Разработка технологического процесса механической обработки вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Северный (Арктический) федеральный университет

Технологии конструкционных материалов и машиностроения

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

Технология машиностроения

На тему

Разработка технологического процесса механической обработки вала

Скорняков Виталий Александрович

2011

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обоснование и выбор заготовки

2. Выбор технологических методов обработки элементарных поверхностей детали

3. Разработка маршрута механической обработки детали

4. Расчет режимов резания

Список использованных источников

Приложение а

Приложение б

1. Обоснование вида заготовки, выбор и определение ее размеров

Заготовка - предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материала и шероховатости поверхности изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу - узел.

Большинство деталей типа валов, втулок, шайб и колец изготовляют из заготовок, поставляемых в виде круглых, шестигранных и квадратных прутков. Крупные и сложные по форме детали получают из штучных заготовок литьем, ковкой или штамповкой.

Выбор вида заготовки (прутков круглого, шестигранного или квадратного сечений, поковки, отливки и т. д.) зависит от конструктивных особенностей деталей. Например, болт с шестигранной головкой целесообразно изготовлять из шестигранного прутка, а не из круглого.

Заготовка должна иметь несколько большие размеры, чем обработанная деталь, т. е. предусматривается слой металла, снимаемый при механической обработке. Этот слой металла носит названиеприпуск на обработку.

Величина припуска должна быть наименьшей, но при этом обеспечивать получение годной детали, т. е. заготовка по форме и размерам должна приближаться к форме и размерам готовой детали.

По номинальному диаметру детали d_н выбираем диаметр заготовки d_з, при этом необходимо учесть длину детали.

В условиях единичного производства экономически целесообразно изготовлять вал из круглого проката. Следовательно, выбираем заготовку из проката: КРУГ В-60 ГОСТ 2590-88 / 40Х-3ГП ГОСТ 1050-88.

Расшифровка обозначения:

круг - круглый горечекатанный прокат;

В - точность;

70 мм - диаметр проката;

40Х - марка стали;

3ГП - третья группа качества проката, которая предусматривает в дальнейшем механическую обработку.

Длина заготовки зависит от метода ее обрезания.

Мы принимаем механическую резку заготовки, поэтому к длине детали прибавляем 6 мм припуска, по 3 мм с каждой стороны (рисунок 1).

Рисунок 1 - Эскиз заготовки

Таким образом, длина заготовки будет равна:

L₃ = L_д + 2z_T = 245 + 2 * 3 = 251 мм,

где L_д - длина детали, мм;

z_T - припуск на обработку торцовой поверхности, мм.

Объем заготовки определяем по наибольшим предельным размерам:

где L₃ - наибольшая предельная длина заготовки, см;

D_з.п. - наибольший предельный диаметр заготовки, см.

Масса заготовки

где р - плотность материала, р = 0,00785 кг/см³.

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки. Нормальная длина проката для углеродистой стали при диаметре 50-110 мм равна 4-7 м.

Сравним эффективность применения проката длиной 4 и 6 м. Определим число заготовок, исходя из принятой по стандартам длины проката.

х = (L_пр - l_заж - l_т.о.) / (L_з + l_р)

где l_р - ширина реза, мм; определяется в зависимости от метода разрезки проката на заготовки, l_р = 6 мм;

L_пр - длина выбранного проката, мм;

l_заж - минимальная длина опорного (зажимного) конца, мм, l_заж = 15 мм;

l_т.о - длина торцового обрезка проката, мм, l_т.о = 24 мм.

Для проката длиной 4 м

х₄ = (4000 - 15 - 24) / (251 + 6) = 15,4 шт.

Получаем 15 заготовок из проката данной длины.

Для проката длиной 6 м

х₆ = (6000 - 15 - 24) / (251 + 6) = 23,19 шт.

Получаем 23 заготовки из проката данной длины.

Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины проката.

