|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Разработка технологического процесса изготовления детали с применением станков с ЧПУСтр 1 из 4Следующая ⇒
Разработка технологического процесса изготовления детали с применением станков с ЧПУ Содержание Введение 3 Описание конструкции и назначения детали 3 Технологический контроль чертежа детали 4 Анализ технологичности конструкции детали 4 Выбор способа изготовления заготовки 5 5. Выбор плана обработки детали 6 Выбор типа производства и формы организации технологического процесса 8 Выбор и расчет припусков на обработку 9 Выбор оборудования 10 Выбор режущих инструментов 12 Выбор приспособлений 14 Выбор средств измерений и контроля размеров 16 Выбор режимов резания 16 Техническое нормирование времени операций 19 Выбор средств транспортировки заготовок 19 Программирование станка с ЧПУ 21 Технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса 25 Исследовательская часть 26 Разработка автоматизированного склада 29 Список использованных источников 32 Приложение 1. Программа для сверлильного станка с ЧПУ 33 Приложение 2. Программа для фрезерного станка с ЧПУ 33
Введение Темой курсового проекта является разработка технологического процесса детали с применением станков ЧПУ, разработка средств автоматизации технологического процесса и выполнение исследования на технологическую тему. Тема проекта представляется вполне актуальной. Это подтверждается тем, что проектирование технологии позволяет на практическом уровне, а следовательно, и более глубоко изучить методы машиностроения, познакомиться со станками, инструментами, приспособлениями. Поскольку задание к курсовому проекту включает применение и программирование станка с ЧПУ и использования средства автоматизации, это расширяет сферу познавательности при проектировании до объема, включаемого в курс подготовки инженеров по автоматизации. Так как хвостовик является распространенной и типичной деталью, для изготовления которой применяются практически все основные виды обработки металла резанием, это так же положительно влияет на учебную функцию курсового проекта. Данный вид хвостовика используется в производстве подшипников в качестве рабочего приспособления штампа для закрепления инструмента, деталей, для присоединения к нему других элементов или механизмов. Подшипник является распространенной и достаточно ответственной деталью машин, механизмов, приборов и других устройств. Высокие требования к изготовлению подшипников по точности, по прочности и по эксплуатационным характеристикам обеспечиваются использованием качественной технологической оснастки и инструмента. Поэтому проектирование и изготовление деталей типа хвостовик и других приспособлений требует серьезной комплексной проработки на всех стадиях процесса производства. Описание конструкции и назначения детали Деталь, представленная для курсового проектирования — хвостовик, применяющийся для крепления пуансонодержателя. Назначение детали позволяет судить о ее эксплуатационных условиях: вероятно, это высокие ударные нагрузки, предъявляющие требования к упругости и твердости хвостовика, а так же условия параллельности плоскостей крепления и крепежных отверстий. Хвостовик является телом вращения, имеющим центральной отверстие, отверстия для дополнительного крепления, параллельные оси, центровочный поясок, точное шпоночное отверстие для передачи вращающего момента, фиксирующий выступ для закрепления хвостовика. Хвостовик имеет наружную резьбу для соединения с пуансонодержателем, вероятно, накидной гайкой. Наиболее сложными и точными являются следующие поверхности: центровочный поясок, включающий две торцевые и цилиндрическую поверхности, а также канавка и глухое отверстие, с заданным седьмым квалитетом точности, качество изготовления которых будет влиять на точность установки пуаносодержателя. Также важным критерием является параллельность задней плоскости относительно плоскости крепления. Технологический контроль чертежа детали Чертеж детали содержит две вида. Главный вид показан неоптимально, т.к. точное отверстие на нем отсутствует. Разработчик чертежа скомпенсировал последнее тем, что показал точное отверстие неправильно выполненным местным разрезом. Разрез А-А повернут неудачно. Угловая канавка обозначена неверно. Размеры на чертеже указаны не все (в частности, не дано внешнего радиуса, описывающего выступ для закрепления — мы приняли его равным 25 мм), кроме того, не на всех указаны предельные отклонения, поэтому на эти размеры примем 14 квалитет точности (кроме точного глухого отверстия — для него возьмем седьмой квалитет). Размеры отверстий и валов указаны не по стандартам ISO, т.е. без обозначения посадок. Технические условия по неуказанным отклонениям не оговорены, не оговорены также требования к термической обработке, которая необходима, так как хвостовик должен эксплуатироваться в условиях сильных ударных воздействий. Указанное биение с данной точностью проконтролировать невозможно.
