) и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля;
• пояснительная записка – документ, содержащий описание устройства, принципа действия разрабатываемого объекта, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений [8].

 

 

1.6 Разработка  плана механической обработки

Графическая технология – это план обработки детали, или можно сказать, что графическая  технология является прообразом или проектом технологического процесса изготовления детали. На ее основе разрабатывается окончательный вариант технологического процесса и составляется маршрутная карта, а для окончания каждой операции технологического процесса составляются операционные карты.

При установлении последовательности операций, то есть при разработке графической  технологии механической обработки  детали следует руководствоваться  следующими соображениями:

• в первую очередь нужно обработать поверхности детали, которые являются базовыми для дальнейшей обработки;
• затем следует обработать поверхности, с которых снимается наиболее толстый слой материала;
• далее последовательность операций устанавливается в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее она должна обрабатываться.

На основе знаний технологии, станочного оборудования, приспособлений и инструментов составляем вариант  плана обработки, который должен обеспечивать необходимое качество деталей, этот вариант представлен в таблице 3.

 

 

 

 

Таблица 3 – Графическая технология изготовления детали

Эскиз заготовки	Вид операции	Переходы	Оборудование и приспособления	Инструмент
	005 Контрольная	1. Получить вал на  складе	Стеллаж, стилоскоп
		2. Провести визуальный  контроль вала на отсутствие  механических повреждений		Лупа 4-х кратная
		3. Контроль марки материала
		4. Контроль размеров		Рулетка 0-4,0 м
	010 Токарная	1. Установить и закрепить	Токарно-винторезный  станок 1А616, 3-х кулачковый патрон  ГОСТ 3890-82
		2. Подрезать торец  1 на проход на t=4 мм		Резец подрезной отогнутый  Т15К6, ГОСТ 18880-73, B=12 мм, H=20 мм
		3. Точить поверхность  2 до Æ126h14мм на длину 120мм		Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10 мм, Н=16 мм
		4. Точить поверхность  2 до Æ122h12 мм на длину 120мм		Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10 мм, Н=16 мм
		5. Точить поверхность  2 до Æ118h12 мм на длину 120мм		Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10мм, Н=16 мм
		6. Точить поверхность 2 до Æ115h10 мм на длину 120 мм		Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10 мм, Н=16 мм
		7. Центровать  поверхность 3		Сверло центровочное Т5К10, ГОСТ 14952-75 Æ4 мм
		8. Сверлить отверстие 3 Æ 6H12 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ6 мм
		9. Рассверлить отверстие  3 Æ 8H12 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ8 мм
		10. Рассверлить отверстие  3 Æ 10H12 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ10 мм
		11. Рассверлить отверстие  3 Æ 12H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ12 мм
		12. Рассверлить отверстие  3 Æ 15H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ15 мм
		13. Рассверлить отверстие  3 Æ 18H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ18 мм
		14. Рассверлить отверстие  3 Æ 20H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ20 мм
		15. Рассверлить отверстие  3 Æ 24H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с  коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ24 мм
		16. Рассверлить отверстие  3 Æ 28H10 мм на длину 36 мм		Сверло спиральное с коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ28 мм
		17. Расточить отверстие  3 Æ 30H9 мм на длину 36 мм		Резец расточной Т15К6 ГОСТ 18883-73, В=20 мм, Н=20 мм
		18. Расточить отверстие  3 Æ 31F8 мм на длину 36мм		Резец расточной Т15К6 ГОСТ 18883-73, В=20 мм, Н=20 мм
		19. Снять заготовку
	015 Фрезерная	1. Установить и закрепить	Горизонтально-фрезерный  станок 6К81Г, тиски ГОСТ 16518-96
		2. Отрезать деталь на длину  29 мм		Фреза дисковая отрезная, ГОСТ 10996-64, В=3 мм, D=315 мм, d=40 мм, z=160 мм
	020 Токарная	1. Установить и закрепить	Токарно-винторезный  станок 1А616, 3-х кулачковый патрон ГОСТ 3890-82
