Расчет припусков на механическую обработку

1. Исходные данные:

Материал: сталь 20Х2Н4А

Программа выпуска: N=182160 (шт./год)

Масса детали: 2,68 кг.

Поверхность: D = 42,775 мм.

Шероховатость: R =1.25 мкм.

2. Исходя из назначения вала сошки, его формы и размеров, а также годовой программы выпуска, в проекте принят способ получения заготовки методом штамповки на горизонтально- ковочной машине в закрытых штампах (с предварительным разогревом) с тремя ручьями, высадкой и обрубкой.

3. Рассчитываем припуск на обработку диаметра D= 42,775 . Для достижения заданной шероховатости и в соответствии с точностью размеров по чертежу, обработку указанной поверхности следует производить в четыре этапа:

1) Черновое обтачивание;

2) Чистовое обтачивание;

3) Предварительное шлифование;

4) Чистовое шлифование.

4. Следуя принципа единства баз, в качестве одной из технологических баз, принята ось вала сошки. Это позволяет выдержать допуски взаимного расположения поверхностей. Реально ось детали, как база, воплощается посредством центровых отверстий, которые являются искусственными технологическими базами. Центровые отверстия сохраняются на большинстве операции, используются при базировании.

Установочной базой для обработки заготовки выбираем центровые отверстия и один и торцов.

5. Определяем значения R и Т.

6. Определяем значения допусков Т для соответствующих операций. Для окончательной операции значения допуска берутся с чертежа детали.

Таблица 4.1.1

Ø 42,775	R (R )	Т’	Квалитет	Т, (мкм)
Ч Черновое обтачивание Ч Чистовое обтачивание Шлифование предварительное Шлифование окончательное	(80) 5 (20) 2,5-1,25 1,25-0,63	60-120 20-30 5-15	9-10 7-8	100-62 39-25

Все детали попадают в интервал свыше 2,5 и до 4 кг. Определяем допуск на заготовку.

По не до штамповке или износу +0,9 -0,45 мм; по смещению на молотах 0,5 мм; прессах 0,4 мм; по заусенцам:

- по периметру среза 1,2 мм;

- при безоблойной штамповке 2,5 мм.

Номинальные радиусы закругления внешних узлов 2,0 мм. Размер поковок по габаритам – свыше 180 до 260 мм. Элементы допусков, определяем по размеру поковок в мм:

Допускаемая удельная кривизна поковок типа валов составляет 4,5 мкм на 1 мм длины заготовки.

мм.

Допуск на заготовку =0,9+0,45-1,25 мм.

7. Определяем :

(4.1.1)

мкм. 1150 мкм.,

где - допускаемая погрешность по смещению осей фигур, штампуемых в разных половинах штампов;

=400 = 0,4 мм.

Первая группа точности характерна для массового производства.

Пространственные отклонения для чернового и чистового точения определяются:

(4.1.2)

мкм.

мкм.

На операциях шлифования, пространственные отклонения малы и не учитываются.

8. Определяем расчетные припуски:

Черновое точение:

мкм;

Чистовое точение:

мкм;

Шлифование предварительное

мкм;

Шлифование окончательное:

мкм;

9. Определяем расчетные размеры:

=42,75 мм;

=42,75+0,060=42,81 мм;

=42,81+0,182=42,992 мм;

=42,992+0,538=43,53 мм;

=43,53+3,02=46,55 мм.

10. Определяем наименьшие принятые размеры заготовки путем округления в большую сторону соответствующих расчетных размеров.

11. Определяем наибольшие принятые размеры заготовки:

=42,75+0,025=42,775 мм;

=42,81+0,062=42,872 мм;

=42,992+0,1=43,092 мм;

=43,53+0,39=43,92 мм;

=46,55+1,35=47,9 мм.

12. Определяем максимальные предельные значения припусков:

=47,9-43,53=4,37=4370 мкм;

=43,92-42,992=0,928=928 мкм;

=43,092-42,81=0,282=282 мкм;

=42,872-42,75=0,122=122 мкм;

13. Определяем минимальные предельные значения припусков:

=46,55-43,92=2,63=2630 мкм;

=43,53-43,092=0,438=438 мкм;

=42,992-42,872=0,12=120 мкм;

=42,81-42,7750,035=35 мкм;

Вывод: рассчитанные припуски на механическую обработку заготовки имеют небольшие значения, при которых достигаются требуемые геометрические размеры, точность и качество поверхностного слоя детали, а также снижение отхода металла в стружку.

4.2 Расчет режимов резания, основного и штучного времени

Операция 020. Токарная.

Обточить по копиру: фаску 2 45 ; шейку Ø29,95 ; торец на размере 28; сопряжение шейки с торцем радиусом R2; конус 1:16 длиной 27; шейку до Ø42,55 ; переходную фаску с углом 75 на расстоянии 91; шейку до Ø43,35 ; сопряжение шейки со ступицей сектора радиусом R=2 на расстоянии158.

