Расчет и рациональная простановка линейных операционных размеров

Задание. Назначить базы, расставить линейные операционные размеры и рассчитать их.

Исходные данные: обрабатывается стальной валик (рис.2), заготовка – штамповка, точность заготовки – IT 11. Технологический процесс обработки представлен в табл.4.

 

			а)		б)
		Рис. 3. Эскиз а) детали и б) заготовки

 

 

 

Таблица 4. Последовательность обработки валика

 

№ операции	Уста-нов	Позиция	Содержание операции	Оборудование	Технологический эскиз
1	2	3	4	5	6
005   Эпч	А	I	1. Фрезеровать одновременно Т1 и Т4, выдерживая  размеры А4 и Б3-100-0,87.	Фрезерно-центровочный	1
010   Эч	А	I	1. Обточить короткую и среднюю ступень, 2. Подрезать Т2 в размер А5	Гидрокопиро-вальный 1708
015   Эч	А	I	1. Обточить длинную ступень, 2. Подрезать Т3 в размер А6	Гидрокопиро-вальный 1708
020   Эп	А	I	1. Шлифовать короткую ступень и Т2 в размер А7	Торцекругло-шлифоваль-ный 3Т160Н
025   Эп	А	I	1. Шлифовать длинную ступень и Т3 в размер С=40-0,062	Торцекругло-шлифоваль-ный 3Т160Н

Порядок выполнения работы.

1. В соответствии с технологическим маршрутом обработки детали (табл.4.) построить схему операционных размеров и припусков.

2. Выявить замыкающие звенья.

3. Составить уравнения размерных цепей. Число уравнений должно быть равно количеству замыкающих звеньев.

4. Рассчитать операционные размеры и размеры заготовки.

5. Результаты расчета привести в табличной форме.

6. По результатам выполненной работы сделать выводы.

 

Список литературы

1. Пахомов,Д.С. Расчет припусков/ Д.С.Пахомов. – Н. Новгород: НГТУ, 2001.

2. Тимофеев,В.Н. Расчет линейных операционных размеров и их рациональная простановка: учеб. пособие/ В.Н.Тимофеев. – Горький: Изд-во ГПИ, 1980.

2. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С чпу

Занятие 1

Подготовка исходных данных и разработка управляющей программы
для обработки детали на токарном станке с ЧПУ

Задание. Разработать управляющую программу для обработки детали (рис.4) на токарном станке с ЧПУ. Заготовка представлена на рис.5. Материал детали – сталь 45.

Порядок выполнения работы.

1. Вычертить эскиз детали.

2. Составить последовательность обработки детали (в одной операции формировать две позиции (Эпч и Эч).

3. Подобрать режущий инструмент, указать размеры W x и W z_.  Назначить режимы резания (табл.5).

4. Вычертить технологический эскиз обработки, выделяя получистовой и чистовой этап в отдельную позицию.

 

Рис. 4. Эскиз детали

 

 

Ra 12,5 ()

 

Таблица 5. Последовательность обработки и режимы резания

 

Содержание операции, позиций и переходов	№ позиции	№ перехода	V, м/мин	n, об/мин	S, мм/об	S, мм/мин	Номер инстру мента

 

5. Сформировать траекторию режущих инструментов с указанием опорных точек.

6. Рассчитать координаты опорных точек и свести их в табл. 6.

7.  Разработать управляющую программу.

 

Таблица 6. Координаты опорных точек

 

№ опорной точки	X	Δ X	Z	Δ Z
0
1
:

 

При выполнении работы учесть:

- выбор инструментов производить из числа штатных,

- припуски на чистовую обработку принять равными 0,3 мм на сторону,

- максимальный допустимый припуск на получистовую обработку принять равным 2,5 мм на сторону,

- скорость быстрых (холостых) перемещений принять равной 600 мм/мин.

Занятие 2

Подготовка исходных данных и разработка управляющей программы
для обработки детали на сверлильном станке с ЧПУ

Задание. Разработать управляющую программу для обработки детали (рис.6) на сверлильном станке с ЧПУ. Материал детали – сталь 45.

Порядок выполнения работы.

1. Вычертить эскиз детали, назначить базы для обработки.

2. Нанести оси координат.

3. Составить последовательность обработки.

4. Назначить режущий инструмент и режимы резания.

5. Пронумеровать оси отверстий в порядке их обработки.

6. Закодировать режущий инструмент.