Анализ технологичности конструкции детали Техническое задание не содержит информации о способе получения заготовки. Видимо, для ее изготовления будет применена свободная ковка. Заготовка более сложной формы (близкой к форме детали) обойдется значительно дороже, кроме того, в этом случае поверхность заготовки будет низкого качества. В техническом задании отсутствует информация о путях упрощения конструкции детали. Желательно при изготовлении детали использовать упрочняющую термообработку до 25-30 единиц HRC. Заменить хвостовик сборной конструкцией не представляется возможным, т.к. он является ответственной деталью. Материал для детали (сталь 40) использован недорогой и доступный. Так как зажимная часть и центровочный поясок являются неизменяемыми частями, контактирующими с другими деталями, то повысить жесткость хвостовика в целом не представляется возможным. Кроме того, жесткость данного хвостовика достаточно высока и повышать ее нет смысла. Для обработки детали достаточно применения стандартных режущих инструментов. Все операции по обработке детали могут выполняться на стандартном оборудовании.
Выбор оборудования Выбор металлорежущих станков для изготовления предложенной детали осуществлен с учетом следующих факторов: - вид обработки; - точность обрабатываемой поверхности; - расположение обрабатываемой поверхности относительно технологических баз; - габаритные размеры и масса заготовки; - производительность операции; - тип производства. Оборудование Таблица 8.1
Выбор режущих инструментов Выбор режущих инструментов осуществляется в зависимости от метода обработки, формы и размеров обрабатываемой поверхности, ее точности и шероховатости, обрабатываемого материала, заданной производительности и периода стойкости (замены) инструмента. По возможности используются стандартные инструменты. Выбранные инструменты сведены в таблицу 9.1 Режущие инструменты Таблица 9.1
Выбор приспособлений Выбор приспособлений осуществлялся по возможности из числа стандартных или из типовых конструкций станочных приспособлений. Критерием выбора является вид механической обработки, точность обработки поверхности, габаритные размеры и масса заготовки, тип станка, расположение поверхности по отношению к технологическим базам.
Станочные приспособления При выборе станочных приспособлений учитывались: - вид механической обработки; - модель станка; - режущие инструменты; - тип производства. Станочные приспособления Таблица 10.1
Выбор режимов резания Режимы резания зависят от обрабатываемого материала, от материала режущей части инструмента, от шероховатости поверхности, от ее конфигурации, от величины припуска на обработку. Принята следующая последовательность назначения режимов резания: сначала назначают глубину резания, затем задают величину подачи, потом скорость резания, затем скорость вращения шпинделя станка.
Расчетно-аналитическим методом вычислим режимы резания для токарной обработки. Глубина резания назначается в зависимости от вида обработки, т.к. обработка черновая выбираем t = 3 мм. Для черновой обработки выбираем значение подачи s = 0, 3 мм/об. Скорость резания рассчитывается по эмпирической формуле:
Для углеродистой стали Kg=1; sv=600; для резца nv=1, 75 Knv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, равен 0.8 для поковки. Kiv — коэффициент, учитывающий вид инструментального материала, для ВК8 равен 0.4 T — время износа материала резца, для одноинструментальной обработки 30-60 мин. Показатели степеней x, y, m и коэффициент Cv выбираем по таблицам; для подачи 0, 3 мм/об и наружного продольного точения: Cv=350; x=0, 15; y=0, 35; m=0, 20. После расчета получаем значение скорости резания 150 м/мин. Мы привели пример расчета режима резания по эмпирической формуле. Далее мы будем назначать их, исходя из следующих соображений: — токарная черновая обработка V=100 м/мин S= 0, 2 ¸ 0, 4 мм/об t=3 мм — токарная чистовая обработка V=120 ¸ 150 м/мин S=0, 01 ¸ 0, 05 мм/об t=1 мм — сверлильная, фрезерная и координатно-расточная обработка V=25 ¸ 30 м/мин S=0, 01*dн
Режимы резания Табл. 12.1.