L_нк= L_пр - l_заж - l_т.о. - xL_з

Для проката длиной 4 м

L_нк4 = 4000 - 15 - 24- (251 *15) = 196 мм;

П_нк4 = (196 * 100) / 4000 = 4,9 %.

Для проката длиной 6 м

L_нк6 = 6000 - 15 - 24- (251 *23) = 188 мм;

П_нк6 = (188 * 100) / 6000 = 3,13 %.

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиной 6 м для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиной 4 м.

Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката

П_заж = (l_заж *100) / L_np = (15*100) / 6000 = 0,25 %.

Потери материала на длину торцового обрезка проката в процентном отношении к длине проката

П_т._о = (l_т.о.*100) / L_np = (24 * 100) / 6000 = 0,4 %.

Тогда общие потери для проката выбранной длины

П_о.п.=П_нк+ П_т.о+ П_заж= 3,13+0,4+0,25 = 3,78%

Расход материала на одну деталь с учетом всех неизбежных технологических потерь

m_з.п. = m_з(100+ П_о.п.)/100 = 9,98(100+7,64)/100 = 10,74 кг

Коэффициент использования материала

k_и.м. = m_д/m_з.п.= 3,63/5,87 = 0,62.

В данном случае К_ИМ - невысокий, но в условиях единичного производства применение проката возможно. Для повышения К_ИМ можно использовать кованую поковку.

2 Выбор технологических методов обработки элементарных поверхностей детали

Условно разделим деталь на отдельные поверхности и пронумеруем их (рисунок 2).

Рисунок 2 - Обрабатываемые поверхности детали

Рассмотрим первую поверхность справа ([5] на рисунке 2) в качестве наиболее точной поверхности. Для обработки данной поверхности будем использовать точение и шлифование для достижения необходимой точности и шероховатости.

Число вариантов обработки поверхности может быть довольно большим и их сокращение возможно с учетом некоторых ограничений, к которым относятся, например, целесообразность обработки данных поверхности на одном станке за несколько последующих переходов и ее обработки совместно с другими поверхностями заготовки за один установ, ограничение возможности применения некоторых методов из-за недостаточной жесткости детали.

Рассмотрим 2 варианта обработки нашей поверхности и выберем наиболее оптимальный, таблица 1.

Таблица 1 - Варианты обработки поверхности

1 вариант	2 вариант
Черновое точение	Черновое точение
Полуистовое точение	Получистовое точение
Чистовое круглое шлифование	Тонкое точение

Оптимальным маршрутом обработки данной поверхности является вариант 2, т к для него используется меньшее количество инструментов. При единичном производстве не рекомендуется использовать тонкое точение, но в данном случае такая обработка будет наиболее рациональной, поскольку она обеспечивает принцип концентрации операций, что важно для единичного и мелкосерийного производства.

Обработку поверхности будем проводить на токарно-винторезном станке 1К62 с помощью токарного проходного упорного резца Т15К6. Заготовка закреплена с помощью поводкового патрона, поводкового хомутика, упорного и вращающего центров.

На рисунке 3 изображена обработка данной поверхности при выполнении последнего технологического перехода.

Рисунок 3 - Эскиз обработки поверхности

3. разработка маршрута механической обработки детали

Проектирование маршрута обработки изделия является сложной и ответственной задачей с большим количеством вариантов решений. Маршрут техпроцесса представляет собой последовательность технологических операций, скомпонованных с учетом маршрутов обработки отдельных поверхностей детали.

При установлении общей последовательности обработки учитывается то, что в первую очередь обрабатываются поверхности, принятые за технологические базы и по которым во время дальнейшей обработки базируется деталь. Затем всю остальную обработку детали можно условно разделить на три стадии: черновую, чистовую и отделочную. В процессе черновой обработки удаляется основная часть припуска, при этом происходит нагрев детали, возникают различные погрешности, происходит перераспределение внутренних напряжений. Чередование черновой и чистовой обработки в таких условиях не обеспечит заданной точности изделия.