7. Рассчитать координаты опорных точек и свести их в табл. 7.

8. Написать управляющую программу.

А

 

Таблица 7. Координаты опорных точек

 

№ опорной точки	X	Y	Z
0
1
:

Список литературы

 

1. Дерябин,А.Л. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ/ А.Л.Дерябин. – М.: Машиностроение, 1984.

2. Дерябин,А.Л. Технология изготовления на станках с ЧПУ и в ГПС: учеб. пособие/ А.Л. Дерябин, М.А. Эстерзон. – М.: Машиностроение,1989.

 

 

IV. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

 

1.Групповая обработка деталей
на токарно-револьверном станке

 

1. Цель работы

 

Изучение основных положений формирования технологического процесса групповой обработки деталей, технологических возможностей токарно-револь-верного станка и порядка настройки этого станка для изготовления конкретной детали.

 

2. Краткие теоретические сведения

 

Технология групповой обработки предусматривает создание общей операции при изготовлении группы деталей на основе общности обрабатываемых поверхностей. В основу получения технологической группы деталей положена их классификация. Детали могут иметь значительные различия в их конструк-тивном исполнении, но технологические признаки должны быть общими. Исходя из этого, групповая обработка характеризуется общностью методов обработки отдельных поверхностей или совокупности всех поверхностей дета-ли на одном и том же типе оборудования с использованием переналаживаемой оснастки.

На рис.1 представлены различные детали, имеющие форму тел вращения, которые на основании классификационных признаков можно объединить в три технологические группы. Классификация деталей при групповой обработке осуществляется в следующем порядке. Сначала создаются группы деталей по типам применяемого оборудования, т.е. объединяются детали, обрабатываемые на одном виде станка: токарно-револьверном, токарном, фрезерном и т.д. В пределах каждой группы детали разбиваются на группы с точки зрения однородности их обработки. В качестве признаков объединения деталей в такую группу учитывают:

- габариты деталей;

- геометрическую форму, т.е. общность элементов, составляющих конфигурацию детали;

- общность поверхностей, подлежащих обработке;

- точность размеров и шероховатость поверхностей;

- общность последовательности изготовления поверхностей детали.

 

Полученные группы деталей закрепляются за определенным оборудованием.

Для составления технологии групповой обработки создается так называемая «комплексная деталь», включающая в себя обрабатываемые элементы всей группы. На нее и разрабатывается технологический процесс.

Рассмотрим пример формирования обработки комплексной детали для некоторой группы на токарно-револьверном станке 1341.

Детали рассматриваемой группы представлены на рис.2. Комплексная деталь, включающая в себя все поверхности этой группы, приведена на рис. 3. Численные значения для наружных цилиндрических поверхностей взяты приблизительно исходя из максимальных их значений, а для внутренних - из минимальных их значений. Численные значения линейных размеров приняты приблизительно как наибольшие длины ступеней. Размеры канавок и фасок унифицированы.

 

 

При формировании обработки комплексной детали будем исходить из этапности обработки деталей и планов обработки элементарных поверхностей. Так как рассматривается токарно-револьверный станок с горизонтальной осью вращения револьверной головки, то это предопределяет применяемые виды режущих инструментов, сложность инструментальных наладок, последовательность обработок, выполняемых с продольного и поперечного направлений, и количество возможных технологических позиций.

Токарно-револьверный станок (ТРС) 1341 нормальной точности оснащен револьверной головкой с горизонтальной осью вращения, которая имеет 16 гнёзд для закрепления режущих инструментов. Поперечного суппорта на этом станке нет, поэтому поперечное перемещение инструментов на этом станке осуществляется за счет круговой подачи револьверной головки. На станке могут быть реализованы следующие этапы обработки: черновой, получистовой и чистовой. При использовании разверток для обработки отверстий может быть выполнен этап повышенной точности.

К основным разновидностям режущих инструментов относятся: при обработке НЦП – проходные, подрезные, канавочные и фасочные резцы, при обработке ВЦП – мерные инструменты, такие как сверла, зенкеры, развертки. Фасонные резцы применяются редко. Для формирования резьбовых поверхностей применяются метчики и резьбонарезные головки.

