В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Которые служат для сообщения вращательного движения от одного вала к другому с помощью зубчатых колес, а также для преобразования вращательного движения в поступательное.
К зубчатым колесам предъявляются повышенные требования с точки зрения их прочности, долговечности, что обязывает изготовлять их с повышенной точностью и бесшумностью в работе.
Точность зубчатых колес зависит от метода нарезания, точности режущего инструмента, станка, установки нарезаемой заготовки и режущего инструмента, а также степени нагрева нарезаемого колеса в процессе зубонарезания.
В зависимости от способа образования зубьев различают два метода зубонарезания:
Оба метода используют на различных зубообрабатывающих станках.
1. Выбор оборудования и режущего инструмента
От правильности выбора режущего инструмента и станочного оборудования зависит производительность изготовления детали, необходимая шероховатость и точность детали, экономное использование производственных площадей, экономии электроэнергии и себестоимости изделия. И как следствие неправильного выбора режущего инструмента и станочного оборудования приводит к увеличению времени на обработку детали, к преждевременному выходу из строя станочного оборудования и режущего инструмента.
При выборе оборудования необходимо располагать всеми данными, характеризующие технологическое оборудована (паспорта различных моделей оборудования, каталоги и т.п.).
Для серийного и единичного производства применяются станки широкого и общего назначения, а для крупносерийного и массового производств – станки высокой производительности. Станки высокой производительности имеют ограниченные технологические возможности, но благодаря своей повышенной мощности и жесткости, на них можно вести обработку на более высоких режимах резания и более концентрированными методами. К станкам этого вида относят: токарные многорезцовые, гидрокопировальные, одно – и много – шпиндельные автоматы и полуавтоматы. Специализированные и специальные станки применяются в том случае, если это экономически обосновано, т. к. их проектирование и изготовление обходиться дорого. Поэтому использование таких станков целесообразно и экономически оправдывается в крупносерийном и массовом производстве.
При выборе станочного оборудования необходимо учитывать:
Технические характеристики металлорежущих станков можно найти в пособии.
При выборе станков особое внимание следует обратить на использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ), являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в серийном машиностроении.
Станки с ЧПУ применяются при токарных, сверлильных, фрезерных, расточных и других операциях.
Применение станков с ЧПУ целесообразно:
Решение о применении станков с ЧПУ часто принимается с учетом одного или двух из этих условий.
Далее для каждой операции выбирают режущий инструмент, обеспечивающий достижению наибольшей производительности, требуемой точности и класса шероховатости обрабатываемой поверхности.
Выбор тип инструмента зависит от следующих факторов: вида станка, метода обработки, материала обрабатываемой заготовки, ее размера и конфигурации, требуемой точности и шероховатости. Выбор материала режущей части инструмента зависит от метода обработки, рода обрабатываемого материала и условий работы. Для обработки стали применяют твердые сплавы (Т156) и быстрорежущую сталь (Р9, Р18), для чугуна и цветных металлов – вольфрамовые сплавы (ВК6, ВК8), для чистовой и отделочной обработки при высоких скоростях резания – алмазы и абразивный инструмент.
Режущий инструмент выбирают с учетом:
1. применения нормализованного и стандартного инструмента;
2. метода обработки;
3. размеров обрабатываемых поверхностей;
4. точности обработки и качества поверхности;
5. типа обрабатываемого материала;
6. стойкости инструмента, его режущих свойств и прочности;
7. стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная);
8. типа производства.
2. Расчет припусков
Припуск – слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.
Припуски назначаются в зависимости от вида производства.
Прокат. Размеры заготовок проката приведены в ГОСТ 2590 – 2006.
Поковки. Припуск на сторону 5…15мм ГОСТ 7062 – 90.
Штампованные заготовки. Припуск 1…5мм ГОСТ 7505 – 89.
Отливки. Припуск 5…25мм ГОСТ 53464 – 2009.
Прикуски подразделяются на несколько видов:
Промежуточный – припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.
Операционный – припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.
Общий – припуск, который удаляется в процессе механической обработки поверхности для получения заданных чертежом размеров и определяется разностью размеров исходной заготовки и детали.
