Материал: Разработка конструкции промышленной вибрационной мельницы с кантуемым размольным сосудом

5.5 Себестоимость заготовки из отливки

Стоимость заготовок, получаемых методом отливок можно определить достаточно точно по приведенной ниже формуле:

ЗАГ=((CiQ3kckbkmkmkn)/1000)-((Q3-Q)Sотх.)/1000), руб, (3.5)

где Ci- базовая стоимость тонны заготовки, руб./т;

kt - коэффициент зависящий от точности;

kc - коэффициент сложности заготовки;

kb - коэффициент массы отливок;

km - коэффициент материала;

kn - коэффициент объема производства;

Qзаг - масса заготовки, кг.

Поскольку разница в стоимости производства минимальна, то рациональней выбрать производство с помощью горячекатанного проката.

Маршрут обработки составляется с учетом сокращения трудоемкости и удобства изготовления детали.

Технологический процесс обработки детали предусматривает несколько стадий. Если рассматривать данный процесс в укрупненном плане, то необходимо выделить черновую обработку и окончательную (абразивными инструментами). Каждая из этих стадий разбивается на необходимое количество технологических операций.

В описании технологического процесса не указываются такие операции как смазка, упаковка, нанесение специальных покрытий и т. д.

На стадии эскизного проектирования выбираем схему технологического процесса: заготовка - горячекатанный прокат.

Технологический процесс производится по операциям, с перечислением переходов.

Выделим основные операции при изготовлении детали типа "дебалансный вал":

) токарная (токарная обработка поверхностей);

) фрезерная (фрезеровка поверхностей);

) сверлильная (сверление отверстий);

) слесарная (притупление острых кромок);

) круглошлифовальная (шлифовка поверхностей);

) контрольная.

Маршрут обработки детали:

- токарная операция (1 установ) с ЧПУ;

- токарная операция (2 установ) с ЧПУ;

- фрезерная операция; 020 - фрезерная операция;

- фрезерная операция; 030 - сверлильная операция;

- слесарная операция; 040 - термическая операция;

- круглошлифовальная операция;

- контрольная операция.

Можно предложить следующий порядок операций по переходам:

- Токарная операция

. Подрезать торец Ø145 мм до Ø-1,5 мм на ширинуt=0,5 мм.

. Точить наружный диаметр предварительно по контуру ступенчато Ø145 мм до Ø91,5 мм на длину L=134,9 мм; до Ø101,5 мм L=263,45 мм, до Ø141,5 мм L=265 мм.

. Точить наружный диаметр окончательно ступенчато Ø90,4 мм на L=135 мм; до Ø100,4 мм на длину L=264 мм; с образованием фасок 245 мм.

. Точить 2 канавки под стопорные кольца Ø96,5 мм, L=166 мм, L=216 мм.

. Центровать центральное отверстие L=7 мм.

. Сверлить центральное отверстие L=40 мм.

- Токарная операция (установ №2)

. Подрезать торец Ø145 до Ø-1,5, t=0,5 мм.

. Точить наружный диаметр предварительно по контуру Ø145 мм до Ø141,5 мм L=196 мм; с образованием фасок 2∙45 мм.

.Точить наружный диаметр окончательно Ø141,5 мм до Ø140,5 мм окончательно L=196 мм.

.Точить 2 канавки под стопорные кольца Ø96,5 мм на L=10 мм и L=60 мм.

. Центровать центральное отверстие.

- Фрезерная операция 1. Снять 4 лыски, фрезеровать диаметр Ø145 мм, с 4-х сторон до образования прямоугольника 100110 мм.

. Снять 4 лыски, фрезеровать диаметр Ø145 мм, с 4-х сторон до образования прямоугольника 100110 мм, на L=90 мм.

- Фрезерная операция

. Фрезеровать шпоночные пазы.

. Фрезеровать Т - образные пазы, в количестве 3-х штук, на расстоянии друг от друга 30 мм, на глубину 10 мм.

-Фрезерная операция

. Фрезеровать шпоночный паз шириной s=25 мм, L=100 мм, t=9 мм, на расстоянии от торца 20 мм.

- Сверлильная операция

. Сверлить отверстия Ø10 мм в количестве 3-х штук, на глубину 110 мм.

