Разработка технологического процесса изготовления вала

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин является одним из наиболее ответственных этапов технологической подготовки производства. Технологический процесс должен обеспечивать высокую производительность труда и требуемое качество изделий при минимальных затратах материальных средств на их изготовление.

Целью курсового проекта является проектирование технологического процесса изготовления вала. При выполнении курсового проекта решаются следующие задачи:

1. Анализируется служебное назначение детали штанга, ее рабочий чертеж, технические требования, и разрабатывается технологический чертеж.

2. Оценивается технологичность детали.

3. Производится выбор методов получения заготовок.

4. Обосновываются методы обработки отдельных поверхностей.

5. Выбираются технологические базы, схемы базирования заготовок и установки.

6. Формируются структуры технологических процессов, разрабатываются маршруты обработки, строятся операции по двум вариантам.

7. Осуществляется выбор оборудования и средств технологического оснащения.

8. Выполняются расчеты режимов резания, техническое нормирование технологических операций и технико-экономический анализ вариантов операций.

В курсовом проекте используются техническая литература, справочные материалы, ГОСТы.

1. Служебное назначение детали

Деталь представляет собой тело вращения типа вал; данная деталь используется в насосах и двигателях. Она представляет собой вал Ш22 мм, длиной 162 мм. На одном её конце имеется три канавки под уплотнительные сальники шириной по 5 мм, во внутреннем отверстии с этой же стороны расположена коническая резьба. Имеется сквозное отверстие с переменным диаметром: Ш16 мм, Ш10,5 мм, Ш12 мм, и сквозной паз длиной 69 мм и шириной 12 мм.

2. Анализ рабочего чертежа

При анализе рабочего чертежа оценим достаточность числа проекций, размеров, сечений. В данном конструкторском чертеже число размеров, сечений, проекций достаточно.

Материал детали сталь 40Х.

Деталь подвергается термической обработке, твердость НRC 40…43.

Шероховатость свободных поверхностей, не указанных на чертеже, имеет значение Ra3,2. Неуказанные предельные отклонения размеров охватывающих по H14, охватываемых по h14, остальных по . Также к детали предъявляются требования к отклонению от соосноости.

3. Разработка технологического чертежа

При разработке технологического чертежа изображают деталь без размеров и производят присвоение номера каждой поверхности, подлежащей обработки, следующим образом: расстановка номеров поверхностей детали производится против часовой стрелки, начиная с правого крайнего торца.

При наличии на поверхности детали различных свойств (тонности, шероховатости, термообработки и т.д.) каждый участок рассматривается как отдельный элемент, каждому присваивается отдельный номер.

Комбинированной поверхности присваивается один номер в общем порядке.

Оценим состояние каждой поверхности детали и все сведения сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Состояние поверхности детали

№ п/п	Номинальный размер поверхности, мм	Допуск на размер Тр, мкм	Допуск формы Тф, мкм	Допуск расположения Тр	Шероховатость поверхности Ra
1	Наружная, плоская, торцевая	1000	600	600	3,2
2	Наружная, фасонная	-	-	-	3,2
3	Наружная, фасонная	60	36	36	3,2
4	Наружная, фасонная	60	36	36	3,2
5	Наружная, фасонная	60	36	36	3,2
6	Наружная, цилиндрическая	60	36	50	0,8
7	Наружная, фасонная	-	-	-	3,2
8	Наружная, торцевая, плоская	1000	600	600	3,2
9	Внутренняя, плоская	43	25,8	25,8	1,6
10	Внутренняя, плоская	43	25,8	25,8	1,6
11	Внутренняя, плоская	370	222	222	3,2
12	Внутренняя, цилиндрическая	300	180	180	3,2
13	Внутренняя, фасонная	430	258	258	3,2
14	Внутренняя, цилиндрическая	430	258	258	3,2
15	Внутренняя, цилиндрическая	18	10,8	50	0,8
16	Внутренняя, цилиндрическая	12	7,2	7,2	0,4
17	Внутренняя, цилиндрическая	12	7,2	7,2	0,4
18	Внутренняя, цилиндрическая	300	180	180	3,2
19	Внутренняя, плоская	620	372	372	3,2
20	Внутренняя, цилиндрическая	430	258	258	3,2

4. Анализ технологичности детали

Технологичностью называется возможность обработки каждой поверхности традиционными методами. Оценку технологичности выполним по балльной системе.