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =158 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента определяется, как - для предварительно обточенной заготовки при точении в упор; =1 мм.

(4.2.1)

мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =10 мм.

= + + (4.2.2)

= + + =158+3+10=171 мм.

2. Определение рекомендуемой подачи S .

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

2) вид инструмента: резец проходной с неперетачиваемой быстросменной пластиной из твердого сплава Т15К6;

3) глубина резания:

t=2z /2 (4.2.3)

t=2z /2=0.269 мм.

Расчет по наибольшей за период работы суппорта суммарной глубине и ширине резания, определяемой по эскизу наладки. Определяем подачу на оборот шпинделя: S =03 мм./об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =158 мм.

2) Длина рабочего хода =171 мм.

(4.2.4)

Стойкость Т зависит от числа инструментов в наладке и равномерности их загрузки.

Принимаем значение в минутах машинной работы Т =100 мин. При >0,7 принимаем

Т = Т =100 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А, НВ269, не более;

тип резца: проходной, материал – твердый сплав, Т15К6;

стойкость инструмента Т =100 мин.

V=V k k k , (4.2.5)

где V - табличное значение скорости;

V =190 м./мин. (S =03 мм./об., сталь, твердый сплав)

k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k =0,95 (сталь 20Х2Н4А, НВ229 )

k - коэффициент, зависящий от группы твердого сплава;

k =1,0 (Т15К10)

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т ;

k =0,9 (Т =100 мин.).

V=V k k k =190 1,0 0,95 0,9=162 м./мин.

Расчет числа оборотов шпинделя, соответствующего рекомендуемой скорости резания:

n= об./мин. (4.2.6)

Уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

По паспорту станка n = 1200(об./мин.).

V= м./мин. (4.2.7)

5. Расчет основного машинного времени обработки Т в минутах

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =171 мм.;

2) принятая подача (лимитирующая) S =03 мм./об.;

3) принятое число оборотов шпинделя n=1200 (об./мин.).

t = мин. (4.2.8)

6. Расчет штучного времени .

Исходные данные:

1) основное машинное время =0,475 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки:

Время на смену заготовки принято в соответствии с нормативами =0,25 мин;

3) оперативное время t_on= + =0,475+0,25=0,725 мин;

4) время технического обслуживания, отдыха и организационного обслуживания определяется как:

+ + =0,1 =0,073 мин;

Штучное время на операцию определяем по формуле:

= + + + + =1,1 =0,798 мин. (4.2.9)

Вывод: вспомогательное время на данной операции меньше штучного в 1,75 раза, но практически состоит из времени, затрачиваемого на смену заготовки, следовательно, за счет автоматической загрузки его можно снизить.

Операция 040. Зенкеровально-расточная.

Переход 2: Зенкеровать отверстие Ø на глубину 21,5±0,2.

Переход 3: Цековать дно отверстия Ø , выдерживая размер , до внутреннего торца сектора.

Переход 4: Расточить канавку шириной 1,7 до Ø , выдерживая размер Ø до донышка отверстия.

Переход 2

1. Расчет длины рабочего хода . в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направлении резания; =21,5 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента - у при зенкеровании глухого отверстия и при заданном диаметре инструмента Ø30; у=2 мм.

3) дополнительная длина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали =0 мм.

= + + =21,5+2=23,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - зенкерование глухого отверстия, группа подачи II;

2) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

3) вид обработки - окончательное зенкерование;

4) диаметр обработки - зенкеруется отверстие с Ø до Ø ;

5) требование к точности обработки - зенкерование по развертыванию;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,3 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм/об;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =21,5 мм.

2) длина рабочего хода =23,5 мм.

определяем коэффициент времени резания

λ= / =21,5/23,5=0,915

λ - можно не учитывать, когда λ > 0,7 и при Т_Р Т_М; принимаем Т_р=100мин;

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - зенкерование;

3) диаметр обработки D=30 мм;

4) подача So=0,25 мм/об;

5) инструментальный материал - твердый сплав;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=100мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V_Ta6jI =55 м/мин.

V=V k k k

где k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k =0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k =1,1.

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k =1,0 (Т_р=100 мин.).

V=V k k k =55 0,8 1,1 1,0=48,4 м./мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n= об./мин.

Принимаем число оборотов по паспорту станка п=530 (об./мин).

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м./мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =23,5 мм;

2) принятая подача So=0,25 мм./об.;

3) число оборотов шпинделя n=530 об./мин.;

t = мин.

Переход 3

1. Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измерений в направление резания =0,5мм;

2) выбор длины подвода, врезания и перебега инструмента - у производится для цекования глухого отверстия Ø30; у=5мм;

3) дополнительная длина хода, = 15 мм.

= + + =0,5+5+15=20,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - цекование дна отверстия ( - <5);

2) требование к точности обработки - по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки - отверстие Ø30;

а) определение подачи по нормативам So=0,32 мм/об;

б) уточнение по паспорту станка So=0,32 мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания =0,5 мм.

2) длина рабочего хода =20,5 мм.

λ= / =0,5/20,5=0,024;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м λ =120 0,02=2,9мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя n в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - цекование;

3) диаметр обработки D=30 мм.;

4) подача S₀=0,32 мм./об.;

5) инструментальный материал - твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р=2,9 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V = 17 м./мин.;

V=V k k k

где k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k =0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к

рекомендуемой;

k =1,0

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k =1,5 (Т_р=2,9 мин.).

V=V k k k =17 ,8 1 1,5 = 20,4 м./мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n= об./мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=210 об./мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м./мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в мин.

Исходные данные:

1) длина рабочего хода =20,5 мм;

2) принятые подача So=0,32 мм./об.

3) число оборотов шпинделя n=210 (об./мин.)

t = мин.

Переход 4

1.Расчет длины рабочего хода в мм.

Исходные данные:

1) длина резания равна длине обработки измеренной в направление

резания; =0,9 мм;

2) длина подвода, врезания и перебега инструмента - у определяется для нарезания канавки Ø31; у =2 мм;

3) дополнительная длина хода, =5 мм.

= + + = 0,9+2+5=7,9 мм.

2.Назначение подачи на оборот шпинделя станка S₀.

Исходные данные:

1) условие обработки - нарезание канавки в отверстии;

2) требование к точности обработки - по 12 квалитету;

3) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

4) диаметр обработки Ø31мм;

а) определение подачи по нормативам S₀=0,25 мм./об.;

б) уточнение по паспорту станка S₀=0,25 мм./об.;

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания.

Исходные данные:

1) длина резания = 0,9 мм.

2) длина рабочего хода =7,9 мм.

λ= / =0,9/7,9=0,114;

принимаем Т_м=120мин; Т_р = Т_м λ =120 0,114=13,68 мин.

4. Расчет скорости резания V в (м/мин), числа оборотов шпинделя п в минуту.

Исходные данные:

1) обрабатываемый металл: сталь 20Х2Н4А;

2) вид обработки - нарезание канавки;

3) диаметр обработки D=31,8 мм.;

4) подача S₀=0,25 мм./об.;

5) инструментальный материал - твердый сплав Т15К6;

6) принимаем стойкость инструмента Т_р= 13,68 мин.

а) определение скорости резания по нормативам, V =33 м/мин.

V=V k k k

где, k - коэффициент, зависящий от марки и твердости обрабатываемого материала;

k =0,8 (сталь 20Х2Н4А, НВ=229 269).

k - коэффициент, зависящий от соотношения принятой подачи к рекомендуемой;

k =1,0

k - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента Т_р;

k =1,4 (Т_р=13,68 мин.).

V=V k k k =33 0,8 1,0 1,4 = 36,96 м./мин.

б) расчет числа оборотов шпинделя станка:

n= об./мин.

Принимаем число оборотов шпинделя n=370 об./мин.

в) уточнение скорости резания по принятым оборотам шпинделя:

V= м./мин.

5. Расчет основного машинного времени обработки Т_м в [мин]. Исходные данные:

1) длина рабочего хода =7,9 мм;

2) принятые подача S₀=0,25 мм./об.;

3) число оборотов шпинделя n =370 об./мин.;

t = мин.

Расчет штучного времени на операции:

Исходные данные:

1) основное машинное время на операцию будет равно сумме основного машинного времени на каждой позиции, взятого по лимитирующему, т.к. обработка ведется последовательно, без снятия заготовки.

=0,177+0,305+0,085=0,567 мин;

2) вспомогательное время состоит из времени на смену инструмента (подвод нового и отвод использованного, поворот револьверной головки) и времени, затрачиваемого на снятие детали и установку новой заготовки :

= 0,2x3=0,6 мин.;

= 0,35 мин.;

= 0,6+0,35=0,95 мин.

3) оперативное время t_on= + =0,567+0,95=l,567 мин;

4) время на перерывы, техническое обслуживание и организационное обслуживание определяется как:

+ + =0,1 =0,157 мин.;

5) Штучное время на операцию определяем по формуле:

= + + + + =1,1 =1,724 мин.

Вывод: на данной операции в большое количество времени тратится на поворот револьверной головки, подвод и отвод нового инструмента, поэтому для повышения производительности данного оборудования и снижения времени обработки можно было бы использовать четырех позиционный трех шпиндельный поворотный стол.