Промежуточные припуски на механическую обработку табличным методом и расчет предельных размеров выполнены в следующей последовательности:
Методика расчета припусков на размер:
1. Определить технологические переходы обработки заданной поверхности заготовки (колонка 1 таблицы 6)
2. Определить минимальный припуск для выбранной поверхности по (колонка 2 таблицы 6). При диаметральных размерах припуск следует умножать на 2.
3. Определить допуск Т на расчетные размеры (колонка 3 таблицы 6)
4. Определить расчетный размер. Расчет необходимо начать с последнего технологического перехода обработки выбранной поверхности для определения наименьшего расчетного размера DP5(колонка 4 таблицы 6)
Расчет выполняется следующим образом:
5. Рассчитать предельные размеры . Значения равны значениям расчетного размера DPi. Значения Dmaxiрассчитываем как сумму соответствующих значений ( Тi+ Di), (колонки 5 и 6 таблицы 6.)
6. Рассчитать предельные значения припуска 2Znpminj и 2Znpmax. Значение 2Znpmin i рассчитывается как разность значений Dmin, – предшествующего и последующего переходов: (Dmin4– Dmin5), (Dmin3– Dmin4) и т.д. до конца. Расчет 2Znpmaxiаналогичен предыдущему: (Dmax4– Dmax5), (Dmax3– Dmax4), (колонки 7 и 8 таблицы 6.)
Полученные результаты перенести в таблицу 6.
Таблица 6 – Припуски на обработку поверхности табличным методом
Технологические переходы обработки поверхности | Припуск 2zпрmin, мм | Допуск Т, мм | Расчетный размер Dр, мм | Предельный размер, мм | Предельные значения допуска, мм | ||
Dmin | Dmax | 2zпрmin | 2zпрmax | ||||
(Размер для расчета припуска) | |||||||
Заготовка | |||||||
Черновое точение | |||||||
Чистовое точение | |||||||
6. Расчет режимов резания
При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования [16].
Элементы режимов резания обычно устанавливают в следующем порядке[5]:
– Глубиной резания (t, мм) называется расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней.
– Подачей (S, мм/об) называют путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или за один ход заготовки или инструмента.
– Скоростью резания (V, м/мин) называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.
– Сила резания (P,H) это главная составляющая Pz ,определяющая расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка.
– Стойкость (Т, мин) – период работы инструмента до затупления. Среднее значение стойкости инструмента при одноинструментной обработке 30 – 60мин.
Исходными данными при выборе режимов резания являются:
Одной из главных задач при выборе режимов резания является обеспечение требуемого качества изготовляемых изделий при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости как процесса обработки заготовки в целом, так и выполнения технологической операции (перехода).
Выбор величин элементов резания начинают с определения глубины резания.
Расчет режимов резания при точения
Глубину резания при точении цилиндрической поверхности определяют по формуле:
t = (D – d)/2,
где d – диаметр обработанной цилиндрической поверхности заготовки, мм;
D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм.
При расчете подачи s: при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки.
Максимальные величины подач при точении стали 45, допустимые прочностью пластины из твердого сплава, приведены. Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца.
Скорость резания V, при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:
[ м/мин],
где – коэффициент, зависящий от материала инструмента, обрабатываемого материала, вида обработки и характера [15, ст. 269, табл. 17];
Т=30 – 60мин – стойкость режущего инструмента;
х, у,m – показатели степени приведены в [15, ст.269, табл.17]
– произведение ряда коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки, состояния поверхности, материала инструмента.
Значения данных коэффициентов приведены в справочнике:
[15, ст.262, табл. 2]; [15, ст.263, табл. 5]; [15, ст.263, табл. 6];
По выбранной скорости резания определяем частоту вращения шпинделя:
, [об/мин]
Полученную расчетную величину частоты вращения шпинделя сравниваем с табличным показателем, если она входит в диапазон табличных данных по выбранному станку, следовательно, станок выбран, верно, и сможет обеспечить необходимую частоту вращения шпинделя.
