Основы технологии производства автотранспортных средств (ПР) ЭТМК-Рб21

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно–Российский государственный университет экономики и сервиса»

ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»

Кафедра АСО и БД

Задание допущено к защите

(дата, подпись)

ДОМАШНЕЕ РАСЧЕТНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине Основы технологии производства автомобилей

Выполнил группа СТТМ-И22

Проверил Соловьёв С.Г.

(подпись, ученая степень, звание)

Шахты 2006 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Практическая работа №1 «Режимы резания при точении»…………..2

Практическая работа №2 «Режимы резания при круглом наружном

шлифовании в центрах»…………………………………….………….4

Практическая работа №3 «Режимы резания при фрезеровании»……6

Практическая работа №4 «Режимы резания при сверлении»………..8

Практическая работа №5 «Режимы резания при развёртывании»…..10

Библиографический список……………………………………………12

Практическая работа №1

«Режим резания при точении»

Н

R_z80

n

280

S

а токарно-винторезном станке модели 16К20 производится черновое обтачивание на проход шейки вала D=70мм до d=67мм. Длина обрабатываемой поверхности L=280 мм. Заготовка- из стали 40Х с пределами прочности δ_в=700Мпа. Обработанная поверхность детали должна удовлетворять требованиям 5-го класса точности. Шероховатость поверхности R_z=80мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания; определит машинное время.

Решение.

1. Выбираем токарный проходной резец прямой правый с пластинкой из твёрдого сплава Т5К10, материал державки – сталь 45, ГОСТ 18878-73 (с.120 табл. 5 [2]). Сечение державки ВxН=16x25 мм; длина L=140 мм; угол φ=60⁰; радиус вершины R=1 мм.

2. Назначаем режим резания.

   1. Так как припуск относительно не велик, то его удаляют за один проход. Глубина резания в этом случае составляет:

t=(D-d)/2=(70-67)/2=1,5 мм

2. Назначим подачу (с.266 табл.11[2]) S=0,6…1,2 мм/об. Проверим эту подачу по имитирующим факторам:

а) Прочность державки резца проверяется расчетом на изгиб от действия вертикальной составляющей силы резания:

P_z≤(BH[δ]_н)/9

где: ВxН=16x25 мм – ширина и высота державки резца;

[δ]_н=200 Мпа – допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца.

Тогда: P_z≤(16*25*200)/9=8889 Н.

Сила резания определяется по формуле:

P_z=9,81C_p*t^x*S^y*К_р;

где: С_р=300; x=1,0; y=0,75 – поправочные коэффициенты, (с.273 табл.22[2]).

К_р – коэффициент, учитывающий фактические условия резания; определяется по формуле:

К_р=К_мр*Кφ_р*К_jр*К_гр*К_λр;

где: К_мр=( δ_в/750)ⁿ – учитывает влияния качества обрабатываемого материала, К_мр=(700/750)^0,75=0,95(с.264 табл.9[2])

Кφ_р=0,94; К_jр=1,0; К_гр=0,93; К_λр=1,0 (с.275 табл.23 [2]).

Тогда: К_р=0,95*0,94*1,0*0,93*1,0=0,83

Следовательно Р_z=9,81*300*1,5^1,0*0,8^0,75*0,83=3099Н.

Так как 8889>3099, то выбранная подача удовлетворяет прочности державки резца.

б) Максимальная подача, допускаемая прочностью пластинки из твердого сплава: S_т=1,3 мм/об (с.268 табл. 13 [2]). Поправочный коэффициент на угол φ=60⁰, Кφ=0,6;

Тогда: S=S_т*Кφ=1,3*0,6=0,78 мм/об.

Таким образом, для заданных условий работы подача имитируется прочностью пластинки твердого сплава S=0,8 мм/об.

