Служебное назначение детали

Содержание
Введение	11
1. Производственно-технологическая часть	10
1.1. Служебное назначение детали. Анализ технических условий на     изготовление детали	10
1.2. Расчёт годовой программы запуска деталей в производство и такта выпуска. Определение типа производства	11
1.3. Анализ технологичности конструкции детали	12
1.4. Выбор и обоснование метода и способа изготовления заготовки	13
1.5. Расчет припусков на механическую обработку (табличным методом). Проектирование заготовки	13
1.6. Проектирование ТП обработки детали	15
1.6.1. Разработка маршрута обработки детали	17
1.6.2. Характеристика применяемого оборудования	25
1.7. Обоснование выбора технологических баз	32
1.8. Расчёт режимов резания и нормирование ТП обработки детали	34
1.9. Количественная оценка технологичности конструкции детали	43
1.10. Методы и средства операционного и окончательного контроля	46
2. Проектно-конструкторская часть	47
2.1. Приспособление для сверления отверстий	47
2.1.1. Назначение, характеристика и принцип работы приспособления	48
2.1.2. Силовой расчет	48
2.1.3. Прочностной расчет	49
2.1.4. Расчет на точность	50
3. Проектирование участка механической обработки	51
3.1. Расчет потребного количества и составление ведомости        оборудования 	51
3.2. Расчет штата участка	57
3.3. Определение потребной площади участка	58
3.4. Определение способа уборки стружки	60
3.5. Назначение средств внутрицехового и межоперационного           транспотра	60
3.6. Выбор длины и ширины участка, ширины продета	60
4. Научно-исследовательская часть	61
4.1. Введение	61
4.2. Исходные данные	63
4.3. Оптимизация последовательности выполнения тех. преходов при обработке ступенчатых отверстий	64
5. Организационно-экономическая часть	69
5.1. Определение капитальных затрат	69
5.1.1.Расчет стоимости оборудования	70
5.1.2.Расчет  стоимости зданий производственного и             вспомогательного характера	73
5.2. Расчет затрат на проиводство продукции	74
5.2.1.Расчет стоимости основных материалов, покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов	74
5.2.2.Расчет затрат на электроэнергию	76
5.3. Расчет состава работающих и годового фонда заработной платы	77
5.3.1.Расчет общего количества работающих в цехе	77
5.3.2.Расчет годового фонда заработной платы	78
5.4. Расчет амортизационных отчислений	80
5.5. Расчет затрат на содержание и эксплуатацию оборудования	82
5.6. Расчет цеховых расходов	83
5.7. Определение себестоимости годового выпуска продукции	84
5.8. Расчет норматива оборотных средств	85
6. Охрана труда и экология	87
6.1. Охрана труда	87
6.1.1.Характеристика опасных и вредных производственных          факторов	87
6.1.1.Расчет системы освещения для участка механической             обработки	88
6.2. Экология окружающей среды	93
6.2.1.Характеристика защиты окружающей среды от воздействия вредных примесей в воде	95
6.2.2.Характеристика защиты окружающей среды от воздействия вредных примесей в воздухе	96
6.2.3.Характеристика защиты окружающей среды от воздействия   твердых отходов	97
6.2.3.Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от станков механической обработки.	97

Заключение	99
Список используемой литературы	100
Приложения	101







Введение.
     Работа машиностроительных предприятий в условиях рынка требует постоянного совершенствования технологических процессов, средств автоматизации и технологии управления на всех уровнях производства. Известно, что традиционный подход к интенсификации производства, с возможностью быстрого реагирования на потребность рынка заключается во всемерном повышении производительности технологического оборудования и технологических процессов. Поэтому главная тенденция и особенность современного этапа интенсификации производства состоит в том, что эту проблему необходимо решать по-новому – за счет исключения исчерпывающего себя физического труда человека и расширения применения более гибких форм производства.
        Начальным этапом в проведении мероприятий по совершенствованиютехнической и технологической базы, а также использованию новых методоворганизации производства становится создание высокоавтоматизированныхпроизводств, основанных на широком применении современного программно-управляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляюще-вычислительных средств, робототехнических систем, средств автоматизации проектно-конструкторских, технологических и планово-производственных работ.



















 Поизводственно-технологическая часть.