Исследовательская часть Точность обработки глубоких отверстий. Термин ² глубокое отверстие² имеет различное толкование и базируется в основном на разграничении отверстий на глубокие и обычные по отношению длины отверстия к его диаметру l / d, причем это условное разграничение колеблется от трех до десяти диаметров. Отечественный и зарубежный опыт сверления показывает, что к глубоким следует относить отверстия глубиной более 5*d, поскольку без использования специальных сверл, подточек невозможно получить отверстие без вывода инструмента для удаления стружки. Существует мнение, что к глубоким должны быть отнесены такие отверстия, изготовление которых связано с необходимостью применения специальных инструментов, оборудования и методов обработки и не может быть рационально осуществлено или вообще осуществлено с помощью инструментов и методов, применяемых для изготовления отверстий нормальной длины. Для операции глубокого сверления широко используются станки специального назначения ( ОС-401, ОС-402А, ОС-98 и др.), а также универсальные сверлильные, револьверные и токарные станки, модернизированные для сверления глубоких отверстий. Глубокое сверление отверстий диаметром до 20 мм осуществляется на универсальном и специальном оборудовании по различным кинематическим схемам ружейными и спиральными сверлами со специальной заточкой, с различными углами наклона винтовой канавки, а также спиральными сверлами, имеющими разделение рабочей части на режущую и транспортирующую. В нашем случае деталь( хвостовик ) имеет три глубоких отверстия: 2 отв. Æ 10´ 167 и одно отверстие Æ 20´ 177. Сверление производим по циклу глубокого сверления стандартными спиральными сверлами, т. е. вывод сверла осуществляется после врезания на глубину 3*d, затем — после врезания на глубину 2*d, а потом через каждое значение d. Данная схема обработки решает проблему удаления стружки из зоны резания и подачи СОЖ, однако применение специальных ( например, шнековых ) сверел значительно повысило бы производительность операции глубокого сверления из-за отсутствия необходимости вывода сверла из отверстий.
Итак, основным требованием, предъявляемым к технологическому процессу, является обеспечение высокого качества продукции при высокой производительности труда. При этом наиболее сложным вопросом является обеспечение заданной точности обработки, зависящей от правильного выбора оборудования, инструмента, режимов резания и других условий. Понятие точности глубоких отверстий, полученных сверлением, включает: точности диаметрального размера, геометрической формы отверстия в поперечном и продольном сечениях, положения и отклонения оси просверленного отверстия; шероховатость поверхности. Характер и степень влияния многочисленных факторов на точность обработки глубоких отверстий неодинаковы. Отклонение диаметра отверстия. Величина разбивки отверстия зависит от большого количества факторов. Основными из них являются биение и износ инструмента, состояние материала, глубина сверления. Значительное влияние оказывает также величина зазора между сверлом и кондукторной втулкой. Для повышения точности диаметрального размера рекомендуется уменьшать зазор между сверлом и втулкой и увеличивать ее высоту. Одной из причин разбивки отверстия является несоосность рабочей части сверла и ее хвостовика, приводящая к биению. с увеличением глубины сверления разбивка возрастает, т.к. из-за увеличивающейся длины консоли снижается радиальная жесткость системы сверло — шпиндель. Динамические погрешности станка также оказывают влияние на разбивку отверстия. Одна из причин возникновения динамических погрешностей — это результирующая радиальных составляющих усилия резания DPy, возникающая из-за наличия эксцентриситета и дефектов заточки, когда j1¹ j2 и длины режущих кромок не равны. Это усилие, приложенное к уголкам режущих лезвий сверла, вызывает разбивку, дефект поверхности и повышенный износ сверла. Увеличение неравномерности заточки углов в плане сверла с 0, 5 до 3 0 ведет к разбивке отверстия более чем на 1 мм. Зависимость разбивки отверстия от неравенства режущих кромок по высоте записывается как: DD = H*tg( j / 2 ), где H — разность режущих кромок по высоте; j — угол при вершине сверла.