Внесение чистовых и отделочных операций в конец маршрута обработки уменьшает риск случайного повреждения обработанных поверхностей в процессе обработки и транспортировки. Осуществление предварительной обработки поверхностей позволяет также уже на ранних стадиях обработки выявить возможные дефекты поверхности детали из-за дефектов заготовки.

После определения общего плана обработки следует наметить содержание операций и выбрать тип оборудования. При проектировании содержания операций необходимо стремиться к уменьшению их трудоемкости, к максимально возможной концентрации выполняемых переходов на одном рабочем месте. Выбор оборудования определяют условия производства, технологические возможности станков, их точность, производительность, возможность обработки данного вида детали и др. в зависимости от типа производства используются и различные модели станков. Для массового производства следует использовать автоматы, полуавтоматы, автоматические линии, агрегатные станки, а для серийного производства предпочтение следует отдать станкам с ДПУ, переналаживаемым линиям и т. д. разрабатывая технологический процесс в условиях конкретного производства, следует в наибольшей степени использовать имеющееся в цехе или на участке оборудование.

Окончательный выбор маршрута технологического процесса осуществляется на стадии сравнения вариантов обработки по технико-экономическим показателям. Для окончательной разработки принимается тот технологический процесс, который при обязательном условии обеспечения требуемого качества изделия обеспечивает наименьшую себестоимость его обработки. В маршрутном технологическом процессе также следует предусматривать в случае необходимости контрольные, моечные, слесарные и др. операции. Итоги работы по рассмотренным этапам проектирования заносят в технологическую маршрутную карту.

Маршрутная карта является составной и неотъемлемой частью комплекта технологической документации, разрабатываемой на технологические процессы изготовления или ремонта изделий и их составных частей. Ее формы устанавливаются ГОСТ 3.1118 - 82, являются унифицированными, и их следует применять независимо от типа и характера производства, а также степени детализации описания технологических процессов.

При маршрутном и маршрутно-операционном описании технологического процесса маршрутная карта является одним из основных документов, на котором описывается весь технологический процесс в технологической последовательности выполнения операции. При операционном описании технологического процесса маршрутная карта выполняет роль сводного документа, в котором указывается адрес информации (номер цеха, участка, рабочего места), наименование операции, перечень документов при выполнении операции, технологическое оборудование и трудозатраты.

Маршрутная карта представлена в приложении Б, в которой описаны все необходимые операции для обработки данной детали.

Теперь рассмотрим каждую операцию в отдельности.

1. Заготовительная

Подробно данная операция рассмотрена в разделе № 1.

2. Токарная

Первым этапом обработки детали была подрезка торца для создания базы, от которой задаются линейные размеры. Данная операция осуществлялась с помощью токарного отогнутого проходного резца на глубину 3 мм с каждой стороны.

На следующем этапе выполняется формирование ступеней вала с обеспечением диаметральных размеров. Существует два способа: с последовательной и переменной обработкой ступеней.

В данном случае наиболее оптимальным является второй способ, поскольку, невозможно сформировать ступень за один проход.

Заготовка устанавливается в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне и происходит последовательная обработка от наибольшего диаметра к наименьшему. Данная операция осуществляется за несколько проходов, в которой используются черновое, получистовое, чистовое и тонкое точение. Все параметры для данных видов обработки указаны [2] приложение 1.

В последнюю очередь обрабатываются фаски и скругления.

3. Слесарная

В данной операции происходила разметка заготовки для последующего фрезерования.

4. Фрезерная

Целью данной операции является получение шпоночных отверстий.

5. Шлифовальная

На данном этапе происходит заключительная обработка детали с целью достижения необходимой точности и шероховатости поверхности.

6. Контрольная

Происходит проверка на соответствие полученной детали требованиям чертежа.

маршрут вал механическая обработка резание

4. расчет режимов резания

Механическую обработку поверхностей проката обычно разделяют на черновую и чистовую. Параметры режима резания назначают в последовательности: глубина резания - t, мм, подача - S, мм/об, скорость резания - V, м/мин.