 Служебное назначение детали. Анализ технологических условий на изготовление детали.
 Служебное назначение детали. 
Деталь – вал.
Вал — деталь машины, предназначенная для передачи вращающего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.
Вал в машиностроении - одна из основных деталей почти всех машин и механизмов.
По конструкции различают прямые (гладкие, ступенчатые, шлицевые                                                    кулачковые валы), коленчатые валы, гибкие валыи др.
Наиболее распространены прямые ступенчатые валы, в которых фиксирующие уступы препятствуют осевому перемещению установленных на вал деталей, а переходные уступы разграничивают участки с различными диаметрами и допусками. Расчёт вала  производят на прочность, жёсткость и колебания.
1.1.2  Анализ технологических условий на изготовление детали.

Степень точности по ГОСТ 1643-72 – 7-В.
Наиболее точными поверхностями детали являются наружные цилиндрические поверхности (поверхность 4 и 5) ?60n6, точность – 6 квалитет, поле допуска n6, шероховатостьRa1,25;  плоская поверхность 56h8(поверхности 6,7,8,9), точность – 8 квалитет, поле допуска h8, шероховатостьRz20; а также внутреннее резьбовое отверстие  М30g6.
Параметр шероховатости для детали: Ra = 1,25…10 мкм.	
Для детали выполняется соответствие требований к точности и шероховатости поверхностей.

     Поверхности, на которых не указаны отклонения точности размеров выполняются по следующим правилам:             
    - все отверстия, показанные на чертеже, у которых не указано поле допуска, имеют поле допуска как у основного отверстия 14 квалитета;
    - все валы, показанные на чертеже,у которых не указано поле допуска, имеютполе допуска как у основного вала 14 квалитета;
    - остальные размеры должны изготавливаться с симметричным расположением допуска по 14 квалитету.
    
 Расчет годовой программы запуска деталей в производство и тактавыпуска. Определение типа производства.

Годовая программа запуска деталей рассчитывается по следующей формуле:
N_З=N_В?k_1?k_2
где 
N_В=3500 шт/год – годовая программа выпуска деталей, исходные данные;
k_1 – коэффициент, характеризующий технологический брак;
k_2 – коэффициент незавершённого производства;
Принимаем k_1=1,005, k_1=1,025.
Тогда 
N_З=3500?1,005?1,025=3605 шт/год
Расчётный такт выпуска деталей определяется по формуле:
?_р=(F_д?60)/N_З 
где F_д – действительный (расчётный) фонд рабочего времени.
Принимаем F_д=4060 ч.
Тогда 
?_р=(4060?60)/3605=68 мин
Действительный такт производства деталей определяется по формуле:
?_д=?_р??_з
где ?_з – коэффициент загрузки оборудования. 
Принимаем ?_з=0,8.
Тогда  ?_д=68?0,8=54,4 мин
Выбор типа производства осуществляется табличным методом:
Таблица 1. Выбор типа производства по программе выпуска деталей
Тип производства
Годовая программа выпуска N_В, шт

тяжёлые,
m>100 кг
средние,
m=10…100 кг
лёгкие,
m<10 кг
Единичное
до 5
до 10
до 100
Мелкосерийное
5...100
10...200
100...500
Среднесерийное
100...300
200...500
500...5000
Крупносерийное
300...1000
500...5000
5000...50000
Массовое
>1000
>5000
>50000

Поскольку масса детали 6 кг, а годовая программа выпуска N_В=3500 шт, выбираем среднесерийное производство.
Среднесерийное производства характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска.
 Анализ технологической конструкции детали.
Элементы конструкции стандартизованы и унифицированы.
     Размеры детали, шероховатости и отклонения проставлены в соответствии с нормами.
     Материал заготовки Сталь 45 ГОСТ 1050-88 соответствует нормам прочности, и в работе будет выдерживать нагрузку на сжатие и растяжение.
     Конструкция жёсткая, отсутствуют тонкостенные участки.
     Деталь имеет удобные технологические базы (торцы и цилиндрические поверхности).
     Отсутствует необходимость использования специальных мерительных и обрабатывающих инструментов и технологий.
     Подвод и отвод инструмента при обработке детали свободный. Имеются глухие отверстия, которые усложняют обработку.
     Имеется элемент с квадратным сечением
     Не требуется соблюдение специальных условий хранения и транспортировки.
     Обработка и контроль всех поверхностей ничем не затруднены.
     Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что конструкция детали технологична.
     
 Выбор и обоснование метода и способа изготовления заготовки.
Методом изготовления заготовки вала является горячая штамповка на молотах в открытом штампе. Заготовкой будет являться поковка. 
Выбор этого способа получения заготовки обусловлен тем, что данный метод имеет очень высокую производительность, что необходимо в условиях крупносерийного производства, а также он является наиболее экономичным способом получения поковок.