Так как на разбивку влияет обратная конусность, увеличивающая зазор между кондукторской втулкой и сверлом, предлагается изготавливать сверла без нее. Разбивка также зависит от режимов резания. С увеличением скоростей резания и подачи разбивка возрастает, причем в большей степени влияет подача. На отклонение диаметра отверстия сказывается также и износ сверла. Погрешность формы отверстия. При сверлении отверстий возникают погрешности формы в поперечном и продольном сечениях. Значительное влияние на них оказывает несимметричная заточка режущих лезвий сверла. Основной слой металла при этом снимается одной режущей кромкой, воспринимающей почти всю нагрузку. Зазор между стенкой отверстия и малонагруженной ленточкой сверла возрастает и забивается стружкой, которая смещает сверло. Кроме того, с увеличением глубины сверления ухудшаются условия транспортировки стружки: она пакетируется, создает неуравновешенную радиальную силу. В результате этого возникают вибрации и разбивка отверстия, которая возрастает по мере увеличения глубины сверления. Погрешности формы возрастают с увеличением диаметра сверления, причем у входа в отверстие обычно наблюдается овальность, в средней его части — неравномерное отклонение от округлости, у выхода — равномерное отклонение от округлости. При глубоком сверлении погрешности формы в поперечном сечении овальные, в продольном — конусообразные. Погрешность формы отверстия возрастает с увеличением вылета сверла, так как жесткость последнего уменьшается и оно работает в условиях продольного изгиба. При сверлении возможно возникновение трехгранной огранки, связанной с наличием двух режущих лезвий, участвующих в образовании контура отверстия. На погрешности формы отверстия в поперечном сечении влияют также погрешности формы шейки шпинделя станка и опорных подшипников, зазор между опорными шейками шпинделя и подшипниками. Увод оси отверстия. Величина увода оси отверстия зависит от статических и динамических погрешностей станка, конструкции и геометрии режущего инструмента, параметров кондукторных втулок, режимов резания и др. Неперпендикулярность опорной поверхности стола к оси шпинделя приводит к погрешности базировки детали или приспособления относительно вертикальной оси шпинделя. Увод оси отверстия вызывается непараллельностью оси шпинделя направлению перемещения гильзы. Под влиянием осевого усилия возможны деформации узлов станка, нарушающие перпендикулярность оси шпинделя к рабочей поверхности стола, что также вызывает увод оси отверстия. Большое влияние на величину увода оси отверстия оказывает схема сверления. Увод оси отверстия уменьшается, когда заготовка имеет главное движение( эффект самоцентрирования сверла ). ( Т.е. в нашем случае увод оси отверстия меньше при сверлении на токарном станке). Увеличение глубины сверления приводит к возрастанию увода, т.к. увеличивается вылет сверла и уменьшается его жесткость. Жесткость сверла понижается также с уменьшением его диаметра. Если относительная длина сверла l/d и осевое усилие больше критических значений, определяемых из условий продольного изгиба, деформации оси сверла неизбежно вызовут его увод. Кроме того, биение рабочей части сверла относительно хвостовика приведет к тому, что осевое усилие приложенное эксцентрично по отношению к оси сверла, вызовет изгиб, а следовательно, увеличится и увод оси отверстия. Таким образом, при работе сверлом с большим вылетом одним из факторов, определяющих первоначальное направление оси отверстия, является поворот вершины сверла под влиянием продольного изгиба. К числу причин, вызывающих увод оси отверстия при глубоком сверлении, относятся также погрешности заточки сверл и, в первую очередь, неодинаковые величины углов между осью сверла и главными режущими кромками. Неравенство этих углов влечет за собой появление резко выраженной разницы в сечениях среза каждой режущей кромки, что приводит к появлению больших неуравновешенных радиальных сил, изгибающих сверло и вызывающих его увод. Однако считается, появление неуравновешенных радиальных сил вызывает только разбивку и не влияет на увод оси, т.к. вектор, определяющий величину и направление радиальной силы, описывает полную окружность за время одного оборота сверла и поэтому не может служить причиной одностороннего увода. Режимы резания также влияют на величину увода оси отверстия. С увеличением подачи возрастает усилие резания, а следовательно, продольный изгиб сверла и связанный с ним увод оси. По этой же причине увод возрастает и при износе сверла.