- Слесарная операция

. Притупить острые кромки.

. Нарезать резьбу по центральному отверстию .

- Термическая обработка

. Закалка в масле.

. Отпуск.

- Круглошлифовальная операция

. Шлифовать посадочные места подшипников.

. Шлифовать посадочное место шкива.

- Контрольная операция

. Контролировать габаритные размеры посадочных мест.

. Контролировать шероховатость поверхностей.

. Контролировать расположение и соосность центровочных отверстий.

. Контролировать шпоночный паз.

. Контролировать Т - образные шпоночные пазы.

. Контролировать канавки.

5.7 Расчет припусков на обработку

Припуск на обработку предназначен для того, чтобы с помощью

размерной обработки снять слой материала по каждой обрабатываемой поверхности и получить требуемую точность, шероховатость и макрометрию. Для вала определим припуски наиболее характерного размера 140h14, так как именно этот размер определяет припуски на все остальные размеры детали. Расчетное определение припусков производят по принципу определения минимально допустимого припуска  по формуле:

(3.6)

Методы горячей обработки дают суммарную глубину дефекта поверхности около 600 мкм, следовательно:

(3.7)

Погрешность установки E принимается в пределах (80 мкм.

Погрешность пространственного искажения рассчитывается по формуле: машиностроительный изготовление дисперсный порошок

 (3.8)

где Ро- удельная кривизна, мкм/мм; - линейный размер, мм.  .

Таким образом, гарантированный припуск на обработку будет равен:

Необходимо так же учитывать допуск на размер заготовки . В данном случае по 14 квалитету точности =1600 мкм.

5.8 Выбор и расчет режимов резания

Рассчитаем режимы резания для токарной обработки. Точение это механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения; точение - сочетание двух движений - вращения заготовки и линейного перемещения инструмента.

При подаче инструмента вдоль оси заготовки обеспечивается диаметральный размер детали, при подаче инструмента к оси заготовки обеспечивается линейный размер детали (подрезка торца).

Для получения профильной поверхности подачи комбинируются в двух направлениях.

Расчет режимов резания проведем на примере обработки наружной поверхности Ø140h14 в два перехода черновое и чистовое точение. Режущий инструмент - резец проходной отогнутый правый по ГОСТ 18880-73. Пластинка твердого сплава Т15К6. Державка 25∙20, L=140 мм.

5.9 Расчет скорости резания

Припуск на данной поверхности определен выше 5 мм, глубину резания t принимаем: для черновых проходов t1 = 2 мм, чистового прохода tчист = 0,5 мм.

Выбираем подачу: при черновом точении Sчерн = 0,8-1,3 мм/об, принимаем Sчерн=1,2 мм/об, при чистовом точении Sчист = 0,28 - 0,36 мм/об, принимаем Sчист = 0,32 мм/об [9, т. 2, с. 268, таблице 14].

Скорость резания при наружном продольном точении определяем по формуле [9, т. 2, с. 265]

=CV/(Tm∙tx∙Sy)KV, м/мин, (3.9)

где СV - коэффициент материала;

XVS, YV - показатели степени, табличное значение;

T - период стойкости инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об.

Каждый из этих коэффициентов отражает влияние на скорость резания определенных факторов.

= KMV∙KnV∙KuV∙KqV∙KOV, (3.10)

где KMV - качество обрабатываемого материала;

KnV - состояние поверхности заготовки;

KuV - материал режущей части;

KqV - поперечное сечение державки;

KOV - вид обработки.

Период стойкости инструмента принимаем Т=60 мин. По таблицам находим [9, т. 2, с. 269, таблице 17]:

1. Для черновой обработки: CV=340; XV=0,15;YV=0,45; m=0,2.

. Для чистовой :CV=420; XV=0,15;YV=0,2; m=0,2.

По таблицам [14, т. 2, с. 261-269, таблице 4-9] находим:

KMV=(150/НВ)1,25 , (3.11)

KMV=(150/179)1,25= 0,8.

Примем для черновой обработки KuV=0,83; KrV =0,94.

Примем для чистовой обработки KuV=1,25; KrV =1,03; KqV =1; KOV=1,04; KnV=1,4.

