МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное бюджетное учреждение Калининградской области профессиональная образовательная организация «Гусевский политехнический техникум»
Курсовая работа
На тему: «Разработка технологического процесса изготовления детали «Вставка» на станках с программным управлением»
Работу выполнила: Кригер А.В.
Руководитель работы: Емельянов С.Н.
Гусев 2014
Содержание
Введение
. Общая часть
.1Описание конструкции детали
.2Требования, предъявляемые к материалу заготовки
.3Анализ производственной программы и выбор типа производства
.Технологическая часть
.1Разработка операционного технологического процесса
.2Выбор режущего и мерительного инструмента
.3Расчет режимов резания
.4Характеристика оборудования
.5Разработка управляющей программы
.6Циклограммы движения инструментов
.7Симуляция в 3D
.Охрана труда
Заключение
Список используемой литературы
Введение
На сегодняшний день практически каждое предприятие, занимающееся механической обработкой, имеет в своем распоряжении станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ выполняют все те же функции, что и обычные станки с ручным управлением, однако, перемещения исполнительных органов этих станков Управляются электроникой. Первым очевидным плюсом от использования станков с ЧПУ является более высокий уровень автоматизации производства. Случаи вмешательства оператора станка в процессе изготовления детали сведены к минимуму. Станки с ЧПУ могут работать практически автономно, день за днем, неделя за неделей, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством. При этом, главной заботой станочника-оператора является в основном подготовительно-заключительные операции: установка и снятие детали, наладка инструмента и т.п. В результате один работник может обслуживать сразу несколько станков.
Вторым преимуществом является производственная гибкость. Это значит, что для обработки разных деталей нужно всего лишь заменить программу. А уже проверенная и отработанная программа может быть использована в любой момент и любое число раз.
Третьим плюсом является высокая точность и повторяемость обработки. По одной и той же программе вы сможете изготовить с требуемым качеством тысячи практически идентичных деталей. Ну и наконец, числовое программное управление позволяет обрабатывать такие детали, которые невозможно изготовить на обычном оборудовании. Это детали со сложной пространственной формой, например, штампы и пресс-формы. Сама методика работы по программе позволяет более точно предсказывать время обработки некоторых партий деталей и соответственно более полно загружать оборудование.
1. Общая часть
.1 Описание конструкции детали
Деталь «Вставка» представляет собой тело вращения. Имеется 2 соосных отверстия. В одном из отверстий нарезана резьба М27х2 - 7Н для крепления сопрягаемых отверстий.
.2Требования, предъявляемые к материалу заготовки
Деталь «Вставка» изготавливается из конструкционной стали - сталь 35 ГОСТ 1050-84. Этот материал широко используется в машиностроении. Из него изготавливают: коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие подвергаемые поверхностной термообработки детали, от которых требуется повышенная прочность. Он хорошо обрабатывается резанием, подвергается различным видам термической обработки.
Химический состав стали приводим в таблице.
Таблица 1 - Химический состав стали
С %Si %Mn %Cr %S %P %Cu %As %Ni %0.32-0.40.17-0.370.5-0.8До 0.25До 0.04До 0.035До 0.25До 0.08До 0.25
Таблица 2 - Механические свойства стали
Пердел прочности, вПредел текучести, mОтносительное удлинение, Относительное сужение, Твердость, НВМпаМпа%%-5303002248
1.3 Анализ производственной программы и выбор типа производства
Выбор типа производства основывается на годовом выпуске деталей и массе детали. Годовой выпуск деталей - 10 штук. Для того, чтобы определить массу заготовки построим описанную фигуру. Для деталей тел вращения описанной фигурой является цилиндр. Определим размеры этого цилиндра. Для этого определим припуски на токарную обработку по справочнику:
Черновое точение - 4 мм [1.133].
Чистовое точение - 1.5 мм [1.133].
Следовательно, диаметр цилиндра равен:
+4+1.5=45.5 мм
В качестве заготовки берем пруток 45 мм
Определим длину заготовки L:
L=L1+L2+L3, (1)
Где L1- длина детали «Вставка»;
L2- ширина отрезного резца (5 мм);
L3- величина на торцевание детали (1 мм).
L= 40+5+1= 46 мм
Чтобы определить массу заготовки, определим объем по формуле:
Vзаг=((п*D2)/4)*L, (2)
где D- диаметр заготовки;
L-длина заготовки.
Vзаг=((3.14*452)/4)*46=73122.75 мм3
Определим массу заготовки по формуле:
Мз=(y*Vзаг)/1000000 (3)
где y - удельный вес стали 7.9 г/см3
Мз=7.9*73122.75/1000000=0.5777 кг
Определим массу детали, используя ранее приведенные формулы (2) и (3).
Для этого разобьем деталь на элементарные геометрические фигуры(цилиндры)
V1=(3.14*402)/4*40=50240 мм3
M1=7.9*50240/1000000=0.3969 кг
V2=(3.14*162)/4*30=6028.8 мм3
M2=7.9*6028.8/1000000=0.04763 кг
V3=(3.14*272)/4*10=5722.65 мм3
M3=7.9*5722.65/1000000=0.04521 кг
Масса детали «Вставка»
деталь вставка заготовка резание
Mд=M1-M2-M3
Mд=0.3969-0.04763-0.04521=0.30406 кг
Коэффициент использования металла определяется по формуле:
Ku=Mд/Mз,
где М3 - масса заготовки;
Мд - масса детали.
Кu=0.30406/0.5777=0.52633 (52.6%)
Используя ниже приведенную таблицу, определим что тип производства - единичный.
Таблица 3 - Тип производства
Масса детали, (кг.)Величина годовой программы выпуска деталей, (в штуках)единичноеМелко серийноесерийноеКрупно серийноемассовое<1<1010-20001500-100тыс.15000-2000002000001-2.5<1010-10001тыс.-50тыс.50000-1000001000002.5-5<1010-500500-35тыс.35000-75000750005-10<1010-300300-25тыс.20000-5000050000
Деталь «Вставка» будем изготавливать для единичного производства. Единичное производство характеризуется штучным (или небольшими партиями) выпуском деталей и носит прерывистый характер. Также характеризуется применением универсального оборудования. Использование станков с ЧПУ позволяет быстро их переналаживать и более широко использовать их возможности. Для работы на станках с ЧПУ требуются операторы и программисты достаточно высокой квалификации. Для предварительного определения типа производства используем годовой объём выпуска деталей и массу детали.
2.Технологическая часть
.1Разработка операционного технологического процесса
Разработка операционного технологического процесса.
.Торцевать деталь
.Точить с 45 до 41.5 на длину 45 мм предварительно (начерно) i=1
.Точить с 41.5 до 40 на длину 45 мм начисто i=1
.Сверлить отверстие 16 на длину 45 мм
.Расточить с 16 до 27 на длину 10 мм
.Нарезать внутреннюю резьбу М27х2 в цикле 95
.Отрезать деталь
.2Выбор режущего и мерительного инструмента
Определим для каждого перехода необходимый режущий и мерительный инструмент по ГОСТам. Выбранный инструмент покажем в виде таблицы.
Таблица 4 - Режущий и мерительный инструмент
Наименование операцииРежущий инструментМерительный инструмент005токарная1)Резец (проходной-упорный) 2103-1104 Т15К6 ГОСТ 18879-73 2)Сверло (центровочное) 16 2317-0118 ГОСТ 14952-75 3)Резец (расточной) 2130-0305-Т5К10 ГОСТ 18884-73 4)Резьбовой резец ГОСТ 18879-73 5)Резец (отрезной) 2130-0305 Т5К10 ГОСТ 18884-73Штангенциркуль ШЦ-I-125-0.1 ГОСТ 164-80 линейка 0-200
2.3Расчеты режимов резания
Определим подачу F на черновое точение по справочнику.
Определим глубину резания t по формуле:
t=(Dз-Dд)/(2*i), (6)
где Dз- диаметр заготовки;
Dд-диаметр заготовки с припуском на чистовое точение;
i-число проходов.
t=(45-41.5)/2*1=3.5/2=1.75 мм
Следовательно, F=0.4-0.5 мм/об
Выбираем F=0.4 мм/об
Определим по справочнику табличную скорость резания для чернового точения [1.137].
Vтаб=198 м/мин.
Определим расчетную скорость по формуле:
Vрасч=Vтаб*К1*К2*К3*К4*К5, (7)
где К1- поправочный коэффициент на стойкость резца;
К2- поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;
К3- поправочный коэффициент на состояние обрабатываемой поверхности;
К4- поправочный коэффициент на материал резца;
К5- поправочный коэффициент на геометрию резца.
К1- стойкость инструмента -60 мин, К1=1
К2- в=530 МПа, К2=1.35
К3- поверхность без корки, К3=1
К4- резец Т15К6, К4=1
К5-=90о , К5=0.81
Vрасч=198*1*1.35*1*1*0.81=216.5 м/мин
Определим скорость вращения шпинделя по формуле:
S=(1000*Vрасч)/(), (8)
где D - диаметр заготовки.
S=(216.5*1000)/(3.14*45)=1532.2 об/мин.
Определим основное или машинное время по формуле:
T0=(Lpx/(S*F))*i, (9)
где Lpx- длина рабочего хода инструмента
Lpx=L1+ L2+L3, (10)
где L1 - длина врезания инструмента;
L2 - длина обработки;
L3 - длина перебега инструмента.
Lpx=1+40+5=46
T0=46/1532.2/0.4*1=0.07506 мин.
.4Характеристика оборудования
Станок токарный Turn 355Win NC-64.
Наибольший диаметр обрабатываемой детали - 400 мм.
Мощность электродвигателя - 11кВт
Перемещение по оси Z 300 мм
Перемещение по оси X 400 мм
Частота вращения шпинделя 200-6000 об/мин.
Позиции инструмента 10
рис. 1 - Схема работы станка с ЧПУ
.Система ЧПУ
.Двигатель постоянного тока
.Ходовой винт
.Рабочий стол
.Датчик обратной связи (слежения)
.Контроллер
Принцип взаимодействия элементов.
Система ЧПУ обрабатывает программу и предает данные на электропривода. Электропривода преобразовывают электрический импульс в механическое движение, это осуществляется двигателями. К двигателю прикреплен ходовой винт, который перемещает стол станка. Датчик контролирует движение и передает данные на контроллер. Далее сигнал передаётся в систему ЧПУ и обрабатывается следующий сигнал.
2.5Разработка управляющей программы
В программе задействованы инструменты:
·Т1- проходной резец;
·Т2- сверло диаметром 15 мм;
·Т3- расточной резец (борштанга);
·Т4- внутренний резьбовой резец NVR10-2 LH;
·Т5- отрезной резец.
рис.2 - заготовка для детали «Вставка»
Управляющая программа на деталь «Вставка»G0 X50 Z50 отвод инструмента на безопасное расстояниеD1 смена позиции инструментаM4 выбор оборотовX41 Z0 F1 подвод инструмента к деталиF0.07 торцевание деталиF1 подъём резцаF0.07 проточкаF1 отводотводD1 смена позиции инструментаM3 Выбор оборотов (правое вращение)X0 Z5 F1 подвод к деталиF0.07 сверлениеF1 Отводотвод на безопасное расстояниеD1 смена позиции инструментаM4 выбор оборотовX20 Z5 F1 подвод к деталиF0.07 растачиваниеF1 отводотводподводF0.07 растачиваниеF1 отводF1 отвод на безопасное расстояние
T4 D1 смена позиции инструмента
S200 M4 выбор оборотов
G1 X27 Z2 F2 подвод инструмента
CYCLE97(2,,2,-10,27,27,0, нарезание внутренней резьбы М27х2
,1.2,0,-180,0,11,1,2,1,0)
G1 X10 Z50 F1 отвод на безопасное расстояние
T5 D1 смена позиции инструментаX45 Z-40 F1 подводF0.07 отрезание деталиF1 отводотвод на безопасное расстояниеконец программы
рис. 3 - Цикл 97 резьбонарезание детали «Вставка»
2.6 Циклограмма токарной операции детали «Вставка»
рис. 4 - Циклограмма токарной операции детали «Вставка»
2.7 Симуляция в 3D
рис.5 - Симуляция в 3D
3. Охрана труда
Расследование несчастных случае на производстве.
Несчастные случаи, происшедшие на производстве, расследуются в соответствии с Положением о расследовании и учете несчастных случаев на производстве, утвержденным Постановлением Президента РФ от 11 марта 1999г. № 279. Такое расследование может быть достаточно сложным, поскольку интересы пострадавшего и работодателя часто не совпадают.
Выше названное Положение устанавливает порядок расследования и учета несчастных случаев на производстве, обязательный для всех организаций независимо от их организационно-правовой формы, также для лиц, занимающихся предпринимательской деятельностью без образования юридического лица и использующих наемный труд (далее - индивидуальные предприниматели). В соответствии с указанным Положением должны быть расследованы и учтены несчастные случаи, происшедшие на производстве с работниками и другими лицами (далее работники) при выполнении ими трудовых обязанностей и работы по заданию организации или индивидуального предпринимателя, в том числе подлежащими обязательному социальному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.
К работникам относятся:
vГраждане, выполняющие работу:
по трудовому договору (контракту);
гражданско-правовому договору.
vСтуденты образовательных учреждений высшего и среднего профессионального образования;
vУчащиеся образовательных учреждений:
среднего и начального профессионального образования;
основного общего образования (при прохождении производственной практики в организациях);
vЛица, осужденные к лишению свободы и привлекаемые к труду администрацией организации;
vДругие лица, участвующие в производственной деятельности организации или индивидуального предпринимателя.
Несчастный случай на производстве является страховым случаем, если он произошел с работником, подлежащим обязательному социальному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний.
Заключение
Усилия специалистов многих отраслей науки направлены на разработку новых материалов и совершенствование существующих. В результате появление новых материалов появляются новые технологии. Знание материалов, их свойств, характеристик и особенностей необходимо для их правильного и эффективного применения, чтобы используя качественный материал и соответствующие этим материалам технологии, получать качественные изделия и качественно выполнять работы в соответствии с современными требованиями.
Станки с ЧПУ стоят дорого и требуют больших затрат на установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее, их высокая производительность легко может перекрыть все затраты при грамотном использовании и соответствующих объемах производства.
Список источников и литературы
1Багдасарова Т.А. Токарь-универсал.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С.320
Вереина Л.И. Справочник токаря.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С.448
Денежный П.М., Стискин Г.М. Токарное дело.- М.: Высшая школа,1979.-С.240
Зацев С.А. «и др.». Допуски посадки и технические измерения в машиностроении.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С.240
Куликов О.Н. Охрана труда в металлообрабатывающей промышленности.- М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С.144
Скороходов Е.А. «и др.». Общетехнический справочник.- М.: Машиностроение, 1989.-С.512