При черновой обработкестремятся снять почти весь припуск, оставляя примерно 0,5 мм на чистовую обработку, за один проход с максимально возможной большой подачей:

Подачу S назначают в зависимости от величины t по таблице 1 [3]. Затем подачу корректируют по паспортным данным станка, выбирая ближайшее значение по таблице 6 [3].

t = 3 мм,

S = 0,7 мм / об

Скорость резания V_p при продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по формуле:

, (4.1)

где С_v= 340,

X_v = 0,15,

Y_v = 0,45,

m = 0,2,

Т = 50 мин.

По величине V_p рассчитывают частоту вращения заготовки n_p, мин^-1, по формуле:

,(4.2)

где D - диаметр заготовки, мм.

мин^-1.

И по паспортным данным таблица 7 [3] выберем ближайшее меньшее целое:

800 мин^-1,

S_д = 0,57 мм / об.

Рассчитаем действительную скорость резания:

, (4.3)

м/мин.

Рассчитаем силу резания:

, (4.4)

где С_p = 300,

X_p = 1,

Y_p = 0,7,

N_p = - 0,15

,

Рассчитаем затраты мощности на резание по формуле

, (4.5)

Учитывая КПД станка, получаем:

(4.6)

Затраты мощности с учетом затрат в приводе станка не превышают мощности электродвигателя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. В.Я. Беляков, В.Н. Потехин, Б.Ф. Орлов, Н. Т. Летавин, Нормирование станочных работ: методические указания к выполнению курсовой работы по технологии машиностроения - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2003. - 18 с.

2. В.Я. Беляков, В.Н. Потехин, Б.Ф. Орлов, Технология машиностроения. ЕСТД. Методические указания к оформлению технологической документации для дипломного и курсового проектирования - Архангельск: РИО АГТУ, 1999. - 18 с.

3. В.Я. Беляков, В.Н. Потехин, Б.Ф. Орлов, Н. Т. Летавин, Технология машиностроения. Расчет режимов резания. Методические указания к выполнению курсовой работы. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2003. - 28 с.

4. В.Я. Беляков, В.Н. Потехин, Б.Ф. Орлов, Проектирование технологического процесса механической обработки детали: методические указания к выполнению курсовой работы по технологии машиностроения. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. - 35 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Вал

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ФОРМА 1

Дубликат

Взамен

Подпись

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разработал

Чаусов А.А.

АГТУ

АГТУ

АГТУ

Нормировщик

Согласовано

Утвердил

ВАЛ

Нормоконтроль

Фомин Е.В.

М01

Круг В-70 ГОСТ 2590-88 / 40Х-3ГП ГОСТ 1050-88

М02

Код

ЕВ

МД

ЕН

Н.расхода

КИМ

Код заготовки

Профиль и размеры

КД

МЗ

кг

8,83

1

0.63

прокат

Ш 70 Lз=466

1

14,107

А

Цех

Уч.

РМ

Опер.

Код, наименование операции

Обозначение документа

Б

Код, наименование оборудования

СМ

Проф

Р

УТ

КР

КОИД

ЕН

ОП

Кшт

Тп.з.

Тшт

000

Заготовительная

005

Токарная

63 Токарно-винторезный 16К20

Токарь

3

1

1

1

100

010

Слесарная

Слесарный верстак

Слес.

3

1

1

1

100

015

Фрезерная

70 Вертикально-фрезерный 6Т12

Фрез

3

1

1

1

100

МК

Форма 1а

Дубликат

Взамен

Подпись

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

АГТУ

АГТУ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

А

Цех

Уч.

РМ

Опер.

Код, наименование операции

Обозначение документа

Б

Код, наименование оборудования

СМ

Проф

Р

УТ

КР

КОИД

ЕН

ОП

Кшт

Тп.з.

Тшт

020

Шлифовальная

87 Кругошлифовальный 3А153

Шлиф

3

1

1

1

100

025

Контрольная

МК

Размещено на Allbest