После расчета и уточнения числа оборотов двигателя необходимо рассчитать действительную скорость резания:
[ м/мин]
. При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении составляющие силы резания рассчитывают по формуле:
x, y, n- коэфициенты зависящие от обрабатываемого материала [15, ст. 273, табл. 22] ;
поправочный коэффициент/
Численные значения поправочного коэффициента Кр приведены в [15, ст. 264, 265, 275, табл. 9, 10, 23];
После вычисления силы резания необходимо определить мощность резания, которая вычисляется по формуле:
х ,
где – кпд станка (по паспорту станка).
Потребляемая мощность, для резания, полученная при расчетах, не должна превышать табличного значению мощности станка. Допускается перегрузка не более 10%. При недостаточной мощности привода станка необходимо в первую очередь уменьшить глубину резания.
Расчет режимов резания для фрезерования
К режиму резания при фрезеровании относят скорость резания V, м/мин; подачу S, мм/об; глубину резания t, мм; ширину фрезерования В, мм.
Глубина фрезерования t и ширина фрезерования В – понятия, связанные с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании. Во всех видах фрезерования, за исключением торцевого, t определяет продолжительность контакта зуба фрезы с заготовкой. Обычно глубина резания составляет 2...6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой. При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0,75...2 мм. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей Ra = 2…0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.
При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами ГОСТ 22086 – 76. При глубине резания, большей 3...4 мм, применяют фрезы с шести –, пяти – и четырехгранными пластинами. При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:
– черновое фрезерование – Ra = 12,5...6,3 мкм
– чистовое фрезерование – Ra = 3,2...1,6 мкм
– тонкое фрезерование – Ra = 0,8...0,4 мкм
Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Ширина фрезерования В определяет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании.
Подача при фрезеровании находятся по формуле:
где – частота вращения фрезы, об/мин;
– число зубьев фрезы;
подача при черновом фрезеровании. Необходимые данные приведены в справочнике [15, ст. 283 – 286, табл. 33 – 38.]
Скорость резания – окружная скорость фрезы расчитывается по формуле:
Значения коэффициента и показателей степени приведены в [15, ст. 286, табл.39], а периода стойкости Т – стойкость режущего инструмента в [15, ст. 290, табл.40].
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, рассчитывается аналогично процессу точения.
Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила находится по формуле:
Pz=10∙Cp∙tx∙szy∙Bn∙zDq∙nw∙KMp,, Н
где – число зубьев фрезы;
п – частота вращении фрезы, об/мин.
– коэффициент показателей степени скорости резания при фрезеровании и степени приведены в [15, ст. 291 табл. 41];
– поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [15, ст. 264, табл. 9];
Крутящий момент расчитывается:
Мкр=Pz∙D2∙100, Н
где – диаметр фрезы.
Эффективная мощность резания находится по формуле:
При проверке мощности привода станка, необходимо, чтобы . Если это условие выполняется, то станок выбран, верно и обработка возможна.
Расчет режимов резания для сверления
Глубина резания. При сверлении глубина резания t = 0,5D, при рассверливании, зенкеровании и развертывании t = 0, 5(D — d)
где D и d – диаметр сверла и диаметр отверстия в детали соответственно.
Подача. При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [7,ст.277, табл. 25]. При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.
Подачи при зенкеровании приведены в [15,ст.277, табл. 26], а при развертывании в [15, ст.277, табл. 27].
Скорость резания. Скорость резания, м/мин. при сверлении рассчитывается:
а при рассверливании, зенкеровании, развертывании:
,
где и показатели степеней приведены в [15,ст.278, табл. 28];
– диаметр сверла;
– стойкость режущего инструмента в [15,ст.279, табл. 30];
t – глубина резания;
s – подача;
– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяется по [15,ст.161, табл. 1 – 4]; [15,ст. 263, табл. 6];[15,ст. 280, табл. 31].
Крутящий момент, Нм, и осевую силу, Н, рассчитывают по формуле:
при сверлении
при рассверливании и зенкеровании
Значения коэффициентов СM и СР и показатели степени приведены в [15,ст. 281, табл. 32]; коэффициент, учитывающий фактические условия обработки зависящий от материала обрабатываемой заготовки определяется:
Значение приведены в [7,ст. 264, табл. 9]
Мощность резания, кВт, определяется по формуле:
где n – частота вращения инструмента или заготовки, об/мин:
Полученная расчетная мощность резания должна быть меньше табличной мощности станка.
