Проектирование технологического процесса изготовления детали вала

Реферат КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ТИП ПРОИЗВОДСТВА, ЗАГОТОВКА, ОПЕРАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН ОБРАБОТКИ, РЕЖИМ РЕЗАНИЯ, КЛАСС ДЕТАЛИ, УСЛОВИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Разработан технологический процесс. Определен тип производства. Выполнен анализ технологичности детали.

Спроектирована заготовка, проведено обоснование способа ее получения.

На базе заводского варианта составлен технологический процесс изготовления детали — вал. Произведен расчет припусков на механическую обработку.

Спроектирована операционная технология, составлен план обработки.

Содержание Введение

1. Служебное назначение и технические требования на деталь по чертежу и условиям эксплуатации

2. Анализ технологичности конструкции детали

3. Определение тип производства

4. Выбор и обоснование способа получения заготовки

5. Разработка маршрутной технологии обработки детали

6. Определение припусков расчетно-аналитическим методом

7. Проектирование операционной технологии Заключение Список использованных источников

Введение

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа. Современный уровень технического прогресса, непрерывное создание новых совершенных высокопроизводительных, автоматизированных и высокоточных машин, основанных на использовании новейших достижений науки, требуют подготовки высокообразованных инженеров, хорошо владеющих техникой и технологией машиностроения.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать технологический процесс изготовления вала. Деталь «Вал в процессе работы испытывает периодические динамические нагрузки, что приводит к износу детали. Поэтому главной задачей курсового проектирования является разработка процесса изготовления и ремонта вала. Для выполнения задачи применяются улучшенные конструкции машин, применение современного высокопроизводительного оборудование инструмента, что дает возможность качественно и дешево в заданные плановые сроки с минимальными затратами труда изготовить деталь. Применение современного оборудования способствует повышению долговечности и надежности работы деталей, а также снижению себестоимости деталей и уменьшению затрат труда на их изготовление.

1. Служебное назначение и технические требования на деталь по чертежу и условиям эксплуатации.

Вал предназначен для передачи крутящего момента и поддержания вращающихся вместе с ним деталей передач (зубчатых колёс, шкивов и др.) Основными критериями работоспособности валов являются сопротивление усталости материала и жёсткость.

При изготовлении вала используется углеродистая качественная сталь марки Сталь 45 ГОСТ 1050–88. Возможно использование сталей этой группы с содержание углерода не менее 0,42%.

2. Анализ технологичности конструкции детали Определим класс детали.

Класс детали определяется исходя из отношения l к d.

следовательно, вал оси относится к классу валов.

Форма детали: диаметры убывают от средней части вала к краям; имеются незначительные перепады диаметров. Имеются шпоночный паз и шлицевые поверхности в количестве 2 и 6 штук соответственно. Имеются канавки для выхода шлифовального круга.

что больше 12, следовательно, вал нежесткий.

Марка материала.

Марка: Сталь 45 ГОСТ 1050–88

Химический состав

Механические свойства

Охарактеризуем наиболее протяженные поверхности.

Наиболее протяженной поверхностью является внешняя шлицевая поверхность вала по длине l=151мм, диаметром вала 37 мм и глубиной шлицевой канавки=6,4 мм. Данная поверхность не является жесткой, т. к не выполняется условие dпр<12.

Определим тип станка.

При изготовлении вала используется токарно-винторезный стан

ок 16К20 и консольно-фрезерный станок мод.6М81Д

Характеристика шлицевых соединений

Имеется 6 прямобочых шлицевых пазов. Несимметричность боковых поверхностей шлицев относительно оси не более 0,01 мм на длине 100 мм.

Вывод: деталь технологична и может быть изготовлена с применением универсального оборудования и дополнительных вспомогательных приспособлений и оснастки, упрощающих процесс изготовления и не требующих дополнительных операций.

3. Определение типа производства

деталь вал заготовка обработка

На основании массы детали согласно чертежу и заданного объема выпуска предварительно определяют тип производства. В соответствии с конструктивными особенностями детали записывает технологический процесс изготовления детали. Технологический процесс составляется на основе типового.

Исходные данные:

Объем выпуска N = 8000 шт.

Масса детали m = 1,9 кг.

Действительный годовой фонд времени Fд = 4029 час.

Доля деталей на запасные части и брак в = 5%.

Исходя из массы детали и объема выпуска предварительно, определяем тип производства — среднесерийное производство.

Опишем последовательность технологических операций, необходимых для изготовления детали.

1) Фрезерование торцев и зацентровка.

2) Токарная обработка по контуру (предварительно черновая).

3) Токарная обработка (чистовая).

4) Фрезерная (фрезерование шпоночного паза)

5) Шлиценарезная операция.

6) Термическая (улучшение).

7) Шлицешлифовальная

8) Кругло-шлифовальная (предварительная)

9) Кругло-шлифовальная (Окончательная)

Определяем приближенное основное и штучное время на каждую операцию технологической обработки.

Фрезерно-центровальная операция.

Основное время на операцию определяется по формуле:

где — обрабатываемый диаметр;

— длина обрабатываемой поверхности.

.

Штучное время определяется по формуле:

где — коэффициент штучного калькуляционного времени для данного вида обработки и типа производства.

Токарная операция (черновая):

где — длина обрабатываемой поверхности

мин.

21 = 0,17· 21·25·10−3 = 0,1 мин.;

49=0,17· 49·30·10−3=0,2мин;

151=0,17· 151·37·10−3=1мин;

35=0,17· 35·30·10−3=0,2мин;

19=0,17· 19·20·10−3=0,06мин;

Токарная (чистовая)

21=0,17· 25·21·10−3=0, 1мин;

49=0,17· 49·30·10−3=0, 2мин;

151=0,17· 151·37·10−3=1мин;

35=0,17· 35·30·10−3=0, 2мин;

19=0,17· 19·20·10−3=0,06мин;

Фрезерная (фрезерование шпоночного паза):

мин;

49=4· 30·13·10−3 =2мин;

19=4· 27·13·10−3 =1,4мин;

Шлиценарезная операция:

151=4· 151·21·10−3 =12,7мин;

Шлицешлифовальная :

To6=4,6· l·z·10−3

To151=4,6· 151·6·10−3=4мин;

Кругло-шлифовальная (предварительная)

To7=0,07· d·l · 10−3

21 = 0,07· 25·21·10−3 = 0,03 мин;

49 = 0,07· 30·49·10−3 = 0,1 мин;

151 = 0,07· 151·37·10−3 = 1 мин;

35 = 0,07· 35·30·10−3 = 0,1 мин;

19 = 0,07· 20·19·10−3 = 0,03 мин;

мин

Кругло-шлифовальная (окончательная):

;

21 = 0,15· 25·21·10−3 = 0,1 мин;

49 = 0,15· 30·49·10−3 = 0,2 мин;

То151 = 0,15· 151·37·10−3 = 0, 8 мин;

35 = 0,15· 35·30·10−3 = 0,2 мин;

19 = 0,15· 20·19·10−3 = 0,05 мин;

мин.

Определяем расчетное количество станков на каждую операцию

где — объем выпуска с учетом запасных частей;

— коэффициент загрузки оборудования.

шт.

Тогда: ;

Принимаемое значение количества станков:

ст.

;

ст.

;

ст.

;

ст.

;

ст.

ст.

ст.

ст.

Устанавливаем число рабочих мест

;

;

;

;

;

;

;

;

Определяем значение фактического коэффициента загрузки оборудования

.

;

;

;

;

;

;

;

Определяем количество операций, выполняемых на каждом рабочем месте:

;

;

;

;

;

;

;

Сведем все полученные данные в таблицу 1.

Таблица 1 — Сводная таблица результатов расчетов

Коэффициент закрепления операций определяется по формуле:

Вывод: так как коэффициент закрепления операции не находится в интервале от 10 до 20, тип производства крупносерийный, следовательно дальнейший расчет проводим применительно к этому типу.

Оборудование: автоматы и полуавтоматы, высокопроизводительный инструмент.

4. Проектирование заготовки поковки

Заготовка поковка проектируется по стандарту ГОСТ 7505–89

Исходные данные:

Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050–88

Определяем расчетную массу поковки:

KP — коэффициент расчетной массы (таблица 20, [2])

Определяем первую конструктивную характеристику поковки.

Принимаем класс точности для горизонтально-ковочной машины Т4.

Определяем вторую конструктивную характеристику группы стали

Так как содержание углерода свыше 0,35%, а легирующих элементов с выше 2% то выбираем группу стали М2.

При соотношении объема поковки и объема описывающей фигуры находим, что степень сложности поковки С1.

Назначаем конфигурации поверхности разъема штампов.

Поверхность разъема плоская.

Определяем исходный индекс на основе найденных ранее конструктивных характеристик.

Для определения индекса используем номограмму (таблица 2 [2]).

Принимаем исходный индекс 10.

Назначаем на каждую поверхность в зависимости от её номинального размера основные припуски.

По исходному индексу в таблице 3 определяем припуск на сторону.

Находим дополнительные припуски на смещение по поверхности разъема штампа, а так же изогнутость или отклонение от прямолинейности.

Используем таблицу 4.

Дополнительные припуски назначаем на сторону.

Исходные данные для расчета заготовки поковки сводим в таблицу.

Таблица 2

Припуски и допуски

Определяем расчетные размеры заготовки поковки по формуле:

принимаем 34 мм

принимаем42 мм

принимаем156 мм

принимаем 298 мм

По исходному индексу размеров заготовки (таблица 8 [2]) находим допускаемые отклонения верхние и нижние расчетных размеров.

Радиус закругления наружных углов определяем по (таблице 7[2]) в зависимости от поковки и глубины полости ручья штампа. Радиус закругления наружных углов принимается =2,0 мм.

Штамповочный уклон (таблица 18)

Для ГКМ величина уклона =-5, для внутренней поверхности=-7.

Оформляем чертеж заготовки поковки используя расчетные данные.

Рисунок 1 — Заготовка поковка

5. Разработка маршрутной технологии обработки детали

На основе типового технологического процесса разработаем маршрутную технологию обработки детали.

Маршрутная технология представлена в таблице 3.

Таблица 3 — Маршрутная технология обработки детали

6. Определение припуска расчетно-аналитическим методом

Расчет проводим на одну наиболее точную поверхность.

Материал детали Сталь 45, заготовка — поковка. Класс точности Т4, масса

заготовки 1,9 кг. Перед токарной операцией выполняется фрезерно-центровальная операция с базированием детали по диаметру по наружней поверхности и торцу.

Рассчитываем припуск и промежуточные размеры согласно методике .

По типовой технологии запишем технологические переходы на элементарную поверхность по 6 квалитету.

010Токарная черновая;

015 Токарная чистовая.

030 Шлифование черновое;

035 Шлифование чистовое.

Расчет припусков на обработку наружной поверхности Ш25.

Запишем значение Rz, h,?е, е, Td в таблицу для каждого перехода. Для заготовки поковки значение Rz и h выбираем по таблице 12 [3], а после

Обработки по таблице 24−25.

Таблица 4

Расчет припусков на обработку наружной поверхности

где — высота неровностей профиля по 10 точкам (по 5 выступам и 5 впадинам);

h — глубина дефектного слоя;

— суммарное пространственное отклонение;

— погрешность установки;

— допуск.

Расчет суммарного пространственного отклонения ведется по формуле:

где — общее отклонение расположения поверхности из-за кривизны заготовки и рассчитывается по формуле :

где =0,20 мкм/мм— кривизна заготовки;

— расстояние от середины расчетной поверхности до точки закрепления;

— погрешность смещения одной оси относительно другой;

— погрешность центрования, которая определяется по формуле :

.

.

мм.

мкм.

Величина на последующих перепадах получается умножением заг на коэффициент уточнения Kу.

005 Токарная черновая: Kу=0,06 мм

010 Токарная чистовая: Kу=0,04 мм

= 0,06· 520=31,2мкм;

= 0,04· 520 = 20,8мкм.

Определяем расчетные минимальные припуски на обработку по всем технологическим переходам.

;

мкм;

мкм.

мкм.

мкм.

Записываем для конечного перехода в графу расчетный размер наименьший предельный размер детали по чертежу.

= dч + ei = 25+(-0,007)=24,993 мм.

Для переходов, предшествующих конечным, определяем расчетный размер прибавлением к наименьшему придельному размеру по чертежу, расчетного припуска по всем операциям.

мм;

мм.

мм.

мм.

Запишем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их в сторону увеличения расчетных размеров до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размеры на каждом переходе.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Определяем наибольшие предельные размеры прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Запишем предельные значения припусков, как разность наибольших придельных размеров и как разность наименьших придельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

мм;

мм;

мм;

мм;

Аналогично рассчитываются значения для .

мм;

мм;

мм;

мм.

Определяем общие припуски, суммируя стобцы .

мм;

мм.

Проверяем правильность выполненных расчетов по формуле:

2,62 — 1,79 = 0,84−0,007

0,83 = 0,83

Определяем общий номинальный припуск по формуле:

мм.

Определяем номинальный размер заготовки.

мм.

Строем схему графического обозначения припусков и допусков на

Обработку поверхности d= 28js6.

Расположение допусков на рисунке 1.

7. Проектирование операционной технологии

Расчет режимов резания на основные или наиболее ответственные операции и их нормирование

Определяем режим резания на обработку поверхности Ш 25 .

Назначаем глубину резания:

t = 0,88 мм.

Назначаем подачу по таблице 11 [3]:

S = 0,4мм/об.

Скорость резания определяем по формуле:

;

где — коэффициент скорости резания (продольного точения) назначаем по таблице 17 [3];

— период стойкости инструмента;

m, xv, yv — постоянные коэффициенты;

— поправочный коэффициент, который определяется по формуле:

где — коэффициент, зависящий от материала заготовки;

— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки назначаем по таблице 1 [3]; =0,9.

— коэффициент, учитывающий материал инструмента назначаем по таблице 5; =1.

определяется по формуле:

где — коэффициент, учитывающий марку стали.

.

м/мин.

Определяем частоту вращения детали или инструмента

мин-1.

Уточняем расчетную частоту вращения шпинделя

мин-1.

Определяем фактическую скорость резания

м/мин.

Определяем тангенсальную составляющую силы резания

где — коэффициент силы резания;

— поправочный коэффициент, который определяется по формуле:

где — коэффициент, зависящий от главного угла в плане назначаем по таблице 22 [3];

— коэффициент, зависящий от переднего угла в плане;

— коэффициент, зависящий от угла наклона на угловой режущей кромке;

— коэффициент, зависящий от радиуса при вершине резца.

.

.

Н.

Определяем мощность резания

кВт.

Проверка расчета:

Nэ = 10кВт — мощность электродвигателя;

з = 0,8 — КПД станка;

Nрез < Nэ · з;

7,8 кВт < 8 кВт

Расчет верный.

Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на операцию чернового точения вала.

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 010.

Станок модели 16К20.

Скорость продольного точения -196 м/мин

Подача S = 0,4 мм/об.

Частота вращения: n=315мин-1

Глубина резания: t=0,88 мм

Заготовка — поковка из углеродистой стали HRC

Твердость 230…280 HRC.

Масса 1,9 кг.

2) Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на операцию чистового точения вала.

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 015.

Станок модели 16К20.

Скорость продольного точения -157 м/мин

Подача S = 0,3 мм/об.

Частота вращения: n=250мин-1

Глубина резания: t=0,1

3) Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на фрезерную обработку вала.

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 020.

Станок модели. 6М81Г

Скорость продольного точения -125 м/мин

Подача S = 0,15 мм/об.

Частота вращения: n=500мин-1

Глубина резания: t=0,5 мм

4) Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на шлиценарезную обработку вала.

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 025.

Станок модели .

Скорость продольного точения -135 м/мин

Подача S = 0,2 мм/об.

Частота вращения: n=800мин-1

Глубина резания: t=0,4

5) Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на Круглошлифовальную операцию вала. (Предварительная)

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 030.

Станок модели .

Скорость продольного точения -90 м/мин

Подача S = 0,4 мм/об.

Частота вращения: n=330мин-1

Глубина резания: t=0,015 мм

6) Рассчитываем нормы времени для условий крупносерийного производства на Круглошлифовальную операцию вала. (окончательную)

Размер партии n = 8000 шт.

Операция N 035.

Станок модели .

Скорость продольного точения -110 м/мин

Подача S = 0,2 мм/об.

Частота вращения: n=300мин-1

Глубина резания: t=0,01 мм

Структура операции

Норма времени рассчитывается по формуле:

где

мин (зависит от числа инструментов (4…12) в наладке;

;

Топ= То + Тв.

Заключение

В итоге проделанной работы был спроектирован технологический процесс изготовления детали вала ;подобрано оборудование; выбрана заготовка; рассчитаны припуски на обработку; подобран режущий инструмент.

Проведено нормирование механической обработки детали.

Также в данной курсовой работе осуществлен анализ детали вала. По чертежу и условиям эксплуатации, рассчитан тип производства. Спроектирован технологический процесс механической обработки детали.

Выбрано оборудование, режущий и мерительный инструмент.

Рассчитаны режимы резания, припуски на механическую обработку и межоперационные допуски на размеры детали.

Разработаны эскизы технологических наладок на операции.

В процессе выполнения курсовой была заполнена технологическая документация, составлен технологический процесс механической обработки типовой детали.

Выбор станков, инструментов, средств измерения и технологического оснащения показал, что для изготовления были использованы: универсальное металлорежущее оборудование, полностью стандартные режущие и измерительные инструменты. Из чего следует, что технологический процесс разработан по оптимальному варианту.

Список использованных источников

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 2012. 656 с., ил.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 2014. 496 с., ил.

3. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Под редакцией С. Ю. Романовой. — М.: Экономика, 2011. — 206 с.

4. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. — 4-е изд., прераб. и доп. — Мн.: Выш. школа, 2010. — 256с., ил.

5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.1. — 8-е изд., перераб. и доп. Под редакцией И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2001. — 920 с.: ил.

6. Поковки стальные штамповочные. Допуски, припуски и кузнечные напуски. ГОСТ 7505–89/Под редакцией А. Л. Владимирова, Москва 1993