Для черновой обработки:

= KMV∙KnV∙KuV∙KqV∙KOV∙KrV=0,8∙1,4∙0,83∙1∙0,94∙1,04=0,9.

Для чистовой обработки:

KV= KMV∙KnV∙KuV∙KqV∙KOV∙KrV=0,8∙1,4∙1,25∙1∙1,03∙1,04=1,5.

Для черновой обработки:

Для чистовой обработки: V=265,82 м/мин.

Расчетная частота вращения шпинделя:

nчерн.=1000∙150,44/3,14∙368=130,19 об/мин,

nчист.=1000∙265,82/3,14∙334=256,34 об/мин.

Действительная скорость резания: уточняем по характеристике станка: nчерн.=160 об/мин, nчист.= 250 об/мин.

μчерн.=3,14∙368∙100/1000=115,52 м/мин,

μчерн.=3,14∙334∙100/1000=104,87 м/мин.

Расчет силы резания.

Составляющие силы резания при токарной обработке определяются по формуле, см. [9,т.2 с. 271]:

(Py, Px) = Cp∙tx∙sy∙Vn∙KP, Н, (3.13)

где Ср ,х, у, np- коэффициенты, определяются [9, т. 2, с. 273];

t - глубина резания; S - подача;

V - скорость резания;

Kp - поправочный коэффициент на силу резания [9, с. 271].

= KMР∙KφР∙KγР∙KλР∙KrР, (3.14)

где KMР - механических свойств материала;

KφР - главного угла в плане;

KγР - переднего угла;

KλР - угла при вершине;

KrР - радиуса при вершине.

По таблицам [9, т. 2, с. 264, таблица 9] находим:

Р=(σв/750)n, (3.15)

где nP=0,73, тогда 0,1; KφР=1; KγР=1; KλР=1,0.

) для составляющей Pz: KrР=0,9;

) для составляющей Py: KrР=0,8;

) для составляющей Px: KrР=1,0.

Для составляющей Pz:

= KMР∙KφР∙KγР∙KλР∙KrР = 0,1∙1∙1∙1∙0,91=0,091.

Для составляющей Py:

= KMР∙KφР∙KγР∙KλР∙KrР = 0,1∙1∙1∙1∙0,80=0,08.

Для составляющей Px:

= KMР∙KφР∙KγР∙KλР∙KrР = 0,1∙1∙1∙1∙1=0,1.

Выбираем значения из таблиц:

Для составляющей Pz: Ср = 300; хр= 1,0; ур = 0,75; nр = -0,15.

Для составляющей Py: Ср = 243; хр= 0,9; ур = 0,6; nр = -0,3.

Для составляющей Px: Ср = 339; хр= 1,0; ур = 0,5; nр = -0,4.

Для черновой обработки:

Pz=300∙2∙1,20,75∙130-0,15∙ 0,091∙9,81=299,2 Н,

Py=243∙20,9∙1,20,6∙130-0,3∙ 0,08∙9,81=95,34 Н,

Px=339∙2∙1,20,5∙130-0,4∙ 0,1∙9,81=108,5 Н.

Для чистового точения:

Pz=300∙0,5∙0,320,75∙256-0,15∙ 0,091∙9,81=24,4 Н,

Py=243∙0,50,9∙0,320,6∙256-0,3∙ 0,08∙9,81=20,6 Н,

Px=339∙0,5∙0,320,5∙256-0,4∙ 0,1∙9,81=9,31 Н.

Для определения эффективной мощности резания применяем формулу:

рез.= Pz∙V/60∙1020 ≤ Nст∙ η, кВт, (3.16)

где Nст - мощность станка, было принято для станка 16А20Ф3, 11 кВт;

η - КПД станка, принимаем η=0,82.

Nст∙ η=11∙0,82=9,2 кВт.

При черновом точении:

Nрез.= 299∙130/60∙1020=0,63 кВт.

При чистовом точении:

Nрез.= 24∙256/60∙1020=0,1 кВт.

1 токарная с ЧПУ. Данные расчетов сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Режимы резания по переходам

токарная с ЧПУ (установ №2).

Режимы резания представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Режимы резания по переходам

фрезерная операция. Режимы резания представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Режимы резания на фрезерную операцию