3. Определим скорость резания допускаемую режущими свойствами резца:

V=(C_v/(T^m*t^x*S^y))*K_v;

где: Период стойкости инструмента. При одноинструментальной обработке Т=60 мин. C_v=340; x=0,15; y=0,45; m=0,2 – (с269 табл. 17 [2])

Поправочные коэффициенты: К_v=К_мv* К_пv*K_иv;

где: К_мv – коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (с.261 табл. 1 [2]). К_мv=К_г(750/ δ_в)^nv

где: К_г=1,0; n_v=1,0 (с.262 табл. 2 [2]), тогда: К_мv=1,0*(750/700)^1,0=1,07;

К_пv=0,8 (с.263 табл. 5 [2]) – коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки.

K_иv=0,65 (с.263 табл. 6 [2]) – коэффициент учитывающий влияние инструмен-тального материала.

Тогда: К_v=1,07*0,8*0,65=0,56;

Следовательно: V=(340/(60^0,2*1,5^0,15*0,8^0,45))*0,56=87,3 м/мин

4. Частота вращения шпинделя, соответствующая данной скорости:

n=1000V/πD=1000*87,3/3,14*70=397 об/мин.

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка n=400 об/мин.

5. Действительная скорость резания составит:

V=(πDn)/1000=(3,14*70*400)/1000=88 м/мин.

6. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_рез=(P_z*V)/(1000*60), кВт

где: P_z=9,81*C_p*t^x*S^y*Vⁿ*К_р;

С_р=300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15; К_р=0,83

Тогда: Р_z=9,81*300*1,5^1,0*0,8^0,75*88^-0,15*0,83=1583 H.

N_рез=1583*88/1000*60=2,3 кВт.

7. Проверим достаточность мощности привода станка:

N_мп=N_м*η=10*0,75=7,5 кВт, т.к. 7,5>N_рез=2,3 то обработка возможна.

III. Машинное время: Т_м=(L*I)/(n*S), где: i-число проходов i=1; L-дли-на прохода резца: L=l+y+Δ; y-величина врезания y=tctgφ=1,5ctg60=0,85мм; Δ-величина перебега резца. Обычно Δ=1…3 мм, принимаем 2 мм. Тогда:L=280+0,85+2=282,85мм; Т_м=(282,85*1)/(400*0,8)=0,88мин.

Практическая работа № 2

«

240

0.16

Режимы резания при круглом наружном шлифовании в центрах».

Н

260

Ø48Н6

t

S

а кругло шлифовальном станке мод. ЗА151 методом подачи на проход шлифуется участок вала d=48Н6 мм и длиной l=240 мм. Шероховатость обработки поверхности Ra=1,25 мкм. Припуск на сторону h=0,16 мм. Материал заготовки – сталь 40X закалённая до твёрдости HRC 52. Способ крепления заготовки – в центрах и

поводковом патроне. Необходимо выбрать шлифовальный круг; назначить режим резания; определить машинное время.

Решение.

1. Выбираем шлифовальный круг. Для круглого наружного шлифования с продольной подачей, в зависимости от типа станка принимаем круг формы ПВД (плоский с 2-х сторонней выточкой) с размерами D=600мм; Н=25 мм; d=305 мм (с.253 табл.170). Материал образивных зерен: белый электрокорунд марки 24А (с.242 [2]), зернистостью 40 (с.247 табл.166 [2]), твердость СМ2 (с.248-249 [2]), структура круга №5 (с.249 табл. 167 [2]) связка керамическая к8 (с.247 [2]). Таким образом обозначение круга: ПВД600x40x30524А40СМ25К8.

2. Режим резания.

1)Скорость шлифовального круга V_к=30…35 м/с (с.301 табл.55[2]).

V_к=πD_к*n_к / 1000*60, м/с

По паспорту станка 3А151 n_к=1112 об/мин, тогда

V_к=3,14*600*1112/1000*60=35 м/с.

2) Окружная скорость заготовки V_з=15…55 м/мин, принимаем V_з=35 м/мин (0,58 м/c)

3) Определим частоту вращения заготовки:

n_з=1000*V_з / π*d_з=1000*35/3,14*48=232 об/мин.