Расчет режимов резания при шлифовании
Разработку режима резания при шлифовании начинают с установления характеристики инструмента.
Основные параметры резания при шлифовании:
Вышеперечисленные параметры приведены в [15,ст. 301, табл. 55]
Эффективная мощность, кВт, при шлифовании периферией круга с продольной подачей:
при врезном шлифовании периферией круга:
при шлифовании торцом круга:
где – диаметр шлифования, мм;
– ширина шлифования, мм;
– значение коэффициента и показатели степеней в формулах приведены в [15,ст. 303, табл. 56].
Расчетная эффективная мощность должна быть меньше табличной мощности станка.
Расчет режимов резания для зубонарезания
Нарезание колес червячными фрезами. При этом методе скорость резания представляет собой окружную скорость червячной фрезы:
м/мин,
где D – диаметр фрезы, мм
При зубонарезании червячными фрезами, оснащенными твердым сплавом, скорость резания повышается примерно в 2 – 3 раза.
Среднее значение подачи на зубофрезерных станков при черновом нарезании зубьев зубчатых колес определяется по формуле:
где ккоэффициент, определяется в зависимости от обрабатываемого материала;
z – число зубьев нарезаемого колеса;
т – модуль.
Зубодолблеиие. Скорость резания характеризуется скоростью поступательного рабочего хода долбяка:
, м/мин,
где L – длина хода долбяка, мм;
nДХ – число двойных ходов долбяка в минуту;
Скорость резания при чистовом нарезании зубьев долбяками из быстрорежущей стали по стали и чугуну в среднем составляет 30...35 м/мин.
6. Расчет технической нормы времени
Техническая норма времени на обработку заготовки является одной из основных параметров для расчета стоимости изготовления детали, числа производственного оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства[8].
Нормирование – установление технически обоснованных норм времени.
Техническая норма времени – время необходимое для выполнения технологической операции в определенных организационно технических условиях производства.
Норма штучного времени – норма выполнения одной штуки.
Основное технологическое время – время, непосредственно затраченное для каждого технологического перехода.
Вспомогательное время – время на установку детали, установку инструмента, измерения.
Различают три метода нормирования:
При первом методе длительность операции устанавливают расчетным путем на основе анализа последовательности и содержания действий рабочего и станка.
При втором методе норму времени определяют приближенно, по укрупненным типовым нормативам. Его применяют в единичном и мелкосерийном производствах.
При третьем методе норму времени устанавливают на основе хронометража.
Наиболее обоснованным является первый метод, согласно которому норма времени, независимо от типа станка и метода обработки определяется по формуле:
Тшт= То+ ТВ+ ТТЕХ+ ТОРГ+ТП,
где Тшт – штучное время на выполнение одной операции, мин;
То – основное (технологическое) время, мин,определяется [2, ст. 146];
ТВ – вспомогательное время, мин;
ТТЕХ = 6%×ТО - время технического обслуживания рабочего места, мин;
ТОГР = 8%×ТО – время организационного обслуживания рабочего места, мин;
ТП = 2,5%×ТО – время перерывов работы, мин.
В условиях серийного производства дополнительно рассчитывается штучно – калькуляционное время (Тшк):
n
где – подготовительно – заключительное время, мин;
– число деталей в партии, шт.
Нормы времени определяют в такой последовательности:
ТВСП=ТКОНТР+ Т УСТ.ИНТР.+ Т ЗАКР.ЗАГ.,
где ТКОНТР – время на контроль размеров детали;
Т УСТ.ИНТР.– время на установку инструмента;
Т ЗАКР.ЗАГ.– время на закрепление заготовки.
Т ОП= Т О+Т ВСП;
После нахождения норм времени полученные данные заносятся в таблицу.
6. Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка (ПЗ) к курсовому проекту оформляется в соответствии с общими требованиями к текстовым документам по ГОСТ 2.105 – 95 и ГОСТ 7.32 – 2001. Текстовую часть необходимо оформить на бланках формата А4 с рамками и основной надписью.
