1.7 Обґрунтування технологічних баз

Базою називають поверхню, вісь, точку деталі або складальної одиниці, по відношенню до яких орієнтуються інші деталі виробу або поверхні деталі, які обробляються або складаються на даній операції. По характеру свого призначення бази підрозділяються на: конструкторські, технологічні, вимірювальні.

Конструкторські бази – це основні та допоміжні бази, які мають суттєве значення при конструюванні. Основна база визначає положення деталі в вузлі, а допоміжні – положення приєднаних деталей відносно даної деталі.

Технологічною базою називають поверхню, яка визначає положення деталі при обробці. Технологічні бази можуть бути чорнові і чистові.

Вимірювальною базою називають поверхню, яка визначає відносне положення деталі і засобів вимірювання.

Технологічні чорнові та чистові бази вибирають, виходячи з наступних міркувань, на які посилаються при обґрунтуванні баз.

При проектуванні технологічного процесу для забезпечення необхідної точності велике значення має вибір баз. Спочатку за технологічну приймається чорнова база, тобто необроблені поверхні заготівок. Вибрана чорнова база повинна забезпечувати рівномірне зняття припуску при послідуючій обробці поверхонь з базуванням на оброблену технологічну базу і найбільш точне взаємне розташування оброблених і не оброблених поверхонь деталі. Чорнові базові поверхні повинні бути по можливості гладкими; не мати штампувальних і ливарних ухилів; на них не варто розміщувати літники, робити поверхні для рознімання ливарних форм та штампів.

При виборі технологічних баз для обробки заготівок необхідно застосовувати принцип суміщення баз, тобто за технологічну базу необхідно вибирати поверхню, що є вимірювальною базою. Найкращі результати досягаються при суміщенні технологічної, конструкторської та вимірювальної бази, тобто поверхонь, які визначають положення деталі в виробі.

При будуванні маршруту обробки необхідно дотримувати принцип постійності баз; на всіх основних технологічних операціях використовувати для технологічних баз одні й ті самі поверхні. Принципи суміщення і постійності баз збігаються, коли витримуємі розміри проставляються від однієї достатньо стійкої вимірювальної бази. Якщо вимірювальні бази змінні і не мають великих розмірів, то принцип суміщення баз здійснити важко. В цьому випадку здійснюють інший принцип, вибирають постійну технологічну базу. Утворення штучних технологічних баз на деталях сприяє більш повному дотриманню принципу постійності баз.

Коли постійність технологічної бази не може бути забезпечена, для нової технологічної бази вибирають обов’язково оброблену, по можливості найбільш точно оброблену поверхню.

При виборі чорнової бази деталі “Шестерня” враховуються наступні положення: за чорнову базу приймається  113 . Технологічна і вимірювальна бази співпадають, при цьому похибка базування буде дорівнювати нулю і відпадає необхідність в перерахунку розмірів і дотримується принцип «суміщення баз».

Ескіз чорнової бази показано на рис.1.6

Рисунок 1.6 - Ескіз чорнової бази

При виборі чистової бази деталі “Шестерня” враховуються наступні положення: за чистову базу приймається 113 . Ця база дозволяє витримати необхідні технологічні вимоги. Технологічна і вимірювальна бази співпадають, при цьому похибка базування буде дорівнювати нулю і відпадає необхідність в перерахунку розмірів і дотримується принцип «суміщення баз». Ескіз чистової бази показано на рис. 1.7

Рисунок 1.7 – Ескіз чистової бази

Деталь встановлюється в трьохкулачковий патрон.

Даний пристрій забезпечує обробку деталі з заданою точністю.

1.8 Розробка технологічних операцій, які відрізняються від заводських.

У ході курсового проекту розробляється й удосконалюється технологічний процес виготовлення деталі «Тарілкотримач » на основі базового технологічного процесу. Удосконалення технологічного процесу відбувається за рахунок суміщення операцій. Операцію 10 – токарну з ЧПК, з операцією 20 – токарною з ЧПК, а також операцію 015- токарну з ЧПК, з операцією 025- токарною з ЧПК. Обробка виконується на токаному верстаті СТ-161 (рис. 1.8)

Рисунок 1.8 – Ескіз обробки деталі «Тарілкотримач » на токарну багатошпиндельну операцію

Характеристика верстата СТ-161:

• найбільший діаметр обробки над супортом, мм – 250;

• найбільший розмір державки різця,мм - 22 29;

• поперечне переміщення супорту, мм – 170;

• поздовжнє переміщення супорту, мм – 230;

• поперечна подача, мм/об – 0,5...600;

• поздовжня подача, мм/об – 1...1200;

• кількість швидкостей шпинделя, шт. – 16;

• число оборотів шпинделя, об/хв. – 70...1780;

• габаритні розміри, мм - 3530 3940;

Поз.1

О 1 Встановити, закріпити, зняти і відкласти

Т 2 ПР: 396110 Пристрій спеціальний

Поз.