Предварительно оценим состояние каждой из поверхностей детали.

Таблица 2 - Оценка технологичности поверхностей по баллам

№ пов.	Вид поверхности	Б1	Б2	Б3	Б4	Б5	Б6	Б7	Б8	УБ
1	Плоская	1	1	1	3	1	1	1	1	10
2	Фасонная	-	-	-	3	3	1	1	1	9
3	Фасонная	3	2	2	3	3	1	1	1	16
4	Фасонная	3	2	2	3	3	1	1	1	16
5	Фасонная	3	2	2	3	3	1	1	1	16
6	Цилиндрическая	3	2	1	6	2	1	1	10	26
7	Фасонная	-	-	-	3	3	1	1	1	9
8	Плоская	1	1	1	3	1	1	1	1	10
9	Плоская	4	2	2	4	1	2	2	1	18
10	Плоская	4	2	2	4	1	2	2	1	18
11	Плоская	1	1	1	3	1	2	2	1	12
12	Цилиндрическая	1	1	1	3	2	2	2	1	12
13	Фасонная	1	1	1	3	3	2	3	1	15
14	Цилиндрическая	1	1	1	3	2	2	3	1	14
15	Цилиндрическая	6	4	1	6	2	2	3	1	25
16	Цилиндрическая	10	4	4	10	2	2	3	1	36
17	Цилиндрическая	10	4	4	10	2	2	3	1	36
18	Цилиндрическая	1	1	1	3	2	2	3	1	14
19	Плоская	1	1	1	3	1	2	3	1	14
20	Цилиндрическая	1	1	1	3	2	2	3	1	14

Проанализировав данные табл. 2 можно сделать вывод о том, что самыми нетехнологичными поверхностями являются поверхности 6, 16 и 17. В этом можно убедиться, посмотрев на рабочий чертеж детали. К данной поверхности предъявляются высокие требования по: соосности и шероховатости.

5. Выбор вида и способа получения заготовки

Проанализировав рабочий чертеж можно сделать вывод о том, что данную деталь можно получить из горячекатаного проката диаметром 25 мм. Габаритные размеры заготовки по длине 166 мм.

6. Выбор методов обработки отдельных поверхностей

Выбор методов обработки осуществляется по формуле:

е_общ.= .

Наружная, цилиндрическая поверхность 6 Ш22_-0,06 мм:

е_общ.= 10

1. Обтачивание черновое по IT13:

е₁= = 2,86

2. Обтачивание получистовое по IT11:

е₂= = 1,6

3. Шлифование предварительное по IT9:

е₃= = 2,5

Далее методом подбора определяем необходимое количество i способов обработки из известного соотношения:

е_общ= е₁ • е₂ • е₃.

Тогда:

е_общ= 1,6 • 2,5 = 11,44.

7. Выбор и обоснование схем базирования и установки

Заготовка детали в процессе обработки должна занять и сохранять в течение всего времени обработки определенное положение относительно деталей станка или приспособления.

Требуемое положение твердого тела (заготовки) относительно выбранной системы координат достигается наложением геометрических связей, лишающих тело трех перемещений вдоль осей XYZ и трех поворотов вокруг этих осей.

Каждая опорная точка, то есть точка, символизирующая одну из связей заготовки с выбранной системой координат, лишают заготовку только одной степени свободы. Следовательно, для базирования заготовки, то есть придания ей вполне определенного положения в приспособлении, необходимо и достаточно наличие шести опорных точек, лишающих заготовку шести степеней свободы.

Схема расположения опорных точек на базах заготовки называется схемой базирования.

По числу степеней, свободы лишают технологические базы, они подразделяются на:

- установочные (три степени свободы и одного поворота);

- направляющие (две степени свободы - перемещение вдоль оси и поворота вокруг другой оси);

- опорные (одной степени свободы - перемещение вдоль одной координатной оси или поворот вокруг оси);

- двойные направляющие (четырех степеней свободы - перемещение вдоль двух координатных осей и поворот вокруг этих осей);

- двойные опорные (две степени свободы - перемещение вдоль двух координатных осей).

8. Разработка маршрутной технологии и операций. Расчет припусков и предельных размеров. Выбор средств технологического оснащения

Из сформулированных операций составляют технологический маршрут обработки детали.

МОД представлен в табл. 3.

