Минобрнауки России
Воткинский филиал
Федерального Государственного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
Ижевский Государственный Технологический Университет имени М.Т. Калашникова
Кафедра: " Технология машиностроения и приборостроения "
Расчетно – пояснительная записка
к курсовой работе по «Финишным методам обработки»
на тему: "Разработка шлифовальной операции для детали Корпус"
Выполнил: студент гр. Т – 711(4) Токмаков И. В.
Проверил: Чумакова Е. В.
г. Воткинск
2013г.
Содержание
|
|
стр. |
|
Введение |
3 |
|
5 6 10 |
|
12 |
|
14 |
|
15 |
|
17 |
|
20 |
|
22 |
|
Литература |
27 |
|
|
|
Введение
Актуальной проблемой в настоящее время является проблема обеспечения заданного качества и высокой производительности шлифования заготовок, склонных к возникновению тепловых дефектов. Недостатками традиционных методов шлифования при обработке таких материалов являются: невозможность получения поверхностей требуемого качества как по геометрическим, так и по физико-механическим характеристикам, возникновение прижогов, повышенный износ шлифовального круга, низкая производительность обработки.
Труднообрабатываемые материалы, такие, как титановые сплавы, обладающие уникальным комплексом физико-механических свойств, широко применяются при изготовлении деталей авиационной и космической техники. Наиболее распространенной операцией окончательной обработки таких деталей является шлифование.
Шлифование - операция обработки материала, разновидность абразивной обработки, которая, в свою очередь, является разновидностью резания. Шлифование используется для обработки и сглаживания поверхности твёрдых и хрупких материалов.
Особенно актуальны вопросы совершенствования финишной обработки при изготовлении деталей сложной формы, так как, несмотря на разнообразие способов обработки, изготовление таких деталей с высокими классами чистоты поверхности связано с большими технологическими трудностями и материальными затратами. Одной из областей промышленности, в которой постоянно расширяется номенклатура поверхностей, требующих финишной обработки, является инструментальное производство. Быстрорежущие спиральные сверла, изготовляемые на специализированных инструментальных заводах, часто не полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым потребителями - крупными заводами металлообрабатывающей промышленности страны. Потребность в прецизионных сверлах, заменяющих зенкерование и развертывание отверстий при обеспечении точности параметров и шероховатости отверстия, постоянно растет;на сегодняшний день, составляет более 12% потребности в сверлах вообще. Прецизионные сверла, помимо прочих требований, должны обладать минимальной шероховатостью всех участков поверхности: ленточек и заточки - не выше = 0,032 мкм, хвостовика не выше - 0,08-0,063 мкм, канавок - не выше = = 0,16 мкм. Пока наша промышленность не готова к выпуску таких сверл. По данным той же анкеты крупнейшие заводы металлообрабатывающей промышленности согласны на удорожание инструмента при улучшении его качества, ведущего к значительному повышению его стойкости. Большие проблемы имеются в области обработки с высоким качеством поверхности таких деталей, как глобоидные червяки.
В настоящее время на основе комплекса теоретических и экспериментальных исследований разработан производительный метод финишной обработки деталей - магнитно-абразивное полирование, который обеспечивает получение качественных поверхностей изделий и позволяет обрабатывать детали сложной формы. Благодаря технико-экономическим преимуществам метода магнитно-абразивного полирования он должен занять важное место в ряду прогрессивных методов финишной обработки деталей. Поэтому исследования, направленные на совершенствование данного прогрессивного технологического метода с целью расширения области его применения, повышения производительности и качества обработки, являются актуальными.
Назначение приспособления.
Приспособление предназначено для одновременного закрепления большого числа деталей (до 10 шайб) и последующего фрезерования паза у всех этих деталей
Пакет шайб кладут на призму. В отверстие крышки подают сжатый воздух под давлением 39×104 Н/м2 , поршень под давлением этого воздуха переместится влево. На левом конце штока сделан скос в форме клина. При перемещении штока влево кран поднимает узкий ролик установленный в штифте, который установлен в рычаге. Рычаг повернется по часовой стрелке и прижмет обрабатываемые шайбы к опоре. В таком положении фрезеруют паз.
Для освобождения обработанных деталей сжатый воздух подводят к отверстию Е в корпусе, в следствие чего поршень вместе со шток-клином переместится вправо. Рычаг под действием пружины повернется против часовой стрелки.
Широкий ролик уменьшает трение и воспринимает усиление давления узкого ролика на кран штока во время фрезерования.
Поршень в гильзе и шток-клин во втулке уплотнены резиновыми кольцами и круглого сечения.
Приспособление устанавливается на стол горизонтально-фрезерного станка и фиксируется шпонками, расположенными в шпоночном пазу болтами М18.
Назначение и технологический анализ детали.
Деталь корпус является составной частью сборочной конструкции приспособления для одновременного закрепления большого числа деталей. Он имеет литую форму. Внутри него с помощью крышки и втулки крепится поршень, установленный на валу. Корпус служит для соединения всех деталей приспособления и выполнения условий работы закрепленного в нем механизма
Корпус относится к деталям класса «Корпус» с прямоугольным ступенчатым наружным контуром и двумя гладкими осевыми отверстиями со шпоночным пазом.
Деталь имеет следующие конструктивные элементы: точное гладкое сквозное ступенчатое отверстие с диаметрами расположенными друг за другом на одной оси (Ø50H8, Ø60H14, Ø100H14, Ø110H9, Ø144H14), предназначенное для установки втулок для вала и поршня и зажимной крышки; сверху располагается радиальный паз Ø44h14 с двумя резьбовыми отверстиями и двумя гладкими отверстиями Ø6H7 мм для крепления опоры. На ступени располагаются четыре радиальных паза для крепления корпуса к поверхности рабочего стола. Снаружи из корпуса рядом с отверстием Ø42 под углом 98 градусов выходит ухо диаметром 44 с внутренним отверстием Ø20
Основная конструкторская база данной детали – ступенчатое отверстие, вспомогательные базы – четыре радиальных паза.
В технических требованиях чертежа предусмотрен позиционный допуск четырех радиальных пазов Д (Ø12H7) в радиальном выражении 0,25мм относительно базы , допуск зависимый, который необходим для обеспечения собираемости детали при установке ее на рабочий стол.
По рабочему чертежу масса детали составляет 15кг.
Вывод: для установки и снятия заготовки со станка требуется применение специальных грузоподъемных средств. Это необходимо учитывать при техническом нормировании и выборе тары.
Анализ детали по размерам.
Габаритные размеры:
- наибольший диаметр 127Н12;
- наибольшая длина 234h12.
- наибольшая ширина 178h12
Анализ материала детали.
Деталь «Корпус» изготовлена из серого чугуна 45. Химический состав и механические свойства материала приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 – Химический состав СЧ12-28.
|
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Ni |
Cr |
|
Не более |
||||||
|
0,40-0,50 |
0,17-0,37 |
0,50-0,80 |
0,045 |
0,045 |
0,30 |
0,30 |
Таблица 2 – Механический состав СЧ12-28.
|
σТ(МПа) |
σВ(МПа) |
δ (%) |
Ψ (%) |
άН, кг/см2 |
НВ (не более) |
|
Не менее |
Отожженной |
||||
|
360 |
610 |
16 |
40 |
5 |
197 |
Серый чугун представляет собой сплав железа с углеродом. Углерод, кремний и марганец улучшают механические и литейные свойства сплава, а фосфор и сера являются вредными примесями. Фосфор придает чугуну хрупкость, а сера вызывает отбел в тонких частях отливки и понижает жидкотекучесть расплава. Поэтому их содержание в сплаве должно быть минимальным.