О 3 Точити поверхню, витримуючи розмір 1,2,3 за програмою

Т 4 ВИ: ХХХХХХ Інструментальний блок

РІ: 392101 Різець токарний прохідний відігнутий Т15К6 ГОСТ18877-83.

Поз.

О 5 Точити поверхні, витримуючи розміри 4,5,6 за програмою

Т 6 ВИ: ХХХХХХ Інструментальний блок

РІ: 392101 Різець токарний розточний Т15К6 ГОСТ 18882-73,

Поз.

О 7 Точити поверхні, витримуючи розміри 7

Т 8 ВИ: ХХХХХХ Інструментальний блок

РІ: 392101 Різець токарний прохідний відігнутий Т15К6 ГОСТ18868-73,

О 9 Перевірити розміри 1,2,3,4,5,6,7 згідно нормам контролю

О 10 Покласти деталь у тару

Т 11 ХХХХХХ Візок електричний

1.9 Розрахунок і призначення режимів різання на операції техпроцесу

1.9.1 Визначення режимів різання та основного часу аналітичним способом на операцію 060 .

1. Згідно вихідних даних вибираємо ріжучий інструмент: матеріал різальної частини - (1,с.115-118), геометричні параметри інструменту з (1,с.150-160)

Свердло  4 Р6М5 ГОСТ 10903-77 L=35 l=60 ВК8-твердий сплав.

2. Визначаємо глибину різання в мм:

мм (2.5)

2. Вибираємо подачу S_o в мм/об (1.с.277-278)

S_o=0,2 мм/об

2. Визначаємо швидкість різання, яка допускається ріжучими властивостями інструменту в м/хв

, (2.6)

де - загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання, який враховує фактичні умови різання.

Стійкість інструменту приймається з (1,с.279-280,табл.30),

Cv, m, q, y вибираємо з (1,с.278-279,табл.28-29);

де K_mv - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив фізико - механічних властивостей оброблюваного матеріалу на швидкість різання вибираємо з (1,с. 261-263,табл.1-4);

K_nv - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив стану поверхні заготівки на швидкість різання, вводиться тільки при розсвердлюванні та зенкеруванні штампованих або литих отворів вибираємо з (1,с.263,табл.5);

K_uv - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив інструментального матеріалу на швидкість різання вибираємо з (1,с.263,табл.6);

K_lv - поправочний коефіцієнт, який враховує відношення глибини свердління до діаметру вибираємо з (1,с.280,табл.31).

K_mv=0,8; K_nv=0,8; K_uv=2,7; K_lv=0,6; Cv=36,3; m=0,125; y=0,55; q=0,25. (2.6)

5. Визначаємо частоту обертання інструменту відповідно знайденій швидкості різання

в хв^-1 (2.7)

хв^-1 (2.7)

6. Коректуємо частоту обертання шпинделя за паспортним даними верстату і встановлюємо дійсну частоту - =1050 хв^-1. (3,с. 422).

7. Визначаємо дійсну швидкість різання

м/хв (2.8)

(2.8)

8. Визначаємо осьову силу різання P_о за формулою

при свердлінні _, (2.9)

де Ср,x,y,q визначаємо по (1,с.281,табл.32)

,

де К_мр- поправочний коефіцієнт, який враховує вплив фізико - механічних властивостей оброблюваного матеріалу на силові залежності вибираємо з (1,с.264-265).

Ср=9,8;y=0,7;q=1,0;

(2.9)

9. Визначені елементи режиму різання перевіряються на міцність механізму подачі за умовою Р_о<Р_вт, де Р_вт – найбільше зусилля механізму подачі верстата беремо з паспорту верстата або з (3,с.422).

Р_вт=2200; 1270<2200

10. Визначаємо величину крутильного моменту

при свердлуванні н/м (2.10)

де С_м,q,y,x вибираємо з (1,с.281,табл.32)

С_м=0,005; q=2,0; y=0,8.

беремо з (1,с.264-265,табл.9-10)

н/м (2.10)

10. Визначаємо потужність, яка витрачається на різання

в кВт (2.11)

кВт (2.11)

12. Вибраний режим різання перевіряємо по потужності верстату.

Обробка можлива, якщо N_різ < N_шп

N_шп – потужність на шпинделі верстату

N_шп = N_дв*η (кВт), (2.12)

де N_дв – потужність електродвигуна верстату, кВт.

