Усовершенствование технологического процесса механической обработки детали "Стакан" (стр. 7 из 13)
Определяем усилие зажима по следующей формуле:
(34)Где k – коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку и вводят при вычислении зажимного усилия для обеспечения надежного закрепления.
(35)Где k0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса, допускающий возникновение в процессе обработки каких-либо неучтенных случайных факторов;
k1 = 1 – коэффициент учитывающий состояние обрабатываемых поверхностей заготовки;
k2 = 1,2 – коэффициент учитывающий увеличение сил резания, Вследствие затупления режущего инструмента;
k3 = 1 – коэффициент учитывающий увеличения силы резания при прерывистом резании;
k4 = 1,3 – коэффициент учитывающий непостоянство зажимного усилия, прикладываемого к заготовке, вследствие конструктивных особенностей привода приспособления;
k5 = 1 – коэффициент характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма;
k6 = 1,5 – коэффициент учитывающий наличие моментов, стремящихся развернуть заготовку.
. 
(кгс);Определяем усилие, создаваемое винтовым зажимом:
(36)Где l0 – расстояние от оси до точки приложения силы, l0 =44 мм
H – высота направляющей части,H = 50 мм;
f – коэффициент трения определяется качеством контактируемых поверхностей, принимаем f = 0,18;
q – сопротивление пружины, принимаем q = 3 кгс
(кгс).По известной силе зажима табличным путем назначаем резьбу винта М16 с шагом Р = 2 мм; d1 = 13,835 мм; d2 =14,701 мм.
Где d1 – внутренний диаметр резьбы,
d2 – средний диаметр резьбы,
Р – шаг резьбы.
3.2 Проектирование и расчет режущего инструмента
Для обработки фрезерованием паза на детали “Стакан” 2А38.02.038 на горизонтально-расточном станке ИР-500ПМФ4, была спроектирована специальная концевая фреза, используемая на операции 0060 технологического процесса изготовления детали.
Спроектированный инструмент имеет следующие конструктивные особенности:
По способу установки на станке фреза является хвостовой, т.е. для базирования и закрепления инструмента, а также передачи осевой силы и крутящего момента, служит конический хвостовик, выполненный в виде конуса Морзе 3 ГОСТ 25557-82. Коническая поверхность хвостовика является технологической базой режущего инструмента, в связи с этим требуется обеспечение высокого качества ее обработки.
Для обеспечения надежного крепления режущего инструмента в шпинделе станка посредством затяжки шомполом, служит резьбовое отверстие М12, выполненное в хвостовике на длину 30 мм.
По конструкции фреза является сборной: корпус изготовлен из конструкционной стали 50 ГОСТ 1050-88, режущая часть выполнена из быстрорежущей стали Р6М5. Соединение происходит посредством стыковой сварки.
Представленная конструкция является достаточно технологичной, т.к. применение сварных конструкций режущего инструмента позволяет за счет экономии инструментальных материалов расширять номенклатуру режущего инструмента, оснащенного пластинками из дефицитных инструментальных материалов и сплавов, и обеспечивать повышение производительности процессов обработки металлов резанием, т.е. решать одну из основных задач машиностроения.
По материалу режущей части фреза относится к группе быстрорежущих инструментов.
Быстрорежущие стали обладают высокими вторичной твердостью, износостойкостью, красностойкостью, прочностью и вязкостью, что обеспечивает высокую работоспособность инструмента, изготовленного из них, и его способность выдерживать большие силовые и тепловые нагрузки.
3.2.1 Определение геометрических параметров фрезы
Остро заточенная форма зубьев фрезы наиболее распространенная и достаточно технологичная в изготовлении, достаточно универсальная, с точки зрения доработки ее геометрии при перезаточке во время эксплуатации под различные условия обработки.
Прочность зуба обеспечивается углом y=45…50°, Для хвостовых фрез принимается угол y =35°...40°.