При формировании обработки на ТРС следует уточнить понимание позиций и инструментальных наладок. Под технологической позицией понимается выполнение одного или нескольких технологических переходов одного этапа обработки с учетом технологических ограничений, свойственных станкам данного типа. Такими ограничениями являются:

- в одной многорезцовой державке устанавливать не более 2..3 проходных резцов;

- перед сверлением малых отверстий с l / d ³3 для стальных деталей и с l / d ³5для цветных сплавов, при диаметре сверла d <10 мм необходимо производить зацентровку;

- при сверлении ступенчатых отверстий небольших диаметров вначале сверлить большое отверстие, затем меньшее, а при обработке отверстий больших диаметров вначале сверлится малое отверстие;

- число ступеней комбинированного мерного инструмента не должно превышать трех;

- в одной технологической позиции для выполнения переходов возможно только одно направление подачи.

 

    Под инструментальной наладкой понимается один или несколько режущих инструментов одной технологической позиции, работающих в одном направлении подачи. Инструментальная наладка соответствует выполнению одного совокупного технологического перехода: блочного или комбини-рованного, в частном случае - совмещенного или элементарного. При выборе сложности инструментальной наладки необходимо исходить из принципа максимальной концентрации переходов с учетом строгого соблюдения последовательности выполнения этапов и равномерного распределения объема обработки между позициями.

    Для основных рабочих технологических позиций в револьверной головке отводится по два инструментальных гнезда. При несложной инструментальной наладке одно из гнезд может быть не задействовано. Если в каждой позиции сформированы такие наладки, то половина этих гнезд не будет использована. Это означает, что станок реализуется по своим технологическим возможностям только наполовину. Отсюда можно сделать вывод: количество и качество деталей в группе надо подбирать с таким расчетом, чтобы можно было бы сформировать такое количество технологических позиций, которое позволило бы максимально задействовать инструментальные гнезда револьверной головки. В этом случае технологические возможности станка будут реализованы полностью.

    К другим, характерным для ТРС, технологическим особенностям можно отнести, следующее:

- обработка осуществляется за один установ и несколько позиций, выполняемых последовательно;

- для выполнения ВЦП рекомендуется применять мерные инструменты, а при обработке сразу нескольких поверхностей – комбинированные инструменты;

- снятие фасок, нарезание канавок рациональнее производить на получистовом этапе;

- при обработке штучных деталей базой в осевом направлении служит левый торец детали, а при обработке из прутка – правый торец детали;

- выполнение резьбообразующего перехода выделять в отдельную позицию перед отрезкой детали;

- при обработке из прутка последняя позиция отводится под отрезку детали.

       Планы обработки поверхностей рассматриваемой детали будут предопределяться методами обработки, реализуемыми на ТРС. Основными методами обработки на этих станках являются: точение (Т), подрезание торцев (Т), сверление (С), зенкерование (Зн), развертывание (Р), нарезание резьбы (Н). Под планом обработки поверхности понимается совокупность технологических переходов по ее обработке до получения требуемой точности и качества. Количество переходов в плане обработки рассматриваемой поверхности равно количеству этапов по ее обработке [3,4].   Для формирования обработки комплексной детали составляем таблицу технологических переходов по обработке поверхностей этой детали (табл. 1). В качестве заготовки принимается пруток.

Таблица 1                                Таблица технологических переходов

 

Обозначе-ние поверхности	Обрабаты-ваемая поверх-ность и ее точность	Шероховатость поверхности Ra, мкм	Окончательный метод и вид обработки	Планы обработки
				Виды обработки (этапы)
				Эоб	Эчр	Эпч	Эч
1	2	3	4	5	6	7	8
НЦП	Æ46 h 12	12,5	Точение черновое		2,5 Т
НЦП	Æ36 h 9	1,6	Точение чистовое	3,6 Т	2,5 Т	1,0 Т	0,4 Т
НКн	Æ34 h 12	12,5	Точение черновое			1,0 Т
РП	M28-6 g	6,3	Нарезание резьбы	5,5 Т 2,5 Т	2,5 Т	1,0 Т	Н
НКн	Æ30 h 12	6,3	Точение черновое			1,0Т
ВЦП	Æ10 H 9	1,6	Развертывание чистовое		3,7 С	1,0 ЗН	0,4 Р
ВЦП	Æ14 H 11	3,2	Зенкерование получистовое		4,7 С	1,0 ЗН
НФ	1,5x45^0	6,3	Точение черновое			1,0 Т

 

В табл. 1 обозначение перехода представлено как указание допустимой величины припуска и метода обработки. Принято: Z об=6мм, Z чр=2,5мм, Z пч=1,0мм, Z ч=0,4мм. Для определения наличия обдирочных переходов при обработке Æ39 h 9 и М20–6 g вычислим расчетный размер заготовки исходя из наибольшего диаметра детали D maxд: 

D заг = D max д +2 Z чр = 46 +5 =51 мм.

Определим наличие обдирочного перехода при обработке Æ36 h 9. Для этого вначале вычисляется расчетный размер рассматриваемой поверхности D ` _д из предположения, что реализуется типовой план ее обработки в соответствии с табл. 1:

D ` д = D заг – 2(Z чр+ Z пч+ Z ч) = 51 + 2(2,5+1+0,4) = 43,2 мм.

Далее определяется избыточный припуск на диаметр этой поверхности D д:

2 Z изб = D ` д – D д = 43,2 – 36 = 7,2 мм.

Избыточный припуск Z изб на радиус этой поверхности будет равен 3,6 мм. Получается, что расчетный припуск обдирочного перехода Z обрас=3,6 мм, больше допустимой величины Z чр=2,5 мм, но меньше допустимой величины       Z об=6 мм. Исходя из этого, назначаем один обдирочный переход. Занесем полученные данные в табл. 1.

Определяем наличие обдирочного перехода при обработке М20-6 g. Расчетный размер рассматриваемой поверхности D ` _д будет равен

D ` д = D заг – 2(Z чр+ Z пч) = 51 + 2(2,5+1) = 44 мм.

Избыточный припуск на диаметр рассматриваемой поверхности составляет:

2 Z изб = D ` д – D д = 44 – 28 = 18 мм,

откуда Z _изб=8 мм. Принимая допустимый припуск при обдирочной обработке равным Z _об=6мм, распределим обработку на обдирочном этапе на два рабочих хода с припусками соответственно: Z _об1=5,5 мм и Z _об2=2,5 мм. Заносим полученные данные в табл. 1.

На основании представленных в табл. 1 технологических переходов по обработке поверхностей комплексной детали формируем технологические эскизы, которые оформляем в соответствии с технологическими позициями (рис.4). При обработке детали из прутка на первой позиции на ТРС производится выдвижение прутка до упора, установленного в первом инструментальном гнезде револьверной головки. На второй позиции, как правило, подрезается торец, при этом снимается постоянный припуск чернового перехода и при необходимости производится зацентровка. Для рассматриваемой комплексной детали зацентровку перед сверлением отверстия производить нет необходимости, так как отношение l / d = 14/9,4 = 1 меньше 3. Технологический процесс групповой обработки комплексной детали представлен в технологической карте  (табл. 2).

Изготовление любой детали данной группы осуществляется с помощью приведенной в технологической карте последовательности обработки и технологических эскизов, представленных на рис. 4 путем пропуска отдельных технологических переходов и замены определенных инструментов в гнездах револьверной головки.

При формировании инструментальных наладок в каждой технологической позиции необходимо учитывать принцип максимальной концентрации элементарных технологических переходов, обеспечить максимальное использование всех инструментальных гнезд револьверной головки и последовательное чередование этапов обработки поверхностей детали.

Обеспечение размеров, указанных на чертеже детали, производится настройкой станка с помощью упоров. При необходимости проводится подстройка резцов в резцедержателях.

 

 

Технологические эскизы

	Технологические эскизы

 

Технологические эскизы

15

IX

 

Таблица 2. Технологическая карта групповой обработки

 

Деталь	Втулка	Модель станка	1341	НГТУ, кафедра Технология машиностроения
Операция 005	Установ А	Приспособление-цанга
№ позиций	№ выпол- няемых размеров	№ инстру- ментальных гнёзд	вид выпол-няемого перехода	инструмент
				режущий	количество	вспомогательный
I		1				упор
II	1	2	элементар-ный	резец подрезной	1	резцедержатель
III	3,5 1,2,4,6	3 4	блочный	сверло резец проходной	1 2	втулка переходная державка
IV	2,6 1,3,4,5	5 6	блочный	сверло резец проходной	1 2	втулка переходная державка
V	5   1,2,3,4	7   8	блочный	резец проходной	1   2	резцедержатель   державка
VI	1,2,5     3,4	9     10	блочный	зенкер комбинированный резец проходной	1     1	втулка переходная      резцедержатель
VII	1,2,3,4,5,6	11 12	блочный	- резец канавочный	2	- державка
VIII	1 2	13 14	блочный	развертка резец проходной	1 1	втулка переходная резцедержатель
IX	1	15	элементар-ный	плашка	1	плашкодержатель
X	1	16	элементар-ный	резец отрезной	1	резцедержатель
Характеристика револьверной головки                                            Всего гнёзд 16, из них:                                                Æ20 – 1,5,7,9,11,13                                                Æ30 – 2,3,4,8,12,14                                             Æ40 – 6,10,15,16

3. Технологическое оснащение

 

Оборудование: токарно-револьверный станок модели 1341.

Инструмент:      

- режущий – резцы проходные, подрезные, канавочные, фасочные, отрезной, оснащенные твердым сплавом и быстрорежущие Р6М3; сверла спиральные, зенкеры, развертки из быстрорежущей стали Р6М3; метчики, плашки из быстрорежущей стали Р9К10;

- вспомогательный – державки, переходные втулки, упор;

- измерительный – линейка, штангенциркуль, микрометр, глубиномер.

Заготовка: пруток холоднотянутый 20 – 40 мм;

материал - сталь 30 ГОСТ 1050.

 

4. Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с основными положениями групповой обработки деталей.

2. Ознакомиться с устройством, работой, технологическими возможностями и способами наладки токарно-револьверного станка.

3. Изучить чертежи деталей (рис.1) и скомпоновать из них несколько групп однородных по технологии обработки (по номерам деталей).

4. Сконструировать и вычертить комплексную деталь для заданной группы деталей.

5. Разработать групповой технологический процесс и сформировать эскизы для каждой технологической позиции на изготовление комплексной детали одной из групп (по указанию преподавателя).

6. Произвести наладку токарно-револьверного станка на обработку комплексной детали (по настроечной детали).

7. Изготовить комплексную деталь.

8. Произвести контроль правильности выполнения размеров детали.

 

5. Порядок настройки станка

 

Настройка станка на обработку детали из прутка производится по установочной детали в следующей последовательности:

1. Установить рукоятку управления шпинделем 20 (рис.5) в положение «ТОРМОЗ» и кнопкой пуска 5 включить гидропривод. Переключатель управления зажимом и подачей 21 поставить в положение «РАЗЖИМ».

2. Установить в цанговый патрон установочную деталь так, чтобы она выступала за торец шпинделя на 10 мм. Переключатель управления 21 перевести в положение «ЗАЖИМ».

 

 

3. Установить упор, ограничивающий величину подачи прутка, в револьверную головку и отрегулировать на размер, равный длине детали плюс 10 мм от торца цанги.

4. Установить вспомогательный и режущий инструмент в гнёзда револьверной головки в соответствии с последовательностью переходов.

5. Установить упоры на барабане револьверной головки для каждой её позиции так, чтобы обеспечить необходимое продольное перемещение режущего инструмента на длину рабочих ходов.

6. Установить упор поперечной (круговой) подачи револьверной головки на соответствующих позициях (прорезание канавок, отрезка детали).

7. Установить необходимые режимы обработки постановкой кулачков на барабане командоаппарата 29. Переключатель 7 на пульте при этом необходимо поставить в положение «АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПЕРЕК-ЛЮЧЕНИЕ».

8. Снять установочную деталь. Подать пруток. Вращение шпинделя включается переводом рукоятки 20 в положение «РАБОТА».

9. Сделать пробные рабочие ходы для обработки одной детали.

10.  Измерить деталь. Произвести корректировку положения режущего инструмента для получения заданных размеров.

6. Оформление отчёта

Отчёт должен содержать:

1. Цель работы.

2. Краткое содержание работы.

3. Компоновка деталей по группам (по их порядковым номерам).

4. Эскизы деталей одной из групп и эскиз комплексной детали этой группы.

5. Технологический процесс групповой обработки заданных деталей и технологические эскизы на обработку комплексной детали.

6. Выводы. В выводах указать преимущества изготовления деталей при групповой обработке.

 

Список литературы

1. Маталин,А.А. Технология машиностроения/ А.А.Маталин. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1990.

2. Справочник по наладке токарных и токарно-револьверных автоматов/ А.А. Оганян, Э.М. Родинский, Л.Б. Гай, Г.Д. Райвид. – М.: Машино-строение, 1983. – 383 с.

3. Справочник технолога – машиностроителя. Т.1 / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.

4. Метелёв,Б.А. Основные положения по формированию обработки на металлорежущем станке: учеб. пособие/ Б.А.Метелёв. – НГТУ. Н.Новгород, 1998. – 110 с.