		2. Обработать поверхность  4 Æ115h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		3. Обработать поверхность  4 Æ111h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		4. Обработать поверхность  4 Æ107h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		5. Обработать поверхность  4 Æ103h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		6. Обработать поверхность 4 Æ99h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		7. Обработать поверхность  4 Æ95h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		8. Обработать поверхность  4 Æ91h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		9. Обработать поверхность  4 Æ87h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		10. Обработать поверхность  4 Æ83h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		11. Обработать поверхность  4 Æ79h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		12. Обработать поверхность  4 Æ75h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		13. Обработать поверхность 4 Æ71h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		14. Обработать поверхность  4 Æ67h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		15. Обработать поверхность 4 Æ63h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		16. Обработать поверхность  4 Æ59h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		17. Обработать поверхность 4 Æ55h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		18. Обработать поверхность  4 Æ51h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		19. Обработать поверхность 4 Æ49h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		20. Обработать поверхность  4 Æ45h12 мм на t=2 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		21. Обработать поверхность  4 Æ41h12 мм на t=1,5 мм		Резец проходной упорный  прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм, Н=25 мм
		22. Точить на поверхности  5 фаску 30°		Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10 мм, Н=16 мм
		23. Снять деталь
	025 Фрезерная	1. Установить и закрепить	Горизонтально-фрезерный  станок 6К81Г, тиски поворотные ГОСТ 16518-96
		2. Фрезеровать поверхности  6, 7, 8, 9 на t=2 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм
		3. Фрезеровать поверхности 6, 7, 8, 9 на t=2 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм
		4. Фрезеровать поверхности  6, 7, 8, 9 на t=2 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм
		5. Фрезеровать поверхности 6, 7, 8, 9 на t=2 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм
		6. Фрезеровать поверхности  6, 7, 8, 9 на t=2 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм
		7. Фрезеровать поверхности  6, 7, 8, 9 на t=1,5 мм последовательно		Фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм,
		8. Снять деталь
	030 Слесарная	1. Зачистить заусенцы	Слесарный верстак	Надфиль ГОСТ 1513-67
	035 Сверлильная	1. Установить и закрепить	Вертикально-сверлильный  станок 2Н118, кондуктор ГОСТ 16888-71
		2. Сверлить отверстия 10, 11, 12, 13 Æ4H14 мм		Сверло спиральное с  цилиндрическим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10902-77 Æ4 мм
		3. Сверлить отверстия 10, 11, 12, 13 Æ6H14 мм		Сверло спиральное с  цилиндрическим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10902-77 Æ6 мм
		4. Сверлить отверстия 10, 11, 12, 13 Æ10H14 мм		Сверло спиральное с  цилиндрическим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10902-77 Æ10 мм
		5. Рассверлить отверстия 11, 13 до Æ10,5H12 мм		Сверло спиральное с  цилиндрическим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10902-77 Æ10,5 мм
		6. На поверхностях 11,13 нарезать предварительную и окончательную  резьбу М12-6G		Метчик машинный, ГОСТ 17933-72, М12-6G
		7. Зенкеровать отверстия 10, 12 до Æ11H9 мм		Зенкер с коническим хвостовиком, ГОСТ 12489-71 Æ11 мм
		8. Развернуть отверстия 10, 12 до Æ13H8 мм		Развертка котельная  машинная ГОСТ 18121-72 Æ13 мм
		9. Снять деталь
	040 Слесарная	1. Зачистить заусенцы	Слесарный верстак	Надфиль ГОСТ 1513-67
	045 Контрольная	1. Провести визуальный  контроль детали на отсутствие  механических дефектов, трещин, заусенцев  и т.д.	Стол	Лупа 4-х кратная
		2. Контроль размеров  детали, точности обработки и  шероховатости		Нутромер, штангенциркуль, микрометр МК25-2, эталоны шероховатости

 

1.7 Выбор оборудования  и его характеристик

После установления плана  и метода обработки детали необходимо выбрать станки, на которых будут  выполняться операции разработанного технологического процесса изготовления детали.

Выбор типа станка, прежде всего, определяется его возможностью обеспечить выполнение технологических требований, предъявляемых к обрабатываемой детали в отношении точности ее размеров, формы и класса шероховатости поверхностей.