Передний угол γ=0…10º в зависимости от свойств обрабатываемого материала; принимаем γ=10º (максимальное значение угла γ облегчает условия врезания в заготовку и деформацию стружки).
Задний угол α предназначен для снижения трения задней поверхности зуба об обрабатываемую поверхность. В зависимости от типа фрезы и обрабатываемого материала угол α назначают в пределах 6…30º. Принимаем α1=16º, α2=35º.
Наличие фаски f упрочняет зуб и служит для восстановления диаметра фрезы при переточках по передней поверхности. Величина f выбирается в пределах 0,5…1 мм, принимаем f=1 мм.
Рис. 5. Геометрические параметры фрезы.
Диаметр фрезы является одним из важнейших элементов, влияющих на процесс фрезерования. Диаметр фрезы назначается конструктивно из условия:
, мм.Где Dфр – диаметр фрезы, мм;
dм – диаметр под шомпол, мм.
(мм).С увеличением диаметра фрезы наблюдается следующее:
- уменьшается толщина срезаемого слоя, отделяемого зубом фрезы, увеличивается поверхность контакта зуба с материалом детали, повышается чистота обработанной поверхности, повышается стойкость фрезы;
- повышается интенсивность отвода тепла, возникающего при резании, т.к. масса металла каждого зуба больше. Кроме того, каждый зуб в течение меньшего промежутка времени находится в работе и, следовательно, воспринимает в процессе резания меньшее количество тепла;
- возможно усиление крепления фрезы, что препятствует возникновению вибраций, способствует повышению чистоты поверхности детали, повышению стойкости фрезы и использованию повышенных режимов при эксплуатации РИ.
Но, наряду с достоинствами, фрезы большого диаметра обладают и недостатками:
- повышается крутящий момент, а, следовательно, увеличивается расход энергии на фрезерование;
- увеличивается рабочая длина фрезерования из-за большой величины врезания, что снижает производительность процесса обработки;
- повышается металлоемкость конструкции и стоимость фрезы.
Основным параметром конструкции фрезы, как многолезвийного инструмента является число зубьев, которое оказывает прямое влияние на производительность труда, на сам процесс фрезерования и на потребляемую при резании мощность.
Упрощенно число зубьев концевой фрезы определяется из соотношения:
; (37) 
.Принимаю z=6.
Распределение зубьев по окружности равномерно. Окружной шаг зубьев рассчитывается по формуле:
; (38) 
.3.3 Проектирование и расчет специального мерительного инструмента
Специальный мерительный инструмент спроектирован для операции 0050 программная и предназначен для комплексного контроля размеров детали. Он применяется совместно с калибрами-пробками.
Калибр состоит из следующих основных деталей:
- угольник;
- основание;
- стойка (2 шт.);
- втулка;
- планка (2 шт.).
Принцип работы данного калибра заключается в следующем:
- деталь устанавливается на угольник, 3 планки и между четырьмя базовыми стойками по размеру 38, закрепленными на основании.
Контроль позиционного допуска осей четырех отверстий Ø14H8 производится пробкой ТМТ 000.305.000 направляемой через 4 втулки, установленные на основании.
Контроль допуска симметричности отверстия Ø33H14 производится пробкой ТМТ 000.312.000, направляемой по стойке, находящейся также на основании.
Применение данного калибра дает возможность сократить долю вспомогательного времени и возможность выбраковки негодных деталей.
4. Экономическая часть
4.1 Выбор базового варианта для сравнения
Экономическая эффективность внедрения в производство нового технологического процесса машинной обработки детали определяется путем сравнения и анализа ряда технико-экономических показателей проектного варианта и принятого за базу (чаще всего заводского действующего варианта). При совершенствовании существующего на предприятии технологического процесса за базу принимается именно он. Кроме того необходимо выдержать следующие условия сопоставимости: одни и те же требования к качеству продукции; один объем выпуска продукции (вести расчет на программу выпуска завода); одинаковые условия по режиму работы; сходные условия труда и техники безопасности, обязательных для данного вида производства.
Для экономического обоснования технологического процесса необходимы исходные данные, которые приведены в таблице 4.
Таблица 4.
| № п/п | Наименование операции | Тшт-к, мин | Разряд работы | Модель оборудования | Приспособление | Режущий инструмент | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||||||
| Базовый технологический процесс | ||||||||||||
| 0110 | Программная | 0,547 | 3 | СФ30Ф3 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0120 | Фрезерная | 0,375 | 3 | 6М82Г | Фрезерное спец. | Комплект фрез (спец.) | ||||||
| 0130 | Фрезерная | 0,296 | 3 | ФАС184 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0140 | Шлифовальная | 0,211 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0150 | Шлифовальная | 0,198 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0160 | Фрезерная | 0,375 | 3 | 6М82Г | Фрезерное спец. | Комплект фрез (спец.) | ||||||
| 0170 | Шлифовальная | 0,625 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0175 | Шлифовальная | 0,535 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0180 | Шлифовальная | 0,621 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0185 | Шлифовальная | 0,544 | 4 | 30540 | Шлиф. спец. | Шлиф. круг | ||||||
| 0190 | Программная | 5,3485 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.) - 3 шт; Сверло (спец.); Сверло (унив.) - 2 шт; Развертка (унив.); Зенковка (унив.) | ||||||
| 0194 | Программная | 13,05 | 5 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.) - 2 шт; Фреза концевая (спец.); Сверло (унив.) - 5 шт; Развертка (унив.); Развертка (спец.); Зенкер (спец.) - 4 шт | ||||||
| 0195 | Фрезерная | 0,375 | 3 | 6Р12 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (спец.) | ||||||
| 0198 | Программная | 12,51 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.) - 3 шт; Фреза концевая (спец.) Сверло (унив.) | ||||||
| 0210 | Фрезерная | 0,349 | 3 | 6Р12 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0220 | Фрезерная | 0,388 | 3 | 6Р12 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0230 | Слесарная | 0,972 | 4 | Верстак | Тиски | Напильник | ||||||
| 0350 | Сверлильная | 0,03 | 3 | 2Н118-4 | УСП | Развертка (унив.) - 2 шт; Зенкер (унив.) - 2 шт | ||||||
| 0360 | Фрезерная | 0,198 | 4 | 6Р12 | УСП Фрезерное | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0370 | Фрезерная | 0,198 | 4 | 6Р12 | УСП Фрезерное | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0380 | Фрезерная | 0,184 | 4 | 6Р12 | УСП Фрезерное | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| 0390 | Фрезерная | 0,184 | 4 | 6Р12 | УСП Фрезерное | Фреза торцевая (унив.) | ||||||
| ИТОГО: | 38,11 | - | - | - | - | |||||||
| Проектируемый технологический процесс | ||||||||||||
| 0010 | Фрезерная | 1,1 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (спец.) | ||||||
| 0020 | Программная | 2,5 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (спец.) - 2 шт | ||||||
| 0030 | Фрезерная | 1,69 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (спец.) | ||||||
| 0040 | Программная | 4,6 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза торцевая (спец.); Фреза концевая (унив.); Сверло (унив.) - 3 шт; Развертка (унив.) – 2 шт; Зенковка (унив). | ||||||
| 0050 | Программная | 15,3 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Сверло (унив.) - 5 шт; Фреза концевая (унив.) – 3 шт; Развертка (унив.); Развертка (спец.); Зенкер (спец.) – 4 шт; Зенковка (спец.) | ||||||
| 0060 | Программная | 6,07 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.); Фреза концевая (спец.); | ||||||
| 0080 | Программная | 1,3 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.) | ||||||
| 0090 | Фрезерная | 0,8 | 4 | ИР-500ПМФ4 | Фрезерное спец. | Фреза концевая (унив.) | ||||||
| ИТОГО: | 34,38 | - | - | - | - | |||||||
Штучно-калькуляционное время определяется по формуле: