Определяем массу и размеры исходной заготовки

1.6  Определяем массу и размеры исходной заготовки.

Объем заготовки с учетом 2% угара, мм³

Vз=1,02*Vп= 1,02*824462=840951

Диаметр заготовки, мм

Dз= 1,08 = 1,08=80,9 (при m=2)

Принимаем Dз= 82- ближайший больший диаметр из ряда стандартных диаметров стали.

Длина заготовки, мм:

Lз= Vз/Sз= 840951/5278=159

Где Sз- площадь поперечного сечения заготовки, мм²:

Sз= (πD²_з )/4= 3,14*82²/4=5278

2. Определение температурного интервала штамповки.

Определяем температурный интервал горячей обработки давлением, в котором металл имеет наиболее высокие значения пластичности, ударной вязкости и наиболее низкое значение прочности. Для этого находим на оси абсцисс диаграммы состояния железа- углерод точку, соответствующую содержанию углерода 0,15(для Стали 15).Проводим из этой точки перпендикулярную линию до пересечения с линей солидуса, ниже которой сплав находится в твердом состоянии. Точке пересечения соответствует температура 1425˚С. Максимальная температура нагрева металла берется на 100-150˚С меньше, принимаем 1300˚С. Аналогично определяем температуру на линии кривых точек А₃, которая равна 850˚С. Температура конца штамповки берется на 25-50˚С больше, чтобы предотвратить образование наклепа и трещин в изделии, принимаем 900˚С.

3.  Ориентировочная масса падающих частей штамповочного молота, кг:

G=(3,5+5)F_п = 4,2*134,5=564,9,

Где F_п площадь проекциипоковки на плоскость разъема штампа, см²

F_п=π D²_2п /4=3,14*130,9² *10^-2/4=134,5;

D_2п наименьший диаметр поковки.

2.2 Расчет режима резания при сверлении

L=75 D_s

D=15

Сверлением называется образование отверстия в сплошном материале снятием стружки с помощью режущего инструмента - сверла. Сверление
осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг
оси - главного движения резания, поступательного его движения вдоль оси -движения подачи (рис.1). На сверлильном станке оба движения сообщаются инструменту.

За скорость главного движения V принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от осей сверла, м/с (м/мин):

V=π*d*n/(1000*60)

где d - наружный диаметр сверла, мм, n - частота вращения сверла, мин-1.

Подача S (или скорость движения подачи) равна осевому перемещению сверла за один оборот, мм/об.

Под режимом резания при сверлении понимается совокупность значений скорости резания и подачи.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение.

На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости главного движения резания вдоль режущей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра.

За скорость главного движения резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла, м/с (м/мин):

V = π*D*n/(1000*60),

где D - наружный диаметр сверла, мм; n - частота вращения сверла, об/мин. Подача S (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот. За глубину резания при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла, мм:

t=D/2, а при рассверливании t=(D-d)/2,где d- диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

После токарной обработки деталь поступает на операцию сверления.

1.В данной детали необходимо просверлить 1 отверстия диаметром d=15мм. Материал детали сталь с пределом прочности σв = 400 МПа. Материал спирального сверла - сталь быстрорежущая марки Р18. Охлаждение - эмульсией. Сверлить будем на станке модели 2Н135.Расчет режима резания:

2.Определяем подачу S по формуле

S=Sтабл*Кэ,

где Sтабл= 0,28 (мм/об). Выбираем из таблицы в зависимости от σв = 400 МПа при сверлении отверстий глубиной 1 ≤ 3d, с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы (1≤3d ≤36 = 12); Кэ- поправочный коэффициент на подачу, Кэ = 1, так как сверлят отверстие глубиной 1 < Зd, с точностью не выше 12-го квалитета и в условиях достаточно жесткой технологической системы(В связи с отсутствием дополнительных значений и параметров). S = (0,28-0,32) * 1 = (0,28-0,32) мм/об

Подача на станке устанавливается в пределах выбранного табличного диапазона. Принимаем S = 0,28 мм/об.

3.Определяется скорость резания V по формуле:

V=(Cv* dnv* Kυ)/(Tm* Syv),

где Су - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства

материала заготовки и условия обработки;

Т - стойкость сверла, мин;

По приложениям 2 и 3 [3] находим:

Су = 7.76;

Т= 30 мин.

nу = 0,4;

 yу = 0,5;

m= 0,2;

К_у = К_mυ * К_uυ *К_lυ - поправочный коэффициент на скорость резания;

К_mυ= К_г * (750/σв)^ny— поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала;

К_г - коэффициент, учитывающий материал инструмента (для сверл из быстрорежущей стали и обрабатываемого материала — углеродистой стали Кг=1);

nv-показатель степени (для сверл из быстрорежущей стали обрабатываемого материала - углеродистой стали при σв <400 МПа, nv=0,9);

К_uυ-поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (для быстрорежущей стали К_uυ = 1);

К_lυ — поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия (при глубине 1 ≤ 3d, Кlυ =1);

V = [7,76 * 30^0,4/(30^0,2 *0,28^0,5)] * 1 (750/400)^-0,9 *1 *1 = 16,6 м/мин = 0,27 м/с.

4.Определяем частоту вращения шпинделя станка n, полученной по расчету:

n=1000*V/(π*d)=1000*16,6/(3,14*15)=352 мин-1

По станку принимаем ближайшую меньшую частоту вращения n=250 мин-1.

5.Определяем осевую силу при сверлении Р0 по формуле:

Р0 = Ср*d^хр*S^ур*Kр = 55,6*15*0,28^0,7*(400/750)^0,75 = 213 кгс;

Из приложения найдем Ср = 55,6 ,ХР = 1,0 ,УР =0,7.

где Кр = (σв/750)0,75= (400/750)^0,75 - поправочный коэффициент, зависящий от материала обрабатываемой заготовки; n— показатель степени (при обработке углеродистой стали п=0,75).

По паспортным данным станка наибольшее осевое усилие, допускаемое механизмом подачи станка-1500 кгс. Следовательно назначенная подача S = 0,28 мм/об допустима.

6. Определяем крутящий момент Мк от сил сопротивления резанию при сверлении по эмпрической формуле:

Мк = Сmd^xm S^ym Кm = 23* 15²*0,28^0.8*(400/750 )^0.75 =1166 кгс*мм;

Сm = 23; Хm = 2,0; Уm = 0,8.

Крутящий момент обеспечивается станком (допускаемый крутящий момент - 4000 кгс*мм).

7. Эффективная мощность Nе, расходуемая на процесс резания:
Nе = Мкдоп*n/974000 = 4000*250/974000 = 1.02 кВт.

8. Расчетная мощность электродвигателя станка Nэ :

Nэ = N/η=1.02/0,7=1.45 кВт,

где η-КПД механизмов и передач станка η=0,7

9. Определяем основное время Т0. Это время, затрачиваемое непосредственно на сверление при «ручном» подводе инструмента к заготовке:

Т0 = L/( S*n)

L = l + lвр +lпер=75+7.5*ctg59+3*0,28=80.34 - полная длина перемещения сверла, мм;

где l=2*d — глубина отверстия, мм

1вр=d/2*ctgφ-глубина врезания сверла в заготовку, мм,

1пер ≥3S— длина перебега инструмента, мм;

Принимаем угол при вершине сверла 2φ= 118°, рекомендуемый при

обработке стали. Таким образом:

То= 80.34/(0,28*250)=1.15 мин

Допуск на размер отверстия: D₄ = 14,4^+1,5_-0,7