 Расчет припусков на механическую обработку. Проектирование заготовки.
   Проектирование ведется в соответствии с  ГОСТ 7505-89. Проектируемая поковка изготавливается из стали 45.

В первую очередь определяют исходный индекс. Он необходим для последующего назначения основных припусков,  допусков и отклонений; определяется в зависимости от массы заготовки, марки стали, степени сложности и класса точности поковки.

Массу поковки определим по формуле Мп = Кр?Мдет , где Мдет = 6 кг – масса детали, Кр = 1,4 – расчетный коэффициент. Таким образом, получаем Мп = 1,4·6=8,4 кг.

Степень сложности поковки определяется в зависимости от коэффициента Кф, вычисляемого по формуле: Кф = Gп/Gф , где Gф – масса(объем) фигуры, в которую вписывается форма поковки, Gп – масса (объем) поковки. Для проектируемой отливки Кф = 0,75 и степень сложности С1.
Группа стали определяется по химическому составу стали. Сталь 45 содержит 0,45% углерода, поэтому принимаем группу М2.
Класс точности выбираем исходя из оборудования, которое используется для получения заготовки. Проектируемая поковка штампуется на молоте с использованием пламенного нагрева, поэтому выбираем класс точности Т5.
По таблице 2 [2] определяем исходный индекс. Для проектируемой поковки исходный индекс – 15.

Основные припуски на размеры, мм:
2,7 –длина 250
2,3 – длина 50
2,7 – толщина 72
2,3 – толщина 60

Дополнительные припуски, учитывающие:
смещение по поверхности разъема штампа - 0,4 мм 
изогнутость и отклонение от плоскостности -0,6 мм 

Номинальные размеры, значения припусков и допусков приведены в таблице:
№ п/п
Размер детали,мм
Допуск,мм
Припуск,мм
Размер заготовки, мм
1
250
±4,0
3,1
?256,5?_(-1,3)^(+2,7)
(256,2)
2
50
±3,2
2,7
3,1
?56?_(-1,1)^(+2,1)
(55,8)
3
?72
±3,6
3,3
?78,5?_(-1,2)^(+2,4)
(78,6)
4
?60
	±3,6
2,9
?66?_(-1,2)^(+2,4)
(65,8)
Радиусы закруглений принимаем равными 3,0 мм. Штамповочные уклоны: наружные 5?. Штамповочные радиусы и уклоны на чертеже отливки не изображаются, а указываются в технических требованиях. 

 Проектирование ТП обработки детали.

 Рисунок 1. Поверхности детали, подлежащие обработке
 Таблица 2. Этапы обработки поверхностей детали
Поверхность
Этапы обработки поверхностей
Глубина резания
Значения параметров по завершению этапа обработки
1
1.1. Фрезерование черновое
1,4 мм
2 прохода
250
Rz40(Ra10)
2
2.1. Фрезерование черновое
1,4 мм
2 прохода
250
Rz 40(Ra10)
3
3.1. Центрование

?6,3
4
4.1. Точение черновое
1,5 мм
1 прохода
??75,5?^
Ra25

4.2 Точение чистовое
1,5 мм
1 проход
?72,5
Ra3,2

4.3. Шлифование чистовое
0,2 мм
1 проход
?72n6
Ra3,2
5
5.1. Точение черновое
1,5 мм
1 прохода
??62,4?^
Ra25

5.2. Точение чистовое
1 мм
1 проход
?60,4
Ra3,2

5.3. Шлифование чистовое
0,2 мм
1 проход
?60n6
Ra3,2
6
6.1. Фрезерование чистовое
1,1 мм
2 прохода
56
Ra12,5

6.2. Фрезерование тонкое
0,1 мм
2 прохода
56h8
Rz20(Ra5)
7
7.1. Фрезерование чистовое
1,1 мм
2 прохода
56
Ra12,5

7.2. Фрезерование тонкое
0,1 мм
2 прохода
56h8
Rz20(Ra5)
8
8.1. Фрезерование чистовое
1,1 мм
2 прохода
56
Ra12,5

8.2. Фрезерование тонкое
0,1 мм
2 прохода
56h8
Rz20(Ra5)
9
9.1. Фрезерование чистовое
1,1 мм
2 прохода
56
Ra12,5

9.2. Фрезерование тонкое
0,1 мм
2 прохода
56h8
Rz20(Ra5)
10
10.1. Сверление
9 мм
?18

10.2. Рассверливание
5 мм
?28
11
11.1. Сверление
5мм
?10
12
12.1. Нарезание резьбы

М30g6
14
14.1. Точение черновое

2?45?
15
15.1. Точение черновое

2?45?


