Проектирование технологического процесса механической обработки корпуса сборной специальной кассетной (стр. 8 из 9)

Делаем вывод, что наиболее подходящим методом улучшения поверхностного слоя является нитроцементация. Потому что глубина улучшенного слоя при азотировании в 6–10 раз меньше, чем у нитроцементированного слоя. Азотированный слой плохо подвергается механической обработке. После процесса нитроцементации могут возникнуть поводки, но их можно исправить на последующей операции шлифования. Азотированный слой не предусмотрено обрабатывать шлифованием для устранения коробления заготовки из-за малой глубины (до 0,05 мм). А так как для нитроцементации больше подходит сталь 19ХГН, принимаем решение о замене ранее предложенной стали 38ХМА на сталь 19ХГН.

Сталь 38ХМА.

Назначение – ответственные детали общего назначения в машиностроении. Основной материал деталей, подвергаемых азотированию.

Таблица 3.8.1. Химический состав, % (ГОСТ 4543–71)

не	более
C	Si	Mn	Cr	Mo	P	S	Cu	Ni
0,35–0,42	0,17–0,37	0,35–0,65	0,90–1,30	0,20–0,30	0,025	0,025	0,30	0,30

Механические свойства (ГОСТ 4543–71)

σ_В = 980 Мпа – временное сопротивление разрыву,

σ_0,2 = 885 Мпа – условный предел текучести.

Таблица 3.8.2. Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Температура	Закалка	850 °С, масло
отпуска	σ0,2	σВ	HRC
200300400500600	1600147012701130860	1860167014201250980	6151423830

Таблица 3.8.3. Предел выносливости

σ-1, МПа	n	Термообработка
323	6·105	Закалка с высоким отпуском

Сталь 19ХГН.

Перспективная цементуемая хромомарганцовая сталь, обладающая высокой прочностью, повышенной прокаливаемостью при удовлетворительной способности к сварке и обработке резанием.

Изготовляемые детали: ведущие шестерни заднего моста, скользящая муфта коробки подач, т.е. широко применяется в автомобилестроении.

σ_Т = 930 МПа; σ_В = 1180–1520 МПа.

4. Расчет технологической оснастки

4.1 Расчет патрона цангового

Цанговый патрон предназначен для закрепления фрезы на операции 030 фрезерования пазов в корпусе.

Зажимное устройство (цанга) является центрирующим зажимом с установкой фрезы или сверла по наружной поверхности. Цанга представляет собой разрезную пружинящую втулку с конусом 7:24 по наружной поверхности. Она обеспечивает концентричность установки детали с точностью до 0,02…0,05 мм. Для инструментов различного диаметра применяется набор цанг.

Фреза Ø10 мм или сверло Ø8 мм вставляются в отверстие цанги и зажимаются за счет наворачивания накидной гайки. В этот момент цанга смещается по оси, и происходит зажатие инструмента.

Для определения усилий зажима фрезы рассчитаем силы резания при фрезерования паза для выхода стружки.

Расчет сил резания:

Рz = 10 ∙Сp∙ t^x ∙ s^y ∙ B^u ∙ z∙ Кмр, (1)

1 D^q∙ n^w

где Ср, х, у, u, q, w – значение коэффициента и показателей степени возьмем из [12]

Ср = 491; х = 1,0; у = 0,75; u = 1,1; q = 1,2; w = 0,3;

t– глубина резания, t = 30 мм;

s– подача, s = 0,05 мм/мин;

В-ширина фрезерования, В = 80 мм;

z– число зубьев, z = 4;

D– диаметр фрезы, D = 10 мм;

n– частота вращения фрезы, n = 70 об/мин;

Кмр – поправочный коэффициент,

Кмр = (σ_в / 750)ⁿ= (750 / 750)⁷⁵⁰ = 1.

Подставляя все значения в формулу (1), получаем:

Рz= 10 ∙ 491 ∙ 30^1,0 ∙ 0,05^0,75 ∙ 80^1,1 ∙ 4 ∙ 1 = 6983,1 Н.

1 10^1,3 ∙ 70^0,3

Рассчитываем силу зажима для фрезерования:

Wo = k ∙Pz ∙D∙ 1, (2)

1 d∙ μ₁

где Pz – сила резания,

D– диаметр обработки максимальный, равный 10 мм;

d– диаметр зажима, равный 10 мм;

μ₁ – коэффициент трения сопротивления прокручивания, по табл. 52 [11]

μ₁= 0,15 ÷ 0,3 для незакаленной стали;

k– коэффициент запаса;

k = k₀ · k₁ · k₂ · k₃ · k₄ · k₅;

k = 1,5 ·1· 1· 1· 1· 1,2 = 1,8.

Подставляем выбранные значения коэффициентов в формулу (2), получаем:

Wo = 1,8 ∙ 6983,1 ∙ 10 ∙ 1 = 83797,2 Н.

1 10 ∙ 0,15

4.2 Расчет цанги поворотной сверлильной головки на усилие зажима

Расчет усилия зажима цанги при сверлении ведется аналогично предыдущему расчету.

Расчет сил резания при сверлении:

Ро = 10 ∙ Сp∙ D^q∙ s^y ∙ Кр,

где значение коэффициента Ср и показателей степени приведены в табл. 32 [12]:

Ср = 68; у = 0,7; q = 1,0.

s– подача, s = 0,2 мм/мин;

D– диаметр сверла,D = 8 мм;

Кр – коэффициент, учитывающий фактическое условие обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением:

Кр = Кмр по табл [11].

Кмр = (σ_в / 750)^n,n = 0,75,

Кр = Кмр = (1500 / 750)^0,75 = 1,68.

Подставляя все значения в формулу, получаем:

Ро = 10 ∙ 68 ∙ 8^1,0 ∙ 0,2^0,7 ∙ 1,68 = 2962,3 Н.

Рассчитываем силу зажима при сверлении:

Wo = k ∙Pо ∙D∙ 1,

1 d∙ μ₁

где Pо – осевая сила резания, Ро = 2962,3 Н;

D– диаметр обработки,D = 8 мм;

d– диаметр зажима, d = 8 мм;

μ₁ – коэффициент трения сопротивления прокручивания, [11]

μ₁= 0,15 ÷ 0,3 для незакаленной стали;

k– коэффициент запаса;

k = k₀ · k₁ · k₂ · k₃ · k₄ · k₅;

k = 1,5 ·1· 1· 1· 1· 1,2 = 1,8.

Подставляем выбранные значения коэффициентов в исходную формулу, получаем:

Wo = 1,8 ∙ 2962,3 ∙ 8 ∙ 1 = 35547,6 Н.

1 8 ∙ 0,15

Таким образом, при фрезеровании цанга должна обеспечить зажим фрезы с силой 83797,2Н, а при сверлении 35547,6Н.

4.3Расчет режущего инструмента

Расчет сверла спирального.

Исходные данные:

Диаметр D =8 мм;

длина l = 50 мм;

σ_в = 1500 МПа.

1. Выбираем инструментальный материал по табл. 2, стр. 115 [Кос. т. 2] сталь Т15К6.

2. Рассчитываем рекомендуемый передний угол по формулам Ларина. Полученное значение угла округляем до целого:

3.

;

c = -5, x = +8,

= -128º.

4. Выбираем угол наклона перемычки сверла ψ = 55º и угол заборного конуса 2φ в зависимости от обрабатываемого материала:

2φ = 118º.

Рассчитаем толщину перемычки:

m = (0,1…0,2) D;

m= 1,2 мм.

Рассчитаем наименьший диаметр сверла d₀, на котором выполняют передний угол:

d₀ =

;

d₀ =

= 1,6 мм.

dср =

;

d_ср=

= 4,8 мм.

.

Угол подъема винтовой канавки ω равен:

ω =

;

ω =

;

ω = arctg3;

ω = 79,5º ≈ 80 º.

5. Рассчитаем значение переднего угла на диаметре:

d₀, D,

, .

Для d₀:

;

;

= 0,0889; = 5,65º.

Для D:

;

;

= 3,7575; = 83º.

Для

: ;

;

= 1,2966; = 58º.

Для

: ;

;