Серый чугун широко применяют в машиностроении, так как он дешев, хорошо обрабатывается резцом, обладает высокими литейными и механическими свойствами (см. табл. 1). Однако он имеет низкую вязкость — хрупкость и потому отлитые из чугуна детали не должны подвергаться ударному воздействию. Хрупкость серого чугуна обусловливается тем, что в нем углерод находится в виде пластиночек графита (рис. 14, а), которые являются надрезами, нарушающими сплошность металлической основы.
По ГОСТ 1412—70 серые чугуны подразделяются на марки: СЧ 12—28, СЧ 15—32, СЧ 18—36, СЧ 21—40, СЧ 24—44, СЧ 28—48, СЧ 32—52, СЧ 36—56, СЧ 40—60 и СЧ 44—64. В марках «С» означает серый, «Ч» — чугун, две первые цифры — предел прочности при растяжении в кгс/мм2; а две последние цифры — предел прочности при изгибе в тех же единицах. Малопрочный чугун марки СЧ 12—28 идет на отливку фундаментных плит, строительных колонн и других неответственных изделий. Чугун средней прочности марок СЧ 15—32 и СЧ 18—36 применяют для производства разнообразных отливок деталей станков, сельскохозяйственных машин и др. Особо прочный чугун марок с СЧ 21—40 до СЧ 36—56 используется для производства деталей насосов, компрессоров, турбин и других ответственных деталей машиностроения. Наиболее ответственные и крупные детали машиностроения и других отраслей народного хозяйства отливаются из наиболее прочного чугуна марок СЧ 40—60 и СЧ 44—64, который был освоен в последние годы.
Плавка серого чугуна ведется главным образом в шахтных печах — вагранках. Современные вагранки делятся на два типа: с копильником — применяемые при крупном литье, когда необходимо скопить большое количество расплава, и без копильника — для получения расплава с более высокой температурой, но в меньших количествах. Производительность вагранок 5—30 т чугуна в час.1.1.6 Анализ детали по точности и шероховатости.
Точность базовых поверхностей находится в пределах 7-12 квалитетов. Для достижения точности размеров данных квалитетов требуется многократная обработка, которая завершается шлифованием для отверстия Ø42H8.
Наименьшую
шероховатость поверхностей
мкм можно достичь методами чистовой
обработки; шероховатость
мкм можно обеспечить получистовой
обработкой. Все остальные поверхности
детали по 14 квалитету точности и
шероховатостью
могут быть получены черновой обработкой.
1.1.7 Качественная оценка технологичности конструкции.
Деталь «Корпус» имеет рациональную форму с поверхностями легко доступными для обработки, что позволяет свободно осуществлять подвод и отвод инструмента из зоны резания. Простановка размеров и конфигурация детали не вызывает трудности при обработке на предварительно настроенном станке. Исключение составляет торцовая канавка, для обработки которой требуется специальный режущий инструмент. Жесткость детали достаточная (L<d), что позволяет применить высокопроизводительные режимы обработки. Конструкция детали имеет оптимальные технологические базы: торец и отверстие Ø50H14, которые обеспечивают совмещение конструкторской, технологической и измерительной баз. В среднесерийном типе производства, учитывая свойства материала, форму и размеры детали, возможно получение заготовки рациональным способом, т.е. отливки. Формы и размеры заготовки приближены к размерам детали, в результате чего уменьшается материалоемкость и себестоимость.
Вывод: Деталь корпус достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет оптимальные базовые поверхности и довольно проста по конструкции, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость ее изготовления.
Расчет припусков
Припуски и предельные отклонения назначаются в зависимости от исходного индекса, учитываются дополнительные припуски. Назначенные припуски, допуски и расчет размеров заготовки приведены в таблице 3.
Общий припуск на обработку определяется по формуле:
,мм
мм
(2,5мм на сторону)
Для обеспечение заданных требований шероховатости Ra=1,6 мкм и точности H8 начальной операцией является растачивание получистовое, а конечной – растачивание чистовое.
Расчет размеров ведется в обратном порядке от чистового перехода.
Определяем предельные промежуточные размеры по формуле:
,
мм
где Дном i – номинальный диаметр отверстия на данном переходе, мм.
мм;
Определяем номинальные промежуточные припуски по формуле:
,
мм
где 2Zi min – минимальный припуск на данном переходе определяется по таблицам справочника [2], мм;
Ti-1 – допуск на предыдущем переходе, мм.
Для поверки расчета определим общий припуск на обработку по формуле:
где n – количество операций по обработке данной поверхности;
2Zi ном – номинальный операционный припуск.
мм
Установление маршрута механической обработки детали «Корпус».
При разработке маршрута механической обработки необходимо учитывать требование чертежа и принятой заготовки, также необходимо использовать более совершенные методы обработки с учетом типа производства и производственной обстановки.
Составляя технологический процесс, учитывается, что каждая последующая операция должна уменьшить погрешность или улучшить качество поверхности.
Исходя из технологического анализа детали, устанавливаются следующие виды обработки заготовки:
- Фрезерование, для получения наружного контура детали, четырех радиальных пазов 19h14 и радиального конического паза 24h14;
- чистовое растачивание отверстий Ø50H8, Ø60H14, Ø100H14, Ø110H9, Ø144H14;
- сверление четырех отверстий М10-7Н, шести отверстий М8-7Н, двух отверстий Ø6Н7, двух отверстий Ø20Н7 и двух отверстий М6-7Н.
- Шлифование отверстия Ø110H9.
Фрезерование выполняется на вертикально-фрезерном станке 6550РФ3 что позволяет получить необходимые внешние размеры 212±0,1 для последующей операции сверления и растачивания, 24h14 для сверления резьбового отверстия маслоуказателя, и размера 500h14 для сверления резьбового отверстия М16-6H.
После фрезерной обработки производится операция сверления. Для выполнения заданных отверстий выбирается вертикально-сверлильный станок 2Н125Л.
Растачивание отверстий в заготовке можно выполнить за одну операцию обрабатывающем центре ИР500ПМФ4. Токарные операции предлагается выполнить на обрабатывающем центре, так как это позволит совместить обработку отверстий Ø50H8, Ø60H14, Ø100H14, Ø110H9, Ø144H14 и сверление отверстий М10-7Н и Ø20Н7 в одной операции. Применение обрабатывающего центра позволит сократить маршрут обработки заготовки, парк применяемого оборудования, транспортные операции и обеспечить требуемое качество детали при меньшей квалификации рабочих.
После токарной обработки производится шлифование на станке 3М225ВФ2S, для получения большей точности, качества поверхности и необходимой шероховатости.
После каждой операций и в конце маршрута после обработки заготовки на сверлильном станке производится слесарная операция, предназначенная для снятия заусенцев и притупления острых кромок.
Маркирование биркой выполняется согласно техническим требованиям чертежа детали.
Промывочная операция необходима для очистки детали от загрязнений перед предъявлением ее на контрольную операцию. Контрольная операция назначается в конце фрезерной, токарной и сверлильной обработки. На этой операции проверяется соответствие точности обработанной детали требованиям чертежа.
Расчет режимов резания
Шлифовать поверхность, выдерживая р-ры 110H8.
-
Продольная подача
мм/об [1, табл. 55, стр. 301];
Где: В – толщина шлифовального круга В = 20 мм;
-
Глубина шлифования t= 0,065мм [1, табл. 55, стр. 301];
-
Скорость круга Vk=35 м/с [1, табл. 55, стр. 301];
-
Скорость заготовки Vз=20 м/мин [1, табл. 55, стр. 301];
-
Число оборотов шлифовального круга:
(об/мин),
принимается nk
= 300 об/мин.
D – диаметр шлифовального круга, D= 40 мм;
-
Число оборотов заготовки при шлифовании:
(об/мин),
принимается nз
= 65 об/мин.
D – диаметр отверстия, D= 96 мм;