Файл: Проектная деятельность.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Тульский государственный университет»
Политехнический институт
Кафедра «Технология машиностроения»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине:

«Проектная деятельность»


Выполнил:

ст. гр.

Проверил:

к.т.н., доц. Сорокин Е.В.


Тула 2023

Лист задания

Аннотация

Данный курсовой проект посвящен изучению построения технологии обработки детали, разработки приспособления. В работе представлена технология обработки конкретной детали, разработанное приспособление и способ закрепления в нём обрабатываемой детали, имитация обработки детали полученной в системе Feature CAM.

Целью курсовой работы является разработка технологического процесса обработки детали, отвечающей требованиям работоспособности, технологичности, экономичности; приобретение инженерных навыков по составлению технологического процесса на основе теоретических знаний, а также разработка приспособления и написание управляющей программы одной операции для станка с ЧПУ.

Содержание

Введение

Одним из способов сокращать время производства и улучшать качество изделий является применение различных станочных приспособлений. Приспособления значительно сокращают вспомогательное время операции. Существует множество видов, моделей и исполнений приспособлений. Они могут быть как ручными, так и механизированными, рассчитанных на несколько заготовок и на одну и т.д.

Станочное приспособление (СП) – вспомогательное орудие производства для установки заготовок с целью обработки на металлорежущем станке. По группам оснащаемых станков СП бывают токарные, фрезерные, строгальные, долбежные, шлифовальные и т.д.

Станочные приспособления составляют 80-90% общего парка приспособлений.

Однако изготовление и применение станочных приспособлений рентабельно лишь в случаях серийного и массового производства.

---

В данном курсовом проекте стоит задача спроектировать станочное приспособление для обработки детали в условии серийного производства. Конструкция приспособления должна отвечать многим требованиям, таким как удобство использования, эргономичность, безопасность, быстродействие, требовать минимальные затраты на его изготовление и ремонт и т.д.

1. 
   Материал заготовки
   

Материалом заготовки для изготовления детали служит ст. 30ХГСА ГОСТ 4543-2016.

Сталь 30ХГСА относится к классу легированной конструкционной стали. Она была создана для нужд авиации, но благодаря отличным характеристикам быстро перешла в разряд популярных материалов в машиностроении. Нередко сталь 30ХГСА называют «хромансиль». Это название сплав получил благодаря содержащемся в нем легирующим элементам (хром, марганец и кремний), латинские названия которых в сокращении и составили слово «хромансиль».

Маркировка стали 30ХГСА включает число, находящееся на первом месте и показывающее выраженный в сотых долях процент содержания углерода. В данном случае он составляет 3%, то есть соответствует норме для класса среднелегированных сталей (до 2,5% — низколегированная, от 2,5 до 10% — среднелегированная, от 10% — высоколегированная). Литеры «Х», «Г» и «С» указывают на содержание в стали легирующих элементов – хрома, марганца и кремния. Так как после буквенных обозначений легирующих элементов нет чисел, значит их процентное содержание приблизительно равно 1%. Литера «А» на конце маркировки показывает, что сталь 30хгса относится к категории высококачественных сталей.

В промышленности использую сталь 30ХГСА для различных улучшаемых деталей таких, как валы, оси, зубчатые колёса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, крепёжные детали и другое.

Термообработка: закалка 880 градусов Цельсия, масло, Отпуск 540 градусов Цельсия, вода.

Твёрдость материала: HB = 229 МПа

Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 207-217 и σв=710 МПа, К υ тв. спл=0,85 и Кυ б.ст=0,75

2. 
   Разработка исходной заготовки
   

В качестве исходной заготовки выберем брус размером 130x50x40 из ст. 30ХГСА ГОСТ 4543-2016 (Рисунок 1).

---

Рисунок 1 – Чертёж заготовки

3. 
   Выбор оборудования
   

Для получения нужной нам детали выберем вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Haas VF-1 (Рисунок 2).



Рисунок 2 – Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Haas VF-1
Фрезерные станки и обрабатывающие центры с ЧПУ, предназначены для работы в производствах различного типа, начиная от небольших мастерских и заканчивая тяжелым машиностроением и аэрокосмической промышленностью. На фрезерных станках можно обрабатывать широкий спектр деталей, например, корпусные детали различной степени сложности, штампы и пресс-формы со сложной 3D-поверхностью.

Вертикально-фрезерный центр позволяет решать широкий круг задач: фрезеровать, сверлить, нарезать резьбу в заготовках из самых разных материалов и сплавов. Современные высокоточные центры с ЧПУ выполняют как черновую, так и чистовую обработку, что зачастую позволяет получить со станка полностью готовую деталь.

В таблице ниже, представлены технические характеристики вертикально-фрезерного обрабатывающего центра Haas VF-1.

Таблица №1

Макс. перемещение по оси X, мм	508
Макс. перемещение по оси Y, мм	406
Макс. перемещение по оси Z, мм	508
Максимальное расстояние от стола до торца шпинделя, мм	610
Минимальное расстояние от стола до торца шпинделя, мм	102
Длина стола, мм	660
Ширина стола, мм	356
Макс. нагрузка на стол (равном. распределенная), кг	1361
Ширина Т-образных пазов, мм	16
Расстояние между Т-образными пазами, мм	125
Размер конуса шпинделя	40
Максимальная частота вращения шпинделя, об/мин	8100
Макс. мощность шпинделя, кВт	22,4
Макс. крутящий момент, Нм	122
Макс. осевое усилие, кН	18,7
Макс. скорость холостых подач, м/мин	25,4
Макс. рабочие подачи по осям XYZ, м/мин	16,5
Кол-во позиций в автоматическом сменщике инструмента, шт	20
Макс. диаметр инструмента (при занятых соседних позициях), мм	89
Макс. масса инструмента, кг	5,4
Время смены инструмента (среднее), сек	4,2
Точность позиционирования, мм	±0,0050
Повторяемость, мм	±0,0025
Объем бака СОЖ, л	208
Ориентировочная масса станка (зависит от комплектации), кг	3550

---

4. Выбор режущего и измерительного инструмента

Режущий инструмент:

1. 
   Ленточная пила 3660х34х1,1 ГОСТ 53924-2010.
   
2. 
   Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком ∅20 мм. 2220-0021 ГОСТ 17025-71. Применяется для фрезерования пазов, уступов и плоскостей деталей различных марок стали и чугуна.
   
3. 
   Фреза концевая 2220-0017 ГОСТ 17025-71 ∅14 мм с цилиндрическим хвостовиком. Применяется для фрезерования пазов, уступов и плоскостей различных марок стали и чугуна.
   
4. 
   Сверло ∅12 мм. 2301-3578 ГОСТ 10903-77. Применяется для сверления отверстий.
   
5. 
   Центровочное сверло 2317-0103 ГОСТ 14952-75 комбинированное центровочное сверло для обработки центровых отверстий.
   

Измерительный инструмент:

1. 
   ШЦ-I-125-0,5 Штангенциркуль ГОСТ 166-89. Диапазон регулирования от 0 до 125 с шагом деления 0.5мм. Предназначен для измерения наружных и внутренних линейных размеров, а также глубин отверстий.
   
2. 
   Набор радиусных шаблонов ГОСТ 4126-66.
   

5. Разработка приспособления

Для операции фрезерования поверхности разработаем приспособление (Рисунок 3).



Рисунок 3 – Приспособление для фрезерования
Данное приспособление предназначено для операции фрезерования. На плите приспособления расположены уступ, высотой 5 мм, направляющие пальцы ∅10 мм, в количестве 4 штук и 2 шпильки ∅12 с резьбой мм М12. Приспособление базируется на рабочем столе станка, при помощи четырех шпилек. Направляющие пальцы служат для точного позиционирования детали на плите приспособления, шпильки – для фиксации.

Деталь базируется на направляющих пальцах приспособления, фиксируется при помощи двух шпилек ∅12 мм и прижимается двумя с гайкими с фланцем, резьбой М12 (Рисунок 4).

---

Рисунок 4 – Закрепление детали в приспособлении

6. 
   Программирование параметров режущего инструмента и режимов резания в системе Feature CAM
   

Загружаем 3D модель детали (Рисунок 5), сделанной в программе Solid Works, в программу FeatureCAM (Рисунок 6).



Рисунок 5 - 3D модель детали.



Рисунок 6 – Импорт 3D модели детали в FeatureCAM

Выбираем направление оси Z и ориентацию X данного установа. Так же выбираем тип заготовки, материал и размер (Рисунок 7).



Рисунок 7 – Моделирование заготовки

Во вкладке «Элементы» программы, выбираем создание элемента «Стенка» (Рисунок 8).



Рисунок 8 – Создание элемента

Выбираем поверхности из которых состоит элемент (Рисунок 9).



Рисунок 9 – Выбор обрабатываемой поверхности

Выбираем режущий инструмент для выбранной операции и программируем его параметры (Рисунок 10).



Рисунок 10 – Программирование параметров режущего инструмента

Рассчитываем режимы резания для чернового прохода

Черновая обработка:

На основании [Барановский Ю.В. - Режимы резания металлов: Справочник – 4–е изд., перераб. и доп., 1995] принимаем: V=45 м/мин; fz=0.06

По ГОСТ 17025-71 принимаем: d=14 мм;

N=1000*45/3.14*14=1024 об/мин

S=0.12*4*1024=246 мм/мин

Полученные значения вписываем в программу (Рисунок 11).


Рисунок 11 – Программирование режимов резания для чернового прохода

Рассчитываем режимы резания для чистового прохода

Чистовая обработка:

На основании [Барановский Ю.В. - Режимы резания металлов: Справочник – 4–е изд., перераб. и доп., 1995] принимаем: V=50 м/мин; fz=0.051

По ГОСТ 17025-71 принимаем: d=14 мм

---