1.6.1 Разработка маршрута обработки
Операция: 020Фрезерно-центровальная.
Оборудование: Фрезерно-центровальный станок МР71.
     Режущий инструмент: Торцевая фрезаТ15К6 ГОСТ 18880-73, цетровочное сверло Р6М5 ГОСТ 10903-77.
Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166-89, Калибр

Рис. 2. Операционный эскиз

Таблица 3. Содержание основных переходов операции 020
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Фрезеровать торцы 1 и 2 в размер 250 мм и центровать с двух сторон одновременно

1.1, 2.1, 3.1



Операция: 025 Токарная с ЧПУ (черновая).
Оборудование: Токарно-винторезный станок с ЧПУмодели 16К20Ф3.
     Установ А
     Режущий инструмент: Резец токарный проходной Т15К6 ГОСТ 18877-73.
Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166-89, Набор образцов шероховатости 0,4...12,5 Т ГОСТ 9378-93.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон

Рис. 3. Операционный эскиз
Таблица 4. Содержание основных переходов операции 025 Установ А
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Точить наружную цилиндрическую поверхность 4,
выдерживая размер ?75,5 мм, на длину 53 мм
- Точить фаску 14 2?45?

4.1

14.1
     
     Установ Б
     Режущий инструмент: Резец токарный проходной Т15К6 ГОСТ 18877-73.
Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166-89, Набор образцов шероховатости 0,4...12,5 Т ГОСТ 9378-93.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон

Рис. 4. Операционный эскиз

Таблица 5. Содержание основных переходов операции 025 Установ Б
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Точить наружную цилиндрическую поверхность 5,
выдерживая размер ?62,4 мм, на длину 197 мм
- Точить фаску 15 2?45?

5.1

15.1
Операция: 030 Токарная с ЧПУ (чистовая).
Оборудование: Токарно-винторезный станок с ЧПУмодели 16К20Ф3.
     Установ А
     Режущий инструмент: Резец токарный проходной Т15К6 ГОСТ 18877-73.
Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166-89, Набор образцов шероховатости 0,4...12,5 Т ГОСТ 9378-93.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон

Рис. 5. Операционный эскиз
Таблица 6. Содержание основных переходов операции 030 Установ А
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Точить наружную цилиндрическую поверхность 4,
выдерживая размер ?72,5 мм, на длину 50 мм

4.2

     
     Установ Б
     Режущий инструмент: Резец токарный проходной Т15К6 ГОСТ 18877-73.
Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166-89, Набор образцов шероховатости 0,4...12,5 Т ГОСТ 9378-93.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон

Рис. 6. Операционный эскиз

Таблица 7. Содержание основных переходов операции 030 Установ Б
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Точить наружную цилиндрическую поверхность 5,
выдерживая размер ?60,4 мм, на длину 200 мм

5.2


Операция: 035 Вертикально-фрезерная.
Оборудование: Вертикально -фрезерный станок с ЧПУ 6Р13Ф3.
Режущий инструмент: фреза концевая 2220-0226 ГОСТ 17025-71 диаметром 28 мм.
     Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-100-0,05 ГОСТ 166-89, Набор образцов шероховатости 0,4...12,5 Т ГОСТ 9378-93.
     Установка заготовки: в призмах с использованием откидного упора.

Рис. 7. Операционный эскиз

Таблица 8. Содержание основных переходов операции 035
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
- Фрезеровать поверхности 6,7,8,9, выдерживая размеры 75мм и 56h8 ммcпереустановами
6.1,  7.1, 8,1, 9,1, 6.2,  7.2, 8,2, 9,2
Операция: 040 Горизонтально-сверлильная.
Оборудование: Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 .
     Режущий инструмент: Сверло спиральное с коническим хвостовиком ?18 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77,сверло спиральное с коническим хвостовиком ?28 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77 сверло спиральное с коническим хвостовиком ?10 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77, метчик М16 Р6М5 ГОСТ 3266-81.
     Мерительный инструмент: Набор резьбовых шаблонов ГОСТ 519-77, резьбомер метрический ГОСТ 519-77.
     Установка заготовки: в призмах с использованием откидного упора.

Рис. 8. Операционный эскиз

Таблица 9. Содержание основных переходов операции 040 
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
- Сверлить отверстие 10  ?18 мм, рассверлить  отверстие  ?28 мм
- Сверлить отверстие 11 ?10 мм
-Нарезать резьбу  М30g6
10.1, 10.2, 

11.1 
12.1


Операция: 045 Вертикально-сверлильная.
Оборудование: Вертикально-сверлильный универсальный одношпиндельныйстанок 2Н125.
     Режущий инструмент: Сверло спиральное с коническим хвостовиком ?10 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77
     Мерительный инструмент: Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89.
     Установка заготовки: в призмах с использованием откидного упора.

Рис. 9. Операционный эскиз

Таблица 10. Содержание основных переходов операции 045
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
- Сверлить отверстие 13?10 мм 
12.1



     Операция: 055Круглошлифовальная
     Оборудование: Круглошлифовальный станок 3К12.
     Установ А
     Режущий инструмент: Шлифовальный круг                                                             24А 40 СТ1 6 К 35м/с 2П300?25?127А 2 ГОСТ 2424-83
     Мерительный инструмент: Микрометр МК 75-1 ГОСТ 6507-90, Микрометр МК 175-1 ГОСТ 6507-90, Набор образцов шероховатости 0,4..3,2 ЩЦ ГОСТ 9378-93, Кругломер КРЦ-400.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон.

Рис. 10. Операционный эскиз
Таблица 11. Содержание основных переходов операции 055
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Шлифовать наружную цилиндрическую поверхность4, выдерживая размер ?72n6 ммна длине 50 мм

4.3

     Операция: 055Круглошлифовальная
     Оборудование: Круглошлифовальный станок 3К12.
     Установ Б
     Режущий инструмент: Шлифовальный круг                                                             24А 40 СТ1 6 К 35м/с 2П300?25?127А 2 ГОСТ 2424-83
     Мерительный инструмент: Микрометр МК 75-1 ГОСТ 6507-90, Микрометр МК 175-1 ГОСТ 6507-90, Набор образцов шероховатости 0,4..3,2 ЩЦ ГОСТ 9378-93, Кругломер КРЦ-400.
     Установка заготовки: жесткий центр, вращающийся центр, поводковый патрон.

Рис. 11. Операционный эскиз
Таблица 12. Содержание основных переходов операции 055
Содержание переходов
Номер этапа обработки поверхностей (из табл. 2)
По программе
- Шлифовать наружную цилиндрическую поверхность5, выдерживая размер ?60n6 ммна длине 125 мм

5.3


    
1.6.2 Характеристика применяемого оборудования
Фрезерно-центровальный станок МР71
Фрезерно-центровальный станок МР71считается высокопроизводительным и предназначенным для мелкосерийного, среднесерийного и массового производства.
Фрезерный станок чаще всего применяют для зацентровки торцов и двустороннего фрезерования различных валов. Оба торца изделия одновременно фрезеруют, а после одновременно зацентровывают. Данная технология обеспечивает перпендикулярность центровых отверстий к данным торцам и параллельность торцов, что, естественно, необходимо для последующей обработки различных валов.

Рис. 12. Общий вид токарного станка с ЧПУ 16К30Ф3
Технические характеристики фрезерно-центровального станка МР-71:
- габаритные размеры фрезерного станка составляют: длина- 2640 мм, ширина -1450 мм и высота -1720 мм;
-наибольшая и наименьшая длина обрабатываемых заготовок деталей — 200-500 мм;
- диаметр обрабатываемой заготовки детали 25-125 мм;
- число скоростей шпинделя режущего инструмента — 6;
-частота вращения шпинделя режущего инструмента, об/мин- 125; 179; 497; 712.
     16К20Ф3 Станок токарный патронно-центровой с числовым программным управлением (ЧПУ)
     Назначение: Токарная обработка деталей типа тел вращения в замкнутом полуавтоматическом цикле.
     Станок предназначен для токарной обработки наружных (диаметром до 400 мм) и внутренних поверхностей деталей (длиной до 1000 мм) со ступенчатым и криволинейным профилем в осевом сечении.
     Токарный станок 16К20Ф3 сконструирован на базе токарно-винторезного станка 16К20, поэтому компоновка, составные части и движения у этих станков одинаковы. Во многом унифицирована также конструкция.
     Устройство ЧПУ станка (станок может оснащаться различными типами систем ЧПУ: разомкнутыми, замкнутыми, СТС) обеспечивает движение формообразования (число одновременно управляемых координат равно двум), изменение значений подач, переключение частот вращения шпинделя, индексацию резцовой головки и нарезание резьбы по программе.
     Станки могут выпускаться с различными устройствами ЧПУ (УЧПУ), в исполнении для встраивания в гибкие производственные модули (ГПМ), а также в специальном и специализированном исполнении при оснащении наладками по согласованию с заказчиком.
     Область применения: Мелкосерийное серийное производство.
     Класс точности П по ГОСТ 8—82.
     Вид климатического исполнения по ГОСТ15150—69: УХЛ4.

Рис. 12. Общий вид токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3
     Кинематическая схема токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3
   
  Рис. 13. Кинематическая схема станка
     Главное движение сообщается шпинделю VI. Источником движения служит электродвигатель М1. Автоматическая коробка скоростей (АКС) 5 с электромагнитными муфтами обеспечивает автоматическое переключение частоты вращения. Коробка связана с двигателем и со шпиндельной бабкой клиноременными передачами.
     Вращение в передней бабке с вала IV передается через зубчатые колеса на вал V и далее включением зубчатых колес или на шпиндель VI. При включении зубчатой пары шпиндель получает частоты вращения 3…560 мин-?, а при включении зубчатых колес – 100…1600 мин-?. Таким образом, шпиндель может получить 18 частот вращения (9 + 9), но, так как 6 из них повторяются, он имеет двенадцать рабочих частот вращения 35…1600 мин-1.
     Приводы продольной и поперечной подачи могут иметь два исполнения: шаговый электрогидравлический (разомкнутая система ЧПУ) и с регулируемыми электродвигателями постоянного тока. В приводах подачи применяются беззазорные шариковые передачи 9 и 10 с шагом р = 10 мм для продольного и шагом р = 5 мм для поперечного перемещения. Продольное и поперечное перемещения каретки 2контролируются датчиками обратной связи 10 и 11 соответственно, которые вращаются от ходовых винтов через беззазорные зубчатые передачи.
     Для нарезания резьбы по программе станок оснащен датчиком нарезания резьбы 12 типа ВЕ-51. Вращение датчика осуществляется также через беззазорную зубчатую передачу. Поворот резцедержателя происходит от электродвигателя М4 через передачи и, причем в начальный момент движения муфты М1 вал VII подается влево, торцевая плоскозубая муфта М2 расцепляется, и происходит поворот резцедержателя в нужную позицию, которая контролируется специальным блоком конечных выключателей 13. Затем направление вращения двигателя М4 и муфты М1 изменяется, вал VII подается вправо, сжимая пружину 14, и резцедержатель фиксируется муфтой М2. Начинается цикл обработки.
     Электрооборудование токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3
     Выбор позиции инструмента
     На станке предусмотрена возможность установки 6-ти и 8-ми позиционной резцедержки - револьверной головки.
     Поворот резцедержки на необходимую позицию осуществляется при подаче сигнала на реле смены инструмента резцедержки и кодовые реле позиция инструмента с включением электродвигателя или гидромотора. Схема построена на совпадении заданной позиции инструмента с устройства ЧПУ с позицией, определяемой концевыми выключателями контроля позиции резцедержки.
     При совпадении позиции включаются реле совпадения, которое даёт команду на реверс резцедержки.
     По окончании цикла поворота резцедержателя происходит включение реле обратной связи» дающий сигнал в устройство ЧПУ на продолжение отработки программы.
     Включение охлаждения
     В автоматическом режиме двигатель охлаждения работает при подаче сигналов устройства ЧПУ на промежуточное реле, которое включает контактор электродвигателя охлаждения.
     В процессе резания возможен пуск охлаждения выключателем с пульта управления станка при включенном главном приводе.
     Работа агрегатов смазки
     Электродвигатель смазки включается при каждом первоначальном пуске станка и остается включенным на время, необходимое для смазки. При работе станка продолжительное время цикл смазки устанавливается соответствующими реле с необходимой выдержкой времени на смазку и паузу.
     На станке предусмотрена возможность включения смазки во время паузы - толчковой кнопкой, не нарушая цикла смазки.
     Таблица 13.Технические характеристики 
Наименование параметра
16К20Ф3С32
16К20Ф3С5
16К20Ф3С8
Обозначение системы ЧПУ
2Р22
Н22-1М
1Н22-61
Основные параметры станка



Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм
400
400
400
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом, мм
220
220
220
Диаметр отверстия в шпинделе, мм
53
53
53
Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм
1000
1000
1000
Шпиндель



