Введение

Задачи стоящие перед современным машиностроением в значительной степени определяют инструментальное обеспечение промышленного производства, наличие режущего инструмента, способность обрабатывать поверхность детали с требуемой точностью и качеством поверхностного слоя, позволяет выполнить производственное задание и изготавливать конкурентоспособную продукцию. Проектированию режущих инструментов уделяется большое внимание для создания нового инструмента, а не стандартизованного. Автоматизация технологических процессов, широкое внедрение робототехники, использование гибких производственных систем, обеспечивает высокую производительность труда. Эффективность работы металлообрабатывающего оборудования, качество и точность получаемых деталей во многом зависят от того, как функционируют системы связанные с режущим инструментом, поэтому современные знания в области проектирования режущих инструментов во многом определяют эффективность производства.

Основные требования предъявляемые к режущим инструментам определяется их служебным назначением, т.е. способностью выполнять требуемые функциональные • действия, обеспечивая при этом образования соответствующих поверхностей на заготовке и необходимых экономических показателей в процессе обработки. Возможность процесса резания обрабатываемой заготовки обеспечивается материалом режущей части инструмента, а также правильным выбором геометрических параметров. Получение требуемых формы, размеров и качества обрабатываемой поверхности детали обеспечивается конструкцией инструмента, в первую очередь его режущих кромок, а также особенностями крепления, базирования и регулирования инструмента на размер. Экономическая эффективность режущего инструмента определяется с одной стороны производительностью обработки, с другой ее себестоимостью. Производительность зависит от режима обработки детали, т.е. скорости резания, подачи, глубины резания, а эти показатели обусловлены материалом режущей части инструмента, его конструктивным исполнением, условиями формирования стружки, ее отвод из зоны резания, количество одновременных работ режущих кромок и многими другими условиями.

Себестоимость обработки детали зависит как от конструктивных особенностей инструмента, так и от трудоемкости его изготовления и возможности восстановления режущих свойств в ходе эксплуатации. Целью и задачей при разработке технологического процесса метчика гаечного является усовершенствование существующего (базового) технологического процесса для среднесерийного производства с использованием современного высокопроизводительного оборудования и оснастки с целью снижения себестоимости продукции, повышения производительности труда, улучшения организации и условий труда.

1 Общий раздел

1.1 Описание конструкции и служебного назначения режущего инструмента

Резец токарный проходной прямой левый с пластинкой из твердого сплава с углом в плане φ=45.

Резец предназначен для обтачивания, подрезки торцов, растачивания и т.д. Резец состоит из: державки, режущей, части и твердосплавной пластинки.

ДЕРЖАВКА СЛУЖИТ для размещения напайки и установки резца в резцедержателе.

Напайка - твердосплавная пластинка, является режущей частью резца, крепится способом пайки к державке и предназначена для снятия слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Главная режущая кромка служит для снятия слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Передняя поверхность служит для схода слоя металла, снимаемого главной режущей кромкой.

Задняя поверхность вместе с передней поверхностью служит для образования главной режущей кромки.

Державка выполняется из конструкционной стали. Применяем для державки сталь 40Х ГОСТ-4543-71.Предпологая что резец предназначен для обработки конструкционных углеродистых сталей применим для напайки пластинки твердосплавную пластинку Т15К6 ГОСТ 25396-82

Химический состав и физико-химические свойства материала резца приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 -Химический состав стали

Химический элемент	С,%	Сr ,%	Si, %	Mn ,%	Ni,%	Сn ,%	S,%	P,%
Сталь 40Х ГОСТ-4543-71	0,36-0,44	0,80-1,10	0,17-0,37	0,50-0,80	0,3	0,3	0,035	0,035

Таблица 1.2 -Физико-механические свойства стали

Параметры	P, г/см	HB	σn, МПа	σв МПа	Е, МПа	t ковки, 0С
Сталь 40Х ГОСТ-4543-71	7,85	207	600	1500	2,1х105	800-1250

Таблица 1.2 Химический состав и твердость T15K6

Химический элемент	TiC,%	С0, %	WC,%	HRA
Твердый сплав Т15K6 ГОСТ 25396-82	15	6	79	90

1.2 Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на технологичность.

Чертеж детали содержит все размеры, необходимые для изготовления инструмента. Количество проекции, сечений, разрезов достаточно для полного уяснения конструкции инструмента. На чертеже указаны шероховатости поверхностей и технические требования, предъявляемые к изделию.

Произведем качественный анализ технологичности инструмента. Резец токарный проходной левый представляет изделие призматической формы длиной 120 мм, высотой 20 мм, шириной 12 мм. Конструкция резца максимально простой формы, и упрощению не подлежит. Плоские поверхности резца допускают высокопроизводительные методы обработки. Труднодоступных мест для обработки не имеется . Опорная поверхность резца является технологической базой, от которой проставлены все размеры резца, следовательно технологическая база совпадает с измерительной. Имеется возможность непосредственного измерения заданных на чертеже размеров.

Учитывая то что экономические факторы, наиболее рациональным способом получения заготовок резца заготовки из проката прямоугольного сечения.

Производим количественный анализ технологичности инструмента.

Количественный анализ детали на технологичность заключается в расчете коэффициентов унификации (К_УЭ), точности (К_т) и шероховатости (К_ш).

На основе чертежа инструмента и эскиза инструмента (рис.2) составляем таблицу, в которой указывается поверхности и соответствующие им квалитеты точности и шероховатости поверхности.

Таблица 1.2 Квалитеты точности и параметры шероховатостей поверхностей

№ поверхности	Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество унифицированных элементов	Квалитет точности, А	Параметр шероховатости, Б	Класс шероховатости
1	Торец державки.	1	----	16	Ra 10	3
2	Опорная поверхность.	1	1	16	Ra 3,2	5
3	Боковая поверхность державки. Поверхность прижима.	3	----	16	Ra 25	2
4	Фаска на торце державки.	4	4	16	Ra 10	3
5	Главная задняя поверхность державки.	1	1	16	Ra 10	3
6	Главная задняя поверхность напайки.	1	1	7	Ra 0,8	7
7	Передняя поверхность напайки.	1	1	7	Ra 0,8	7
8	Вспомогательная задняя поверхность напайки.	1	1	7	Ra 0,8	7
9	Вспомогательная задняя поверхность державки.	1	1	16	Ra 10	3
10	Дно паза под пластинку.	1	1	16	Ra 10	3
11	Поверхность под тепловой зазор.	1	----	16	Ra 10	3
12	Боковая поверхность теплового зазора.	1	----	16	Ra 10	3
13	Боковая поверхность паза под напайку.	1	1	16	Ra 10	3
14	Торцовая поверхность паза под напайку.	1	1	16	Ra 10	3
15	Главная задняя доведенная поверхность.	1	1	6	Ra 0,4	8
16	Передняя доведенная поверхность.	1	1	6	Ra 0,4	8
17	Вспомогательная задняя доведенная поверхность.	1	1	6	Ra 0,4	8
	Итого	22	16

На основании данных таблицы производим расчет коэффициентов технологичности.

Коэффициент унификации конструкции элементов детали К_уэ определяется по формуле:

_.

где: - число конструктивных элементов детали выполненных по стандарту, О_уэ=16;

- число всех конструктивных элементов детали;

Деталь считается технологичной, т.к. Ку.э > 0,6;

Коэффициент точности обработки К_т определяется по формуле:

где: - средний квалитет точности обработки;

Средний квалитет точности обработки определяется по формуле;

где: ;

1,2,3... 17- номер квалитета точности обработки;

n₁,n₂,…ni – количество размеров соответствующего квалитета;

– общее количество поверхностей;

Деталь технологична в изготовлении, так как .

Определяем коэффициент шероховатости Кш по формуле:

где:

1,2,3... 14 – класс шероховатости;

n₁,n₂,n₃…ni – количество поверхностей соответствующего класса шероховатости;

Деталь является технологичной так как . Определив качественные и количественные показатели можно сделать вывод, что данная деталь (резец проходной прямой левый) технологична в изготовлении.

1.3 Определение типа производства и его характеристика

Тип производства определяется по коэффициенту закрепления операций (Кз.о) Предварительно на основе типового технологического процесса его можно определить по формуле:

где: Fd=3940 – действительный годовой фонд времени работы оборудования при двухсменной работе, час.;

N – годовой объем выпуска, штук;

- среднее штучно-калькуляционное время, мин;

=0,7…0,8 – коэффициент ужесточения заводских норм, =0,75;

Предварительно по типовому технологическому процессу определим : =3,9 мин.

При годовой программе N=3000 штук

При =20…40 производство мелкосерийное

Определяем величину производственной партии n_д по формуле:

где:N=3000шт

=253 – число рабочих дней в году

а=10 – число дней, на которое необходимо иметь запас деталей

При серийном производстве изготавливают серии изделий, регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Характерный признак серийного производства – выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций. При среднесерийном производстве используется в основном универсальное оборудование, на котором выполняется основной объем работы.

Специальное оборудование используется на технологических операциях, где использование универсального оборудования невозможно или же значительно увеличивает трудоемкость изготовления инструмента.