Это значение n_з=232 об/мин может быть установлено на станке мод. 3А151 имеющее бесступенчатое регулирование частоты в пределах 63…4800 об/мин.

4) Глубина шлифования (поперечная подача круга) t=0,005-0,015мм/ход (с.301 табл. 55 [2]). Учитывая требования шероховатости, принимаем t=0,005 мм/ход. По паспорту t=0,005 мм/ход.

5) Определяем продольную подачу на оборот детали:

S=S_g*H; S_g=0,2…0,4; S=0,3*40=12 мм/об

6) Определяем скорость продольного хода стола:

V_ст=S*n_з / 1000=12*232/1000=2,8 м/мин (0,04 м/с);

Это значение может быть установлено на станке, т.к. он имеет бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола в пределах 0,1…6,0 м/мин

7) Определим мощность на резание:

N_рез=С_N*V_з^r*t^x*S^y*d^q, кВт

Для круглого наружного шлифования с поперечной подачей на каждый ход станка, обработки стола, зернистости круга 40, твёрдости СМ2 (в диапазоне СМ1-С1): С_N=2,65; r=0,5; x=0,5; y=0,55; q=0, тогда:

N_рез=2,65*35^0,5*0,005^0,5*12^0,55*48⁰=4,3 кВт.

8) Проверяем достаточность мощности двигателя шлифовальной бабки. У станка модели 3А151

N_шп=N_м*η=7*0,8=5,6 кВт, т.к. N_рез< N_шп, то обработка возможна.

3. Машинное время.

T_м=((L*h)/(n_з*S*t))*К, мин

где: L – Длина хода стола, L=l+H=240+40=280 мм;

h – припуск на сторону, h=0,16 мм;

К – коэффициент точности, учитывающий время шлифования без поперечной подачи. При предварительном шлифовании К=1,2; а при чистовом К=1,4. Принимаем К=1,4.

Тогда:

Т_м=((280*0,16)/(232*12*0,005)*1,4=4,5 мин.

Практическая работа №3

«

t

Режимы резания при фрезеровании»

Н

D

B

l

S

а вертикально-фрезерном станке модели 6М13П производится торцовое фрезерова-ние плоской поверхности шириной В=50мм и длиной l=600 мм, припуск на об-работку h=1,9 мм. Обрабатываемый материал – сталь 45 с пределом прочности σ_в=620 МПа, заготовка-паковка. Обработка черновая.

Решение.

1. Принимаем торцовую посадочную фрезу со вставными ножами твёрдого сплава Т15К6. Диаметр торцовой фрезы:

D=1,5*B=1,5*50=75 мм.

Из табл. 95 (с.188 [2]) принимаем стандартную фрезу диаметром D=100 мм, число зубьев 8.

2. Режим резания.

   1. Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за два прохода, следовательно t=h/2=1,9/2=0,95 мм;

   2. Назначаем подачу на зуб фрезы (с.283 табл.33 [2]). Для сплава твёрдого сплава Т15К6, мощность станка 10 кВт: S_z=0,12…0,18 мм/зуб. Принимаем S_z=0,15 мм/зуб;

   3. Назначаем период стойкости фрезы. Для торцовых фрез диаметром 100 мм, Т=180 мин (с.290 табл. 40 [2]);

   4. Определяем скорость резания фрезы:

V=((С_v*D² ) / (T^m*t^x*S_z^y*B^u*Z^p))*К_v, м/мин

Значение коэффициента и показателя степени находим из (с.286 табл. 39 [2]). Для торцовых фрез с режущей частью из сплава Т15К6 при обработке стали σ_в=750 МПа: C_v=332; q=0,2; x=0,1; y=0,4; u=0,2; p=0; m=0,2.

Общий поправочный коэффициент, учитывающий отличие от табличных условий резания равен:

К_v=К_мv*К_пv*К_иv;

а) коэффициент, учитывающий количество обрабатываемого материала по (с. 261 табл. 1,2): К_мv=К_г(750/σ_в)^nv=1*(750/620)¹=1,12;

б) коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки: К_пv=1,0 (с. 261 табл. 5 [2]);

в) коэффициент, учитывающий инструментальный материал. Для Т15К6, К_иv=1,0 (с. 263 табл. 6 [2]).

Тогда:

V=((332*100^0,2) / (180^0,2*0,95^0,1*0,15^0,4*50^0,2*8⁰)*1,12=324,6 м/мин.

5) Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

n=(1000*V) / (π*D)=(1000*324,6) / (3,14*100)=1034 об/мин.

По паспорту станка устанавливаем действительную частоту вращения шпинделя: n_д=1000 об/мин,

6) Действительная скорость резания:

V_д=(π*D*n) / 1000=(3,14*100*1000) / 1000=314 м/мин (5,2 м/с).

7. Продольная подача:

S_м=S_z*z*n_д=0,15*8*1000=1200 мм/мин.

7. Мощность, затрачиваемая на резание:

N_рез=P_z*V_д, кВт

P_z=9,81*((C_p*t^x*S_z^y*B^u*z) / (D^q*n_д^w))*К_mp, Н

Для торцовой фрезы, оснащённой твёрдым сплавом при обработки стали с σ_в=750 МПа находим (с. 291 табл. 41 [2]): C_p=825; x=1,0; y=0,75; u=1,1; w=0,2; q=1,3.

Поправочный коэффициент на силу резания при фрезеровании зависит только от качества обрабатываемого материала, выражаемого коэффициентом К_мр: К_мр=( σ_в/750)^np (с. 264 табл. 9 [2]), n_p=0,3

К_мр=(620/750)^0,3=0,94

Тогда:

P_z=(9,81*825*0,95^1,0*0,15^0,75*50^1,1*8) / (100^1,3*1000^0,2)*0,94=650 Н.

N_рез=650*5,2=3,4 кВт.

9) Проверяем достаточность мощности привода станка. Мощность на шпинделе станка N_шп=N_м*η. У станка мод. 6М13П N_м=10 кВт, η=0,9. Таким образом N_шп=10*0,9=9 кВт, т.к. N_рез<N_шп то обработка возможна.

III. Машинное время:

Т_м=(L/S_м)*i, мин

где: L=l+y+Δ

При фрезеровании «смещённым» методом, врезание фрезы y=0,3*D; y=0,3*100=30 мм;

Перебег Δ=1…5 мм, принимаем Δ=3 мм, тогда: L=600+30+3=633 мм.

Т_м=(633/1000)*2=1,266 мин.

Практическая работа №4

«

n

Режимы резания при сверлении»

Н

Ø20

90

а вертикально-сверлильном станке модели 2Н125 сверлят сквозное отверстие диаметром D=20мм на глубину l=90 мм. Материал заготовки – сталь 40НВ 180 с σ=620 МПа, заготовка – прокат горячекатанный. Охлаждение эмульсией. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания; определить машинное время.

Решение.

1. Выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком, с режущей частью из быстрорежущей стали d=20 мм, l – длина рабочей части 220; полная длина L=320 мм ГОСТ 2092-77 (с.148 табл.42 [2]). Для обработки стали с σ_в>500 МПа выбираем форму заточки – двойную с подточкой поперечной кромки (ДП) (с.151 табл. 43 [2]), с геометрическими параметрами: задний угол α=11⁰; b=3,5 мм; а=2 мм; l=4 мм. Перемычка: h=2мм, к=2,9 мм; l₁=1,5 мм (с.152 табл.45 [2]); угол наклона кромки ψ=50⁰.

2. Назначим режим резания.

   1. Глубина резания t=0,5*D=0,5*20=10 мм

   2. Подача: S=S_табл.*К_S

где: К_S – поправочный коэффициент. При l≤5*D, (90≤5*20=100); К_S=0,9

S_табл.=0,35 (с.277 табл.25 [2]).