Мощность двигателя главного движения, кВт
11
11
11
Количество рабочих скоростей шпинделя
22
22
22
Пределы чисел оборотов шпинделя, об/мин
12,5...2000
12,5...2000
12,5...2000
Количество автоматически переключаемых скоростей
9
9
9
Диапазон автоматического переключения
16
16
16
Подачи



Наибольшее перемещение суппорта: 
продольное / поперечное, мм
900/250
900/250
900/250
Максимальная скорость продольной подачи при нарезании резьбы, мм/мин
2000
1200
2000
Пределы шагов нарезаемых резьб, мм
0,1..39,999
до 20
0,01..40
Диапазон скоростей продольных подач, мм/мин
3..2000
3..1200
1..2000
Диапазон скоростей поперечных подач, мм/мин
3..2000
1,5..600
1..2000
Скорость быстрых продольных ходов, мм/мин
7000
4800
7500
Скорость быстрых поперечных ходов, мм/мин
4000
2400
5000
Дискретность продольного перемещения
0,002
0,01
0,01
Дискретность поперечного перемещения
0,002
0,005
0,005
Высота резца, мм
25
25
25
Количество позиций на поворотной резцедержке (число инструментов в револьверной головке)
6
6
6
Габариты и масса станка



Масса станка с ЧПУ, кг
5000
5000
5000
     2Н125 станок вертикально-сверлильный универсальный одношпиндельный
     Станок универсальный вертикально-сверлильный 2Н125, с условным диаметром сверления 25 мм, используется на предприятиях с единичным и серийным выпуском продукции и предназначены для выполнения следующих операций: сверления, рассверливания, зенкования, зенкерования, развертывания и подрезки торцев ножами.
     Пределы чисел оборотов и подач шпинделя позволяют обрабатывать различные виды отверстий на рациональных режимах резания.
     Наличие на станках механической подачи шпинделя, при ручном управлении циклами работы.
     Допускает обработку деталей в широком диапазоне размеров из различных материалов с использованием инструмента из высокоуглеродистых и быстрорежущих сталей и твердых сплавов.
     Станки снабжены устройством реверсирования электродвигателя главного движения, что позволяет производить на них нарезание резьбы машинными метчиками при ручной подаче шпинделя.
     Категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69.
   
Рис. 15. Общий вид станка

Рис. 16. Коробка скоростей станка
     Колонна, стол, плита. Колонна станка представляет собой чугунную отливку. По направляющим колонны типа "ласточкин хвост" вручную перемещаются сверлильная головка и стол. Стол станка имеет три Т-образных паза. На фундаментной плите установлен электронасос, а внутри плиты - резервуар с отстойником для охлаждающей жидкости.
     Коробка скоростей и привод. Коробка скоростей сообщает шпинделю 12 различных частот вращения с помощью передвижных блоков 5 (рис.7), 7, 8. Опоры валов коробки размещены в двух плитах - верхней и нижней 4, скрепленных между собой четырьмя стяжками 6. Коробка скоростей приводится во вращение вертикально расположенным электродвигателем через эластическую муфту 10 и зубчатую передачу 9. Последний вал 2 коробки - гильза - имеет шлицевое отверстие, через которое вращение передается.
     Коробка подач. Механизм смонтирован в отдельном корпусе и устанавливается в сверлильной головке. За счет перемещения двух тройных блоков шестерен осуществляются девять различных подач. Коробка подач смонтирована в расточке верхней опоры червяка механизма подач. На последнем валу коробки посажена муфта 4, передающая вращение червяку.
     Сверлильная головка представляет собой отливку коробчатого сечения, в которой монтируются все основные сборочные единицы станка: коробка скоростей, коробка подач, шпиндель, механизм подачи, противовес шпинделя и механизм переключения скоростей и подач.
     Таблица 15.Технические характеристики 
Наименование параметра

Основные параметры станка

Наибольший диаметр сверления в стали 45, мм
25
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм
60...700
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до плиты, мм
690...1060
Расстояние от оси вертикального шпинделя до направляющих стойки (вылет), мм
250
Рабочий стол

Максимальная нагрузка на стол (по центру), кг

Размеры рабочей поверхности стола, мм
400 х 450
Число Т-образных пазов Размеры Т-образных пазов
3
Наибольшее вертикальное перемещение стола (ось Z), мм
270
Перемещение стола на один оборот рукоятки, мм

Шпиндель

Наибольшее перемещение (установочное) шпиндельной головки, мм
170
Наибольшее перемещение (ход) шпинделя, мм
200
Перемещение шпинделя на одно деление лимба, мм
1,0
Перемещение шпинделя на один оборот маховичка-рукоятки, мм
122,46
Частота вращения шпинделя, об/мин
45...2000
Количество скоростей шпинделя
12
Наибольший допустимый крутящий момент, Нм
250
Конус шпинделя
Морзе 3
Механика станка

Число ступеней рабочих подач
9
Пределы вертикальных рабочих подач на один оборот шпинделя, мм
0,1...1,6
Управление циклами работы
Ручное
Наибольшая допустимая сила подачи, кН
9
Динамическое торможение шпинделя
Есть
Привод

Электродвигатель привода главного движения, кВт
2,2
Электронасос охлаждающей жидкости Тип
Х14-22М
Габарит станка

Габариты станка, мм
2350 х 785 х 915
Масса станка, кг
880

1.7 Обоснование выбора технологических баз
     Для операции 035( Фрезерная) : 
В качестве базовых поверхностей на проектируемой операции будут использованы: центровое отверстие и наружная цилиндрическая поверхность. Схема базирования детали приведена на рис. 


Точки 1,2,3,4 – двойная направляющая база.
Точка 5 – установочная база.
Шестой степени свободы детали лишается за счет фрикционной связи.
     
     Для операции 040 (Горизонтально сверлильная ) :
Выбор схемы базирования производится исходя из конструктивных особенностей детали и требований по точности, предъявляемых к обрабатываемой поверхности. 
В качестве базовых поверхностей могут быть использованы наружная цилиндрическая поверхность и торец. 
     

Торец – установочная база. Цилиндрическая поверхность – двойная опорная. Шестой степени свободы деталь лишается за  счет трения между кулачками и цилиндрической поверхностью (фрикционная связь).
     
Для операции 045 (Вертикально-сверлильная):
Выбор схемы базирования производится исходя из конструктивных особенностей детали и требований по точности, предъявляемых к обрабатываемой поверхности. 
В качестве базовых поверхностей могут быть использованы наружная цилиндрическая поверхность и торец. 
Схема базирования условно показана на рисунке ниже:

Шестой степени свободы заготовка лишается за счет трения между цилиндрической поверхностью и прижимом (на рисунке не показано).
     
     Для операции 055 (Круглошлифовальная):
В качестве базовых поверхностей на проектируемой операции будут использованы центровые отверстия. Схема базирования детали приведена на рис. 

Схема базирования детали
Точки 1,2,3,4 – двойная направляющая база.
Точка 5 – установочная база.
Шестой степени свободы детали лишается за счет фрикционной связи (трение между наружной цилиндрической поверхностью детали и торцом винта хомутика).
     
     1.8 Расчет режимов резания:
     
 Для операции 035(Вертикально-фрезерная):

Глубина резания на операции составит t=3  мм.
По рекомендациям из [2] выбираем подачу на зуб с учетом возможностей оборудования - S_z=0,15  мм/зуб.
 Скорость резания при фрезеровании определяется по формуле V=  (C_v?D^q)/(T^m?t^x?S_z^y?B^u?Z^p )?K_v=  (53??28?^0,25)/(?240?^0,2?3^0,3??0,16?^0,2??26?^0,2?3^0,1 )?0,23=173,18  м/мин, где C_v=53,  q=0,25,  x=0,3 , y=0,2, u=0,2, p=0,1, m=0,2  - поправочные коэффициенты, выбираемые по рекомендациям из [2]. T=240 мин – стойкость режущего инструмента.
K_v – коэффициент, зависящий от различных условий процесса резания, определяется следующим образом: K_v= K_Mv?K_Иv?K_lv=0,23?1?1=0,23, где K_Mv – коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала и определяемый по формуле K_Mv= K_Г?(750/?_В )^(n_v )=1?(750/150)^(-0,9)=0,23 [2], где K_Г=1  и n_v= -0,9-поправочные коэффициенты, ?_В=150 МПа – предел твердости обрабатываемого материала. K_Иv=K_lv=1 – коэффициенты, отражающие  состояние поверхности заготовки и глубину резания. Значение этих коэффициентов выбирается в соответствии с рекомендациями из [2].
Число оборотов n=  (1000?V)/(??D)=  (1000?173,8)/(3,14?28)=1969  об/мин. По паспорту станка находим ближайшее - n_ст=2000  об/мин. Тогда фактическая скорость резания составит V_факт=  (??D?n)/1000=  (3,14?28?2000)/1000=175,84  м/мин.
Составляющая силы резания: P_z=  (10?C_p?t^x?S_z^y?B^u?z).......................