η- к.к.д верстату (3,с.422)

0,22 кВТ 2,2 кВТ (2.12)

13. Визначаємо машинного часу.

хв, (2.13)

де L – шлях інструменту в напрямку подачі в мм;

n – частота обертання інструмента ( шпинделя ) в хв.^-1;

S – подача в мм/об.;

, (2.14)

де l – глибина отвору, який обробляється в мм;

y – величина врізання мм;

 - 1 3 мм – вихід ріжучого інструменту ( перебіг );

мм (2.14)

Останні операції розраховано табличним методом. Всі режими зводимо до таблиці (1.8)

Таблиця 1.8 –Розрахунок режимів різання по операціям

№ оп		Найме-нування переходу	Зміст переходів		Облад-нання				t, мм	Режими різання										T0, хв
										n, хв-1				S, мм/об			V, м/хв
1		2	3		4				5	6				7			8			9
015		Токарна з ЧПК	Точити пов. 1 Точити пов. 2 Точити пов. 3		Токарн ний СТ-16				1,8 1 0,2	900 900 900				0,06 0,04 0,08			381 238 331			1,12 0,8 0,75
То																				2,67
020		Токарна З ЧПК	Точити пов. 4 Центр. пов. 5 Сверл. пов. 6 Точити пов. 7 Точити пов. 8 Точити пов. 9 Точити пов.10 Точити пов.11		СТ-161	4,5 2,5 3,5 0,5 2 0,8 0,2 0,4					1050 1500 1200 1100 1500 1200 1000 1100					0,2 0,1 0,1 0,08 0,1 0,1 0,07 0,08		346 23,55 45,2 94,2 126,5 402 62,8 138,2		0,4 0,1 0,3 0,6 0,2 0,2 0,19 0,1
To																				2,1
025		Фрезерна	Фрезер. пов. 12		Фрезерний 6Р13Б			2,4					1250	0,3					157	1,15
To																				1,15
030		Сверлильна	Сверл. пов. 13		Сверлильний 2Н125Л			3					1050	0,2					19,8	0,18
То																				0,18
035		Сверлильна	Сверл.. пов. 14		Сверлильний 2Н125Л			0,2					1050	0,2					13,2	2,24
То																					2,24
040	Токарна з ЧПК			Центр. пов. 15 Сверл. пов. 16 Точити пов. 17	Токарний СТ-161		4,5 1,55 0,35					1500 1100 1250			0,2 0,1 0,08				29,7 41,8 50,2		0,7 0,81 0,4
То																					1,91

Продовження таблиці 1.8

045	Токарна з ЧПК	Точити пов.18 Точити пов.19 Центр. пов. 20 Сверл. пов. 21 Точити пов. 22	Токарний СТ-161	3,5 0,1 2,5 2,75 2,5	1000 1300 1100 1100 1000	0,2 0,07 0,1 0,1 0,1	354 171 17,3 36,3 180	0,5 0,43 0,4 0,6 0,4
То								2,03

1.10 Розробка керуючої програми на операцію з ЧПК

Керуюча програма на операцію 050 з ЧПК

В проектному варіанті дипломного проекту розробляється токарна операція з ЧПК № 050. Використовуваний верстат – СТ-161.

Устрій ЧПК – Н22 – 1М з технологічними характеристиками:

Система ЧПК «Н22 – 1М» - контурна, забезпечує одержання заданих розмірів і конфігурації оброблюваної деталі, а також необхідні технологічні команди : вибір частоти обертання шпинделя і подач супорту, вмикання прискорених переміщень супорту, зміну інструменту, ввід корекції на знос інструменту, ввімкнення ЗОР та інше. Кількість керуючих координат – 2, з них одночасно керуючих - 2. Дискретність =0,005, =0,01 мм. Інтерполяція – лінійно – кругова, програмоносій – 8 доріжечка перфострічка, код програмування ISO – 7bit.

Керуюча програма:

%48

N901Т0201

N1G2G54

N2G0G94G90X98.72G90Z20S750M42M3

N3G1Z3.7F500M8

N4Z3.2F50

N5G3G95X119.12I98.72Z-7K-7F0.15

N6G1X120.12F1

N7Z3.7F2

N8G0X80

N9G1Z1.7F0.15

N10X98.72

N11G3X116.12I98.72Z-7K-7

N12G1X120.12F1

N13G3.7F2

N14G0X80

N15G1Z1.7F1

N16Z1.2F0.15

N17X98.72

N18G3X115.12I98.72Z-7K-7

N19G1Z-12.07

N20X122.52F1

N21G0Z20M9

N22G32XZ

N902T0402

N23G27G54

N24G0G94G90X-115.72G90Z20S800M42M4

N25G1Z1F500M8

N26G95X-91.836F0.08

N27G3X-78.892I-91.836Z-2.298K-7

N28G1X-41.181Z-28.25

N28X1

N30G0Z20M9

N31G32XZ

N903T0603

N32G27G54

N33G0G94G90XG90Z20S600M41M4

N34Z-27.25M8

N35G1G95Z-31.25F0.15

N36G0Z20M9

N37G32XZ

N904T0804

N98G27G54

N39G0G94G90XG90Z20S600M41M4

N40Z-27.25M8

N41G1G95Z-58.5F0.1

N42G0Z20M9

N43G32XZ

N905T1005

N44G27G54

N45G0G94G90X10.658G90Z20S800M42M3

N46Z-27.25M8

N47G1G95X6.845Z-53.85F0.15

N48G0Z-27.25

N49G1X11.661F1

N50X7.847Z-53.85F0.15

N51X6.845

N52G0Z20M9

N53G32XZ

N906T1206

N54G27G54

N55G0G94G90X15.352G90Z20S800M42M3

N56Z-27.25M8

N57G1G95X11.808Z-29.022F0.08

N58X8.248Z-53.85

N59G0Z-27.25

N60G1X15.352F1

N61X11.808Z-29.022F0.08

N62X8.248Z-53.85

N63X6.845

N64G0Z20M9

N65G32XZ

N807T0107

N66G27G54

N67G0G94G90X132.72G90Z20S350M40M3

N68Z-12.07M8N69G1X106F500

N70G95Z-5.47F0.1

N71X104.2

N72Z-12.07F2

N73X132.75F5

N74G0Z20M9

N75G32XZ

N907T0107

N76G27G54

N77G0G94G90X132.72G90Z20S350M40M3

N78ZM8

N79G1Z-8.736F500

N80X123.72F450

N81G95X117.051Z-12.07F0.05

N82X106.2F2

N83Z-5.47F0.1

N84X104.2

N85Z-12.07F2

N86X132.72F5

N87G0Z20M9

N88G32XZ

N89M2

S2000

Таблиця 1.9 – Розрахунково – технологічна карта

Ділянка або № точки Ділянка або №точки	Подача, мм/об	Кіль-ть обертів,хв	Зміна блока	Z (X)	X (Y)	I	K	Примітка: втручання оператора; пошук блока та умови шляху; охолоджувальні рідина;ввімкнено – вимкнено та ін.
1								Інструмент №2
2								Абсолютна система координат
3	Пр.	800		20	-115.72			Ввід зміщення нуля
4		500		1				Ввімкнення обертів шпинделя
5	0.08				-91.836
6				-2.29	-78.892	-91.836	-7	Відносна система координат
7	Роб.			-28.25	-41.181
8	Роб.				1
9	Роб.			20
10	Пр.

1.11 Нормування операцій (на усі операції ТП, звести у таблицю)

Нормування операції 015 (токарної).

1. Норма часу на технологічну операцію з ЧПУ розраховується за формулою

, (1.26)

де а _обсл=8% _.- час на обслуговування робочого місця [4,с.223,табл.45];

а _відп = 4% - час відпочинку й особистих потреб [4,с.235, табл.46];

– час автоматичної роботи верстату за програмою;

(1.27)

– час основної автоматичної роботи;

(1.28)

Т_доп.а – час допоміжної автоматичної роботи за програмою, складається з часу на виконання холостих ходів та часу технологічних пауз для зупинки обертання шпинделя, подачі, заміну інструменту та інше.

_(1.29)

Т_доп – час на виконання ручної допоміжної роботи, яка не перекривається часом автоматичної роботи верстату.

_{≈0,3×2,67=0,79 хв}

Допоміжний час знаходимо за формулою:

Т_доп=Т_вст+Т_вик+Т_вим , _(1.30)

де Т_вст=0,29хв – час на установку, закріплення деталі; установка і закріплення заготівки виконується в мембранному патроні з автоматичним затиском від пневмоприводу;

Т_вик – допоміжний час, пов’язаний з виконанням операції, вибираємо з таблиці 2.5;

Т_вик=0,3 – допоміжний час, пов’язаний з виконанням операції;

Т_вим – час, пов'язаний з вимірами (на верстаті виконується 30% контроль).

Т_доп=0,3+0,2+0,29 =0,79 хв

Визначаємо підготовчо-заключний час: Тпз= 38 хв

Всі останні розрахунки по нормуванню зводимо до таблиці 1.10.

Таблиця 1.10 – Норма часу по операціям

№ оп.	Найменування операції	Модель верстату	Норма часу
			Т	Т		Т	Т
1	2	3	4	5		6	7
010	Токарна з ЧПК	СТ-161	2,67	0,79	3,81			38
015	Токарна з ЧПК	СТ-161	2,1	0,63	3			25
020	Фрезерна	Р613Б	1,15	0,35	1,68			22
025	Сверлильна	2Н125Л	0,18	0,06	0,27			19
030	Сверлильна	2Н125Л	2,24	0,67	3,2			19
035	Токарна з ЧПК	СТ-161	1,91	0,66	2,83			28
040	Токарна з ЧПК	СТ-161	1,81	0,54	2,59			25

1.12 Опис і розрахунок ріжучого інструменту

Визначаємо геометричні показники:

• кут нахилу канавок =35 º;

• число зуб’їв фрези z=12;

• передній кут фрези =15º;

• задній кут фрези =14º;

• кут загострення фрези =66º;

• кут різання =80º.

Фреза концева використовується в проектованому техпроцесі в операції 020– фрезерна. Концеві фрези призначені для обробки пазів, канавок, ступінчатих отворів, контурів. Такі фрези важкі у виготовлені, тому що мають невеликий діаметр і малу кількість зуб’їв. Через це їх переважно виготовляють зі швидкоріжучої сталі. Дана фреза виготовляється зі швидкоріжучої сталі ВК8, діаметр фрези d=40мм; довжина фрези L=115 мм; довжина робочої частини l=90 мм; число зуб’їв z=12, окружний крок зубів змінний.

Рисунок 1.9 – Основні параметри фрези

1.13 Вибір і розрахунок зусиль затиску верстатного пристрою, його робота (креслення пристрою)

В дипломному проекті використовується пристрій з пневмоприводом для фрезерування і встановлюється на верстат 5К310.

У даному пристрої обробляється дві деталі .Деталь встановлюється на втулку поз. 11 до упору в торцях, потім надівається швидкозмінна шайба поз. 30, після чого робітник вмикає пневмопривод . Повітря потрапляє через штуцер в верхню порожнину пневмоциліндра поз. 3. Давить на поршень зі штоком. Поршень зі штоком переміщається вниз, в штоці є отвір в який входить важіль поз. 3. Важіль знаходиться на нерухомій вісі поз. 18, в свою чергу важіль через вісь поз. 16, з’єднан з вилкою поз. 14, в яку вгвинчується тяга поз. 13, на кінці тяги нагвинчена гайка поз. 29. Після потрапляння повітря в верхню порожнину тяга переміщається вниз з гайкою , та тисне на швидкозмінну шайбу, яка в свою чергу притискає деталі. Після того , як деталі були обробленні робочий перемикає розподільний кран повітря з верхньої порожнини виходить повітря , після чого по мережі через трубопровід потрапляє в нижню порожнину.

На рисунку 1.9 показана принципова схема пристрою для визначення сумарної сили затиску

Рисунок 1.10 – Ескіз цангового верстатного пристрою

Необхідну сумарну силу затиску визначаємо за формулою 1.21:

; (1.21)

де, Q - сила затиску,Н;

r – радіус, мм;

Визначаємо силу затиску :

Знаходимо діаметр циліндра за формулою 1.23:

; (1.22)

де, Q – сила затиску,Н;

- густина, г/см ;І

- коефіціент корисної дії;

Приймаємо D= 112 мм – діаметр циліндра,d= 21 мм – діаметр штока; [2,c.85]

Знаходимо дійсну силу на шток за формулою (1.23):

(1.23)

де, - густина,г/см ;

- коефіціент корисної дії;

- діаметр циліндра, мм;

З розрахунків видно, що сила затиску привода дорівнює 8369 Н, а необхідна сила затиску 3420 Н, а так як сила затиску привода більша сили затиску з якою потрібно закріпити деталь, тому пневмоциліндр вибрано вірно.

1.14 Призначення і робота контрольного пристрою (креслення пристрою)

Рисунок 1.11 – Ескіз контрольного верстатного пристрою

За еталоном потрібно встановити калібр на вимірювання розміру 107+0,022.

Для встановлення деталі важіль 17 відводиться по часовій стрілці, деталь притискується внутрішньою стороною до упора 4 і опори 5 а зовнішньою стороною до корпуса 1.

Відпускається важіль 17 і під дією пружіни 16 важіль повертається проти часової стрілки і нижня частина важеля уперається в отвір внутрішньої стінки деталі. Індикатор годинникового типу показує відхилення від розміру деталі.