Относительно влияния скорости резания на величину увода оси отверстия нет единого мнения. Повышение скорости резания способствует некоторому увеличению динамической жесткости инструмента, снижению сил резания, способствующих уменьшению увода оси отверстия. Уменьшению увода оси отверстий способствует применение кондукторных втулок, важное значение при этом имеет правильный выбор их параметров. В этом вопросе также имеются разногласия. Для уменьшения увода рекомендуется уменьшать зазор между втулкой и сверлом и применять удлиненные втулки. В то же время утверждается, что высота втулки не влияет на увод оси отверстия. В ряде исследований советуют устанавливать втулки вплотную к торцу детали, а в других — на расстоянии (1, 5¸ 2 )*d от торца детали с целью обеспечения нормального выхода стружки. Шероховатость поверхности. Микронеровности на стенках просверленного отверстия зависят от совокупности рада факторов: физико-механических свойств обрабатываемого материала, режимов резания, смазывающе- охлаждающей жидкости, геометрии и микрогеометрии режущего инструмента и др. Микронеровности при сверлении возникают вследствие нароста, образующегося на режущих лезвиях в местах пересечения заборного конуса сверла с его цилиндрической частью, шероховатости лезвий, защемления обломков сходящей стружки между сверлом и изделием, царапания обработанной поверхности при выводе сверла из отверстия. Шероховатость обработанной поверхности ухудшается при сверлении без охлаждения, увеличении глубины сверления, а также по мере износа инструмента. рост высоты микронеровностей наблюдается с увеличением диаметра сверления, что связано с увеличением температуры в зоне резания, наростообразованием на режущих лезвиях. Важное значение для уменьшения высоты микронеровностей имеет выбор оптимальных значений геометрии сверл. При слишком больших значениях переднего g и заднего a углов сверла происходит выкрашивание режущих кромок и ухудшение чистоты поверхности. Чрезмерно малые значения g и a увеличивают трение, температуру в зоне резания, налипание обрабатываемого материала на поверхность инструмента, что ведет к увеличению высоты микронеровностей.
Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее полно изучены факторы, влияющие на увод оси и отклонение диаметра отверстий, в меньшей степени — на погрешности формы и шероховатость поверхности. По вопросу характера и степени влияния отдельных факторов у исследователей нет единого мнения, а в некоторых случаях они носят противоречивый характер. Ряд утверждений недостаточно обоснован и требует дальнейшего аналитического и экспериментального исследования. Основными факторами, влияющими на точность глубоких отверстий, являются конструкции, диаметр и геометрические параметры инструментов, металлорежущее оборудование и схема сверления, свойства обрабатываемого материала и глубина сверления, режимы резания, использование кондукторных втулок и др.
Приложение 1. Программа для сверлильного станка с ЧПУ
% N001 T01 S11 F11 X+000000 Y+00000 N002 M03 L01 N003 G83 R+008198 Z+25398 M08 N004 Z-05200 X+010000 N005 G93 R+008198 Z+25398 N006 T02 X+000000 Y+00000 N007 M03 L02 X+009773 Y+04773 N008 G91 R+023198 Z+24798 N009 M09 N010 M02
Приложение 2. Программа для фрезерного станка с ЧПУ % N001 G17 N002 M43 M003 S75 T01 N004 G01 Z-006000 F0712 M03 L401 N005 X-001100 M08 L002 F0660 N006 X-002500 F0610 N007 G03 J-003000 X-003000 Y-003000 L002 N008 I+003000 X+003000 Y-003000 L002 N009 G01 X+002500 N010 G50 X+001100 F0660 M09 L002 N011 G04 L000 N012 G01 Y+006000 F0715 M05 N013 G40 Z+006000 L401 N014 M02
Overview Табл перем инстр Sheet 1: Табл перем инстр |
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-03; Просмотров: 246; Нарушение авторского права страницы