Выбор типа станка происходит на основе следующих соображений:

• соответствие основных размеров обрабатываемой детали габаритам рабочего стола;
• соответствие станка по производительности количества деталей, подлежащих обработке в течение года;
• более полное использование станка по мощности и по времени (наименьшие затраты времени на обработку, наименьшая себестоимость обработки).

Основываясь на вышеуказанных  принципах, произведем подбор оборудования для каждой из операций технологического процесса изготовления детали. Выбор  станков осуществляется по [5].

Для выполнения первой и третьей токарной операций используем токарно-винторезный станок модели 1А616. 

 

Таблица 4 – Токарно-винторезный станок 1А616

 

Высота центров, мм	165
Максимальное расстояние между центрами, мм	710
Наибольший диаметр  изделия, установленного над станиной, мм	320
Наибольший диаметр  обработки над суппортом, мм	180
Число скоростей вращения шпинделя	21
Количество величин  подач суппорта	22
Частота вращения шпинделя, об/мин	11-2240
Мощность главного электродвигателя, кВт	4,5

 

Для выполнения второй и четвертой операций используем горизонтально-фрезерный станок модели 6К81Г. 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5 –  Горизонтально-фрезерный станок 6К81Г

 

Рабочая поверхность  горизонтального стола, мм	250´1000
Продольный ход стола, мм	710
Поперечный ход стола, мм	250
Вертикальный ход стола, мм	400
Мощность двигателя  подач, кВт	1,5
Мощность двигателя  вертикального шпинделя, кВт	5,5
Конус шпинделя	ISO 50
Габаритные размеры, мм	2135´1865´1695
Масса, кг	2300
Класс точности	Н

 

 

Для выполнения пятой операции используем вертикально-сверлильный станок модели 2Н118. 

 

Таблица 6 – Вертикально-сверлильный  станок 2Н118

 

Вес, кг	450
Габариты, мм	870´590´2080
Наибольший диаметр  сверления, мм	18
Вылет шпинделя, мм	200
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	650
Размеры рабочей поверхности  стола, мм	360´320
Частота вращения шпинделя, об/мин	180-2800
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	1,5
Наибольшая величина подачи, мм/об	1,6
Наименьшая величина подачи, мм/об	0,115
Наибольший ход шпинделя, мм	225

 

 

1.8 Выбор режущего  инструмента в соответствии с государственными стандартами

Применение того или  иного инструмента зависит от вида станка, метода обработки, материала  обрабатываемой детали, ее размера  и формы, требуемых точности и шероховатости обработки, вида производства (единичное, серийное, массовое).

Для сверления стали 12X18H10T рекомендуется использовать марку стали Т5К10. Для получистового и чистового точения рекомендуется использовать материал Т15К6.

Был подобран следующий  режущий инструмент:

• резец подрезной отогнутый Т15К6, ГОСТ 18880-73, B=12 мм, H=20 мм;
• сверло центровочное Т5К10, ГОСТ 14952-75 Æ4 мм;
• сверло спиральное с коническим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10903-77 Æ6 мм, Æ8 мм, Æ10 мм, Æ12 мм, Æ15мм , Æ18 мм, Æ20 мм, Æ24 мм, Æ28 мм;
• зенкер с коническим хвостовиком, ГОСТ 12489-71 Æ11 мм;
• резец расточной Т15К6 ГОСТ 18883-73, В=20 мм, Н=20 мм;
• резец проходной упорный прямой Т15К6 ГОСТ 18879-73, В=16 мм,

Н=25 мм;

• резец проходной Т15К6 ГОСТ 18878-73, В=10 мм, Н=16 мм;
• фреза дисковая отрезная, ГОСТ 10996-64, В=3 мм, D=315 мм, d=40 мм, z=160 мм;
• фреза цилиндрическая, ГОСТ 29092-91, L=50 мм, D=50 мм, d=22 мм;
• сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком, Т5К10 ГОСТ 10902-77 Æ4 мм, Æ6 мм, Æ10 мм, Æ10,5 мм;
• метчик машинный, ГОСТ 17933-72, М12-6G;
• развертка котельная машинная ГОСТ 18121-72 Æ13 мм.