обработка вал маршрут заготовка

Таблица 3 - Технологический маршрут обработки детали

№ операции	Наименование операции	Уст. поз.	№ перехода	Наименование	Оборудование	Режущий инструмент	Приспособление
005	Токарно-винторезная	1	1	Точение п.1	16К20	Резец подрезной	Цанговый патрон
			2	Центровка п.1		Сверло центровочное
		2	1	Точение п.8		Резец подрезной
			2	Центровка п.8		Сверло центровочное
010	Токарно-винторезная	1	1	Точение п.6	16К20	Резец проходной	Поводковый патрон, центры
			2	Точить канавки п.3,4,5		Резец проходной
			3	Отрезать выдерж. размер 162мм, п.8		Резец отрезной
015	Токарно-винторезная	1	1	Точить фаску п. 2	16К20	Резец проходной	Цанговый патрон
			2	Сверление п.15		Сверло спиральное
			3	Развертывание отв. п.14		Развертка
			4	Растачивание п. 14		Резец расточной
			5	Нарезание резьбы п.13		Метчик
		2	1	Точить фаску п.7		Резец проходной
			2	Сверление п.18		Сверло спиральное
			3	Растачивание п.19,20		Резец расточной
020	Вертикально-сверлильная	1	1	Сверление п.12	2Н125Л	Сверло спиральное	Призма
025	Вертикально-фрезерная	1	1	Фрезеровать паз п.9,10,11	6Р11	Фреза цилиндрическая	Призма
030	Горизонтально-протяжная	1	1	Протяжка паза п.11	7Б55У	Протяжка	Призма
035	Вертикально-сверлильная	1	1	Сверление п.16	2Н125Л	Сверло спиральное	Призма
		2	1	Сверление п.17
040	Бесцентрово-шлифовальная	1	1	Шлифовать п. 6	3М182А	Круг шлифовальный	Нож

Таблица 4 - Карта расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам

Технолог. переходы	Элементы припуска, мкм	Расчетн. припуск 2Zmin, мкм	Расчетн. миним. размер, мм	Допуск на изг. Td, мкм	Разм. по перех., мм	Предел. припуски мкм
	Rz	h	Д	е				dmin	dmax	2zmax	2zmin
Заготовка	63	50	36	-	-	22,99	600	23,0	23,6	-	-
Точ. черн. по IT13	50	80	60	86	412	22,58	210	22,58	22,79	810	420
Точ. п/чист. по IT11	25	40	-	86	469	22,11	130	22,11	22,24	550	470
Шлиф. по IT9	3,2	20	-	20	170	21,94	60	21,94	22	240	170
	1600	1060

Величина Д определяется по формуле:

Д=Д_u•l,

где Д_u=0,2мкм/мм; l=180мм.

Д=0,0002•180=0,036 мм;

Д=36 мкм.

Величина е определяется по формуле:

е=.

Тогда:

е==86 мкм.

Величина 2z_{i min} определяется по формуле:

2z_{i min}=2[(R_z+h)_i-1+].

Тогда:

2z_{i min 13}=2(63+50)+=412 мкм.

2z_{i min 11}=2(50+80)+=469 мкм.

2z_{i min 9}=2(25+40)+=170 мкм.

Для припусков соблюдаются соотношения:

d=D-T_d

2z_min=d_{min i-1}-d_{min i}

2z_max=2z_min+T_{d i-1}-T_{d i}

Таблица 5 - Выбор средств технологического оснащения

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Приспособление	Режущий инструмент
005	Токарно-винторезная	16К20 N=11кВт 2505х1190 m=2835кг	Цанговый патрон	1. Резец подрезной отогнутый 2. Сверло центровочное
010	Токарно-винторезная	16К20 N=11кВт 2505х1190 m=2835кг	Поводковый патрон, центры	1. Резец проходной 2. Резец подрезной отогнутый
015	Токарно-винторезная	16К20 N=11кВт 2505х1190 m=2835кг	Цанговый патрон	1. Резец проходной 2. Сверло Ш12мм 3. Развертка 4. Резец расточной 5. Метчик для конической резьбы
020	Вертикально-сверлильная	2Н125Л N=1,5кВт 770х780 m=620кг	Призма	Сверло Ш10,5мм
025	Вертикально-фрезерная	6Р11 N=5,5кВт 1480х1990 m=2360кг	Призма	Фреза цилиндрическая
030	Горизонