Процедура изготовления конического зубчатого колеса
Размеры, мм
/>
Операция
Содержание или наименование операции
Станок, оборудование
Оснастка
005
Отрезать заготовку
Абразивно-отрезной 8Б262
Тиски
010
Кузнечная
015
Термическая обработка
020
Подрезать торцы Æ60 Æ32 Н 7 и Æ87.66/ Æ66 предварительно. Точить поверхность Æ60 предварительно. Сверлить, зенкеровать, развернуть отверстие Æ32 Н 7 предварительно. Расточить и точить фаски.
Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141
Трех кулачковый патрон
025
Подрезать торец Æ87,66/ Æ32 Н 7. Точить поверхность Æ87,66 предварительно.
Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141
Трех кулачковы й патрон
030
Протянуть шпоночный паз В= 10 j s 9 окончательно.
Горизонтально-протяжной 7512
Жесткая опора
035
Опилить заусенцы на шпоночном пазе
Вибробункер
040
Подрезать торец Æ60/ Æ32 Н 7 предварительно, торец Æ87,66/ Æ60 и точить поверхность Æ60, Æ87,66 окончательно.
Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141
Трёхкулачковый патрон
045
Подрезать торец Æ87,66/ Æ32 Н 7 предварительно
Токарный с ПУ КТ141
Трёхкулачковый патрон.
050
Контроль
055
Строгать 35 зубьев (m= 2,5) под шлифование
Зубострогальный 5Т23В
Оправка
060
Зачистить заусеницы на зубьях
Вибробункер
065
Шлифовать торец Æ60/ Æ32 Н 7 окончательно и отверстие Æ32 Н 7 окончательно
Внутришлифовальный
Трёхкулачковый патрон
070
Шлифовать торец Æ87,66/ Æ32 Н 7 окончательно
Плоскошлифовальный 3Б740
Магнитный стол
075
Шлифовать 35 зубьев (m =2,5) окончательно
Зубошлифовальный 58П70В
Оправка
080
Промыть деталь
Моечная машина –PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
Сталь
0,5
1 — 2
То для максимально нагруженного размера получаем:
Æ 86,66 + 1,4 + 1,0 = Æ 89,06 мм;
По ГОСТ 7417 — 75 находим ближайшую большую Æ 90 мм; следовательно для изготовления детали используем припуск:
круг />
Для изготовления детали используем сталь 45 со следующими технологическими свойствами:
температура ковки, С 0: начала 1250, конца 700
свариваемость — трудно свариваемая.
способы сварки — ручная дуговая.
Необходим подогрев с последующей термообработкой.
К отпускной хрупкости не склонна.
Химический состав
C
Si
Mn
Cr
S
P
Cu
Ni
As
Не более
0,42 ¸ 0,50
0,17 ¸ 0,37
0,50 ¸ 0,80
0,25
0,04
0,035
0,25
0,25
0,08
Назначение — изготовление вал — шестерён, коленчатых и распределительных валов, шестерён, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулаков, и других нормализуемых, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется поверхностная прочность.
Оборудование и инструмент для механической обработки заготовки
Заданием предусмотрены для расчёта следующие операции:
токарная — Æ 90 до Æ 60 мм
сверлильная — Æ 32 мм
протягивание шпоночного глаза B = 10j r 9;
Согласно рекомендаций разработки “Методика расчётов режимов резания при механической обработке металлов“ (к. т. н. Моисеев В.В.) выбираем следующее оборудование:
1) Для токарной обработки токарно-винторезный станок 1М61 со следующими параметрами:
Наибольший диаметр обрабатываемой детали — 320 мм
Расстояние между центрами 1000 мм
Число ступеней частот вращения шпинделя 24
Частота вращения шпинделя 12,5 — 1600 об/мин
Число ступеней подач суппорта 24 подача суппорта:
продольная — 0,08 — 1,9 мм/об
поперечная — 0,04 -0,95 мм/об
Мощность главного электро двигателя — 4 квт
КПД станка — 0,75
Наибольшая сила подачи механизма подачи — 150 кг-с.
В качестве режущего инструмента для токарной обработки используем токарный проходной резец, прямой, правый.
Материал рабочей части — твердый сплав Т5К10, материал корпуса резца — сталь 45, сечение корпуса резца (державки):
B ´H = 16 ´25мм
длинна резца — 150 мм
Геометрические параметры:
j = 60 0 g 1 = — 5 0 a = 12 0 ¦ = 0,6мм R = 6 мм
j 1 = 15 0 g = 15 0 t = 0 0 B = 2,5мм r = 1мм
Форма передней поверхности — радиусная с фаской
В качестве дополнительной оснастки для токарной обработки выбираем:
а) патрон самоцентрирующийся трех кулачковый по
ГОСТ 2675 — 80; 7100 — 0005;
б) оправку с разрезными цангами по
ГОСТ 31. 1066.02 — 85; 7112 — 1458;
2). Для сверления — вертикальносверильный станок 2Н135 со следующими параметрами:
наибольший условный диаметр сверления — 35 мм
вертикальное перемещение сверлильной головки — 250 мм
число ступеней частоты вращения шпинделя — 12
частота вращения шпинделя — 31,5 — 1400 об/мин число ступеней подач — 9
подача шпинделя — 0,1 ¸ 1,6 мм/об
крутящий момент на шпинделе — 40 кг-с/м
наибольшая допустимая сила подачи — 1500 кг-с
мощность электродвигателя — 4 квт
КПД станка — 0,8;
В качестве режущего инструмента используем сверло спиральное из быстро режущей стали Р18: по ГОСТ 2092 — 77 2301 — 4157;
В качестве дополнительной оснастки используем тисы станочные с ручным приводом: по ГОСТ 14904 — 80 7200 — 0213;
3) Для протягивания: выбираем горизонтально — протяжной станок модели 7Б510 со следующими характеристиками:
номинальное тяговое усилие — 10000 кг-с
длинна рабочего хода ползуна — 1250 мм
диаметр отверстия под планшайбу в опорной плите — 150 мм продолжение
–PAGE_BREAK–
размер передней опорной плиты — 420 мм
пределы рабочей скорости протягивания — 1 ¸ 9 м/мин
мощность главного электродвигателя — 17 кВт
КПД станка — 0,9;
В качестве режущего инструмента используем протяжку: по ГОСТ 24820 — 81;
В качестве дополнительного оборудования (оснастки) используем тисы станочные с ручным приводом: по ГОСТ 14.904 — 80 7200 — 0213;
4) Выбор измерительного инструмента:
Измерительный инструмент — это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. При выборе измерительного инструмента учитываются формы контроля (сплошной или выборочный масштаб производства, конструктивные характеристики детали, точность её изготовления).
В соответствии с линейными размерами нашей детали:
максимальный измеряемый диаметр — D 1 max = 90 мм
минимальный измеряемый диаметр — D min = 32 мм
максимальный линейный размер — L max = 38,0 мм
минимальный линейный размер — L min = 10 мм
и классом точности размеров (смотри выше) — 5
В качестве основного измерительного инструмента выбираем: Штангенциркуль.
Штангенциркуль Ш Ц — 1 по ГОСТ 166 — 80 с ценой делений 0,1 мм.
Для измерения диаметра отверстий шпоночного паза выбираем нутромеры индикаторные:
тип
параметры
НИ — 50 М
НИ — 18
диапазон измерений
цена деления
допускаемая погрешность
глубина измерения
18 ¸50 мм
0,01мм
± 0,012 мм
150мм
10 ¸18 мм
0,01мм
± 0,012мм
130мм
Для измерения параметров зубчатого колеса выбираем универсальный прибор для измерения зубчатых колёс по ТУ — 2 — 034 — 544 — 81 типа ЗИП — 1 со следующими характеристиками:
Модуль 1 — 8;
Диаметр делительной окружности 20 — 320 мм;
Степень точности 6
Цена деления 0,001 мм;
Допускаемая погрешность 0,0035 мм
1. Расчет режимов резания.
Расчет режима резания при токарной обработке.
Деталь — коническое зубчатое колесо. Материал сталь 45;
s в = 61 кг-с/ мм 2;
Режущий инструмент — токарный проходной резец из быстрорежущей стали Т5К10, правый, стойкость резца — 90 мин.
Оборудование — токарно — винторезный станок 1М 61
Необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке цилиндрической поверхности с диаметра Æ 87,66 мм; до диаметра Æ 60 мм; по 5 классу, на длине 12 мм.
1).Определяем припуск на механическую обработку и глубину резания:
/>мм
Учитывается что припуск до 2мм срезается за один проход, принимаем i = 7, где i — число проходов, то;
/>мм
2. Назначаем подачу для первого точения: — 0,4 мм/об проверяем выбранную подачу с паспортной подачей станка 1М 61:
S ст = 0,08 ¸ 1,9 мм / об
Z = 24 (число ступеней подач)
S max = S min ´ j z — 1;
/>;
Рассчитаем значение подач по ступеням:
S 10 = S 1 ´j 9 = 0,08 ´ 1,15 9 = 0,28 мм / об
S 11 = S 10 ´ j = 0,28 ´ 1,15 = 0,32 мм / об
S 12 = S 11 ´j = 0,32 ´ 1,15 = 0,368 мм / об
S 13 = S 12 ´j = 0,368 ´ 1,15 = 0,423 мм / об
В качестве расчетной принимаем ближайшую меньшую:
S p = S 12 = 0,368 мм / об
3). Определяем расчётную скорость резания:
/>, где
K v — поправочный кооэфициент, учитывающий реальные условия резания
/>; где
— поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала.
/>
/>— поправочный коэффициент на материал режущей части инструмента.
Для Т5К10 />= 0.65; (таб. 2)
/>= поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца:
Для Т = 90 мин. />= 0.92 (таб. 3) продолжение
–PAGE_BREAK–
/>= поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок
(таб. 4) />= 1.0
Находим:
/>= />/>
/>— коэффициент зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;
Т — принятый период стойкости резца (Т = 90 мин)
Значения /> — находим по таблице 5, для стали при S > 0.3; />
то
/>;
Определяем расчётную частоту вращения />
/>,
где D — диаметр детали.
/>;
По паспорту станка 1М61
/>= 12.5 об/мин;
/>= 1600 об/мин
Z = 24 (число ступеней вращения)
/>= />´/>;
/>
Определяем частоту вращения по ступеням.
/>
/>
/>
/>
/>
В качестве расчётной принимаем ближайшее меньшее значение
/>
Определяем фактическую скорость резанья:
/>;
Основные режимы резания при точении:
t = 1.98 мин.
Sp = S 12 = 0.368 мм/об
/>= 116 м/мин
/>= />= 422 об/мин
Проверяем выбранный режим по мощности, потребляемой на резание:
/>, где
Кр — поправочный коэффициент />, где
/>— поправочный коэффицент на обрабатываемый материал, по таб. 6 находим
/>= 0.89 (s в = 61 кг-с/мм 2)
/>— поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (таб. 7)
/>= 1.0; (j = 45 0);
То Кр = />´/>= 0.89 ´1.0 = 0.89;
Значения />находим по таблице 8
/>То
/>кг-с;
Определяем осевую составляющую силы резания />;
/>кг-с, =17.14 кг-с
По паспорту станка />кг-с />следовательно расчёт произведён верно.
Определяем эффективную мощность на резании Nэ;
/>квт
Определяем мощность потребляемую на резание.
/>КПД станка = 0.75
/>квт.
определяем коэффициент использования станка
/>, продолжение
–PAGE_BREAK–
где /> — мощность главного электродвигателя станка; N =4 квт (по паспорту)
/>
Определяем технологическое (машинное) время
/>
где L — расчётная длина обрабатываемой поверхности.
L = l + l 1 + l 2, где
l — действительная длина обрабатываемой поверхности; l = 12 мм;
l 1 — величина врезания
l 1 = t ´ ctg j = 1.98 ´ ctg45 0 = 1.98 мм;
l 2 — выход инструмента;
l 2 = (2 ¸ 3) S ст = 2 ´ 0.37 = 0.74 мм;
i = 7 (количество проходов)
L = l + l 1 + l 2 = 12 + 1.98 + 0.74 = 14.72 мм;
/>минут.
(Приложение) Операционная карта механической обработки: 010 ТОКАРНАЯ
Расчёт режима резания при сверлении
Деталь — заготовка конического зубчатого колеса. Материал — сталь 45: s в = 61 кг-с/мм 2;
Станок вертикально сверлильный модели 2Н135; Сверло — спиральное из быстрорежущей стали Р18; Æ 30
Определяем глубину резания при сверлении:
/>15 мм
Подача при сверлении: S = 0.02 ´ />= 0.02 ´ 30 = 0.6 мм/об;
Корректируем подачу по паспорту станка 2Н135;
S пас = 0.1 ¸ 1.6 мм/об; Z =9;
S = 0.6, т.е. 0.1 S
Выбираем подачу по ступеням:
S max = j z-1 ´ S min;
/>
S 2 = 0.1 ´ 1.42 = 0.142 мм/об
S 3 = 0.142 ´ 1.42 = 0.202 мм/об
S 4 = 0.202 ´ 1.42 = 0.286 мм/об
S 5 = 0.286 ´ 1.42 = 0.406 мм/об
S 6 = 0.406 ´ 1.42 = 0.577 мм/об
S 7 = 0.577 ´ 1.42 = 0.820 мм/об
В качестве рассчётной принимаем ближайшую меньшую
S p = S 6 = 0.577 мм/об
3. Определяем расчётную скорость резанья при сверлении
/>где />
К v = K Lv ´K Mv ´K Hv — поправочный коэффициент.
K Lv — коэффициент, учитывающий глубину отверстия в зависимости от диаметра сверла. По таблице 9 находим K Lv = 1.0;
K Mv — коэффициент учитывающий влияние материала.
Для стали />; где a = 0.9 (таб. 10)
s в = 61; />;
K Mv — коэффициент учитывающий материал сверла.
Для сверла из быстрорежущей стали K Mv = 1.0;
то К v = K Lv ´K Mv ´K Mv = 1.0 ´1.14 ´1.0 = 1.14; продолжение
–PAGE_BREAK–
По табл. 11 находим для S > 0.2;
C v = 9.8; b v = 0.4; X v = 0; Y v = 0.7; m = 0.2;
/>м/мин;
Определяем расчётную частоту вращения шпинделя
/>
По паспорту станка
n min = 31.5 об/мин;
n max = 1400 об/мин;
Z = 12; число ступеней вращения
n max = n min ´j z-1
/>
Частота вращения по ступеням:
n 2 = n 1 ´j = 31.5 ´1.41 = 44.42 об/мин;
n 3 = n 2 ´j = 44.4 ´1.41 = 62.62 об/мин;
n 4 = n 3 ´j = 62.6 ´1.41 = 88.3 об/мин;
n 5 = n 4 ´j = 88.3 ´1.41 = 124.5 об/мин;
n 6 = n 5 ´j = 124.5 ´1.41 = 175.6 об/мин;
n 7 = n 6 ´j = 175.6 ´1.41 = 247.5 об/мин;
n 8 = n 7 ´j = 247.5 ´1.41 = 349.0 об/мин;
В качестве рассчётной принимаем ближайшую меньшую частоту вращения
n p = n 7 = 247.5 об/мин
Определяем фактическую скорость резания.
/>
Основные режимы резанья при сверлении:
S = 0.6 мм/об;
V = 23.31 м/мин;
n = 247.5 об/мин;
Определяем осевую силу резания:
Р 0 = С р ´D Zp ´S yp ´K Mp
по таблице 6 К Mp = 0.89: по табл. 12 находим:
С р = 51; Z p = 1.4; Y p = 0.8, то
Р 0 = 51 ´30 1.4 ´0.6 0.8 ´0.89 = 51 ´116.9 ´0.665 ´0.89 = 352.8 кг-с;
Р доп = 1500 кг-с; то продолжение
–PAGE_BREAK–
Р 0 Р 0 доп;
Определяем крутящий момент
/>
где />;
то табл. 12 находим для стали С М = 40; В М = 2.0; Y м = 0.8;
М кр = 40 ´30 2.0 ´0.6 0.8 ´0.89 = 8.54 кг-с ´м;
по паспорту станка М кр п = 40 кг-с ´м;
Определяем мощность на шпинделе станка.
/>
/>
h = 0.8 (КПД станка по паспорту)
Коэффициент использования станка по мощности
/>
где /> — мощность главного электродвигателя станка по паспорту.
Определяем основное техническое время
/>
где L — расчётная длинна обрабатываемой поверхности.
/>;
l — действительная длина (чертёжный размер) l = 33 мм;
l 1 — величина врезания;
l 2 — выход инструмента;
l 1 + l 2 = 0.4 ´D = 0.4 ´30 = 12 мм
/>
(Приложение) Операционаая карта механической обработки (сверлильная)
Расчёт режима резания при протягивании
По таблице 15 выбираем подачу на зуб />;
/>= 0.1 мм
Определяем расчётную скорость резания:
/>;
где Т = стойкость протяжки; назначаем Т = 300 мин,
по таблице 16 находим />
/>;
По паспорту станка
1
Определяем силу резания:
/>/>
по таблице 17 находим
/>=177; />= 0.85;
/>= 0.1 мм; b = 10; n = 1
/>
/>— коэффициенты, характеризующие влияние соответственно износа, смазочно охлаждающей жидкости заднего и переднего углов.
/>=1.0; />=1; />=1.0
/>= 1.13 (охлаждение эмульсолам)
/>
По паспорту станка />=10000 кг-с, то расчёт верен.
Определяем эффективную мощность.
/>;
Потребляемая мощность
/>;
где h = 0.9 — КПД станка по паспорту.
Коэффициент использования по мощности главного электродвигателя.
/>/>
В связи с низким коэффициентом использования электродвигателя в качестве протяжного станка можно выбрать менее мощный, например 7Б505 с мощностью 7 квт. продолжение
–PAGE_BREAK–
Определяем основное технологическое время Т;
/>; где
/>= l + /> — длина рабочего хода инструмента;
l — действительное определение (чертёжная) длина протягиваемой детали. l = 33;
/>— длина режущей части протяжки
/>
/>мм;
/>— длина калибрующей части
/>мм; l = 10 мм — длина перебегов протяжки.
/>мин;
(Приложение) Операционная карта механической обработки при протягивании.
Расчёт и конструирование сверла
Расчёт и конструирование сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия Æ30, глубиной L = 33 мм. В заготовке из стали 45 с пределом прочности s = 610 Мпа;
Определяем диаметр сверла по ГОСТ 2092-77 находим необходимый диаметр сверла Æ30 мм: сверло 2301-4157.
Определяем осевую составляющую силы резания
/>D Хp />;
/>;
/>
где по таблице />;
/>— по расчётам режима резания;
/>;
Момент силы сопротивления резания
/>D Zм />, где
/>
/>/>
Определяем № конуса Морзе хвостовика;
осевую составляющую силу резания />можно разложить на две силы:
Q — действующую нормально к образующей конуса />, где q угол конусности хвостовика, и силу R действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.
Сила Q создаёт касательную составляющую T силы резания; с учётом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки m имеем:
/>;
Момент трения между хвостовиком и втулкой:
/>
Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается до трёх раз по сравнению с моментом, принятым для нормативной работы сверла
/>
средний диаметр конуса хвостовика:
/>или />;
/>=9.225 кг-с ´м;
/>= 654 кг-с
m = 0.096 — коэффициент трения стали по стали;
Ðq = />
/>— отклонение угла конуса
/>мм
По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус т.е. конус Морзе №3:
5.5 Определяем длину сверла по ГОСТу находим
L = 395 мм
l = 275 мм
5.6 Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла;
Форма заточки — ДП (двойная с подточкой перемычки),
Угол наклона винтовой канавки />
/>— угол между режущими кромками
/>— задний угол
/>— угол наклона поперечной кромки.
Шаг винтовой канавки
/>мм;
Толщина /> — сердцевина сверла выбирается в зависимости от диаметра сверла;
/>мм;
Утолщение сердцевины по направлению хвоставику 0.5 — 0.8 мм на 100 мм длины рабочей части: продолжение
–PAGE_BREAK–
/>мм;
ширина ленточки (вспомогательная задняя поверхность лезвия />, выбираем по таблице в зависимости от диаметра сверла />мм;
5.7 Предварительное отклонения размеров конуса хвостовика устанавливаем по ГОСТ 2848-75. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0.15 мм; Углы />;
Угол наклона винтовой канавки />; Предельные отклонения размеров подточки перемычки режущей части сверла + 0.5 мм;
Твёрдость рабочей части сверла />;
(Приложение) Операционная карта сверлильная, Маршрутная карта.
Выбор станочного приспособления для зубофрезерования
Станочные приспособления — это положительные устройства к станкам, позволяющие достаточно точно устанавливать и закреплять заготовки деталей при их обработке.
При необходимости станочные приспособления обеспечивают направления режущего инструмента и периодический поворот заготовки в процессе обработки.
Станочные приспособления обеспечивают правильное взаимное расположение заготовки, стола и инструмента, расширяют технологические возможности станков. Они повышают точность обработки, производительность и экономическую эффективность, облегчают условия труда рабочих. По группам оснащаемых станков, приспособления подразделяются на токарные, фрезерные, сверлильные (кондукторы), шлифовальные и т.д…
По количеству устанавливаемых деталей: одноместные и многоместные.
По степени универсальности (специализации) приспособления подразделяются на:
— универсальные безналадочные (УБП) и универсально наладочные приспособления (УНП);
— специализированные безналадочные (СБН) и наладочные приспособления (СНП);
— специализированные приспособления: универсальные сборные (УСП); сборноразборные (СРП) и необратимые специальные (НСП).
Для установки и закрепления установок, обрабатываемых на зубофрезерных, зубодолбёжных, зубошевенговых и зубошлифовальных станках, применяются разнообразные оправки, обеспечивающие высокую степень базирования. Для точного центрирования применяют оправку с упругой оболочкой — с гидропластом, жесткие для посадки заготовок с небольшим зазором. Заготовку закрепляют ручным зажимом или используют приспособление с пневматическим, гидравлическим приводом.
На точность зубообработки непосредственно влияет точность центрований приспособлений, ось которых должны совпадать с осью вращения стола.
В качестве приспособления для зубофрезирования выбираем оправку зубчатую центровую по ГОСТ 18438-73; обозначение 7150-0421
Расчёт усиления зажима
/>
Для винтового зажима
/>;
где F = 200 Н на усилие на ключе;
l — длина плеча ключа; l = 150 мм;
/>— средний диаметр резьбы; />= 10.98 мм;
a — угол подвига резьбы; />;
/>— угол трения резьбовой пары; />;
/>— половина угла профиля резьбы
/>кг-с;
(Приложение) Чертёж оправка зубчатоя центровая.