Тогда: S=0,35*0,9=0,315 мм/об;

Корректируем подачу по паспорту станка: S=0,28 мм/об.

Проверим принятую подачу по осевой силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определим осевую силу:

Р_о=10*С_р*D^q*S^y*K_р, Н

где: С_р=68; q=1; y=0,7 (с.281 табл. 32 [2]).

К_р – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, зависит только от материала обрабатываемой заготовки:

К_р=К_мр=( σ_в/750)ⁿ=(620/750)^0,75=0,87 (с.264 табл.9 [2])

Р_о=10*68*20*0,28^0,7*0,87=4854 Н

Механизм подачи станка допускает силу Р_max=9000Н, т.е. Р_о<Р_max, следовательно подача S=0,28 мм/об вполне допустима.

3. Период стойкости для сверла d=20 мм для обработки конструкционной стали сверлом из быстрорежущей стали Т=45 мин. (с.279 табл. 30 [2]).

4. Определим скорость резания:

V=((C_v*D^q) / (T^m*S^y))*K_v, м/мин

где: C_v=9,8; q=0,4; y=0,5; m=0,2 (с.278 табл. 28 [2])

общий поправочный коэффициент К_v, определяем по формуле:

К_v=K_мv*K_иv*K_lv

где: K_мv – коэффициент на обрабатываемый материал (с.261 табл. 1[2])

K_мv=К_г*(750/σ_в)^nv

где: К_г – коэффициент, корректирующий группу стали по обрабатываемости,

К_г=1,0 (с.262 табл. 2 [2])

n_v=0,9 (с.262 табл. 2 [2])

Тогда: К_мv=1,0*(750/620)^0,9=1,19

K_иv – коэффициент, учитывающий инструментальный материал, K_иv=1,0 (с.263 табл.6 [2]).

K_lv – коэффициент, учитывающий глубину сверления, K_lv=0,85 (с.280 табл. 31 [2])

Тогда: К_v=1,19*1*0,85=1,01

V=((9,8*20^0,4 / 45^0,2*0,28^0,5))*1,01=29 м/мин

5. Частота вращения шпинделя:

n=(1000*V) / (π*D)=(1000*29) / (3,14*20)=461,8 об/мин

По паспорту станка устанавливаем действительную частоту вращения шпинделя: n=500 об/мин.

Тогда фактическая скорость резания: V=(π*D*n) / 1000=(3,14*20*500)/1000= =31,4 м/мин. (0,52 м/с)

6. Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении определяем по формуле:

М=10*С_м*D^q*S^y*K_p, Н*м

где: С_м=0,0345; q=2,0; y=0,8 (с.281 табл.32 [2])

К_р=К_мр=0,89

Тогда: М=10*0,0345*20²*0,28^0,8*0,89=44,4 Н*м

7. Мощность затрачиваемая на резание определяем по формуле:

N_рез=(M*n) / 9750=44,4*500/9750=2,3 кВт.

Проверим достаточность мощности привода станка. Мощность на шпинделе N_шп=N_м*η=2,8*0,9=2,52 кВт>N_р=2,3 кВт, т.е. процесс резания возможен.

3. Основное время определяем по формуле:

Т_м=L / (n*S), мин

где: L=l+y+Δ;

y=0,4*D=0,4*20=8 мм; перебег Δ=2 мм.

Тогда: L=90+8+2=100 мм; Т_м=100 / (500*0,28)=0,71 мин.

Практическая работа №5

«Режимы резания при развёртывании»

V

Н

d

D

t

l

а вертикально-сверлильном станке модели 2Н125 развёртывают отверстие диаметром d=20 мм до D=20,3 мм. Отверстие получено сверлением, шероховатость после сверления Ra=5 мкм после развёртывания Ra=3,2 мкм. Глубина отверстия l=50 мм. Материал заготовки сталь 35, НВ=180, σ=640 МПа. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания; определить машинное время.