Общее содержание пояснительной записки должно соответствовать формулировке задания, т. е. она должна состоять из расчетов, выполненных по проекту, с необходимыми обоснованиями и пояснениями по принятым решениям.
В пояснительной записке материал должен быть изложен в логической последовательности, достаточно убедительно и аргументировано, с необходимыми иллюстрациями (схемы, таблицы, графики) и расчетами.
Таким образом, пояснительная записка должна содержать все выше указанные этапы выполнения курсовой работы.
Текст ПЗ делится на разделы, подразделы и пункты с соответствующей нумерацией.
Нумерация страниц должна быть сплошной: на первой странице располагается титульный лист, на второй – задание на курсовая работа, на третьей – содержание и т. д. Нумерация страниц начинается с третьей страницы.
В ПЗ обязателен "Список литературы", который должен включать все использованные источники в порядке следования ссылок в тексте; он оформляется с соблюдением требований ГОСТ 7.1 – 2003.
2. Оформление технологической документации
Техническая документация (ТД) – это подробное описание производственного процесса, включающее в себя основные характеристики, способ изготовления, контрольные точки и методы контроля. Техническая документация помогает организациям наглядно продемонстрировать и проследить правильность хода процесса, своевременно выявить отклонения или сбои и предупредить выпуск некачественной продукции.
Технологическая документации должна соответствовать требованиям ЕСТД на бланках соответствующих форм в виде альбома, включающего:
Бланки форм приведены в приложении Е.
Маршрутная карта – документ, содержащий описание технологического процесса изготовления изделия, включая контроль и перемещение по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальны и трудовых нормативах.
Операционная карта – описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения. Операционные карты заполняются на все операции механической обработки.
Операционные эскизы выполняются на карте эскизов. На операционном эскизе заготовку показывают в том состоянии, которое она приобретает в результате выполнения заданной операции.
На эскизе указывают необходимые данные для выполнения операций и для технического контроля:
Технологические требования указывают на свободном поле эскиза справа от изображения или над ним. Необходимое количество изображений (видов, разрезов, сечений) должно быть минимально достаточным для наглядного и ясного представления обрабатываемых поверхностей, постановки размеров, технологических баз и зажимных усилий.
Все размеры обрабатываемых поверхностей нумеруют арабскими цифрами в направлении движения часовой стрелки.
На операционном эскизе должны быть показаны все режущие инструменты.
3. Выполнение графической части проекта
Графическая часть проекта состоит из чертежей детали, эскизов заготовки и корт наладки.
На листе с эскизом заготовки необходимо начертить заготовку с проставленными на ней основными размерами, указать твердость материала.
Требования к листу карты наладки
Карта наладки является основным документом для наладчика станка при подготовке станка к работе, для комплектовщика и настройщика инструмента вне станка при подборе инструмента.
На карте наладок показываются: обрабатываемая деталь, установочно – зажимное приспособление, режущий инструмент. Обрабатываемая деталь изображается в положении, которое она занимает на станке в процессе обработки. Также над деталью указывается номер операции, обрабатываемая поверхность (например: точить торец) и выбранный режущий инструмент. Указываются все полученные на данной операции размеры с числовыми значениями предельных отклонений и шероховатости поверхности, наладочные размеры и таблица с режимами резания.
Режущий инструмент вычерчивается в конце рабочего хода. Обрабатываемые поверхности выделяются красными линиями, указываются стрелками вращение инструмента или детали и направление движения режущего инструмента.
Карта наладки состоит из графической части и таблицы. В графической части изображаются обрабатываемая деталь после обработка на данной операции (установке), схема закрепления заготовки на станке и схема размещения инструментов, размеры и шероховатость обрабатываемых поверхностей; даются графическое изображение траектории перемещения инструмента.
В табличной части приводятся данные о: глубине резания, скорость резания, частота вращения заготовки и сила резания.
Все чертежи выполняются по общим правилам ЕСКД, черным карандашом или при помощи компьютерных программ, предназначенных для проектирования, с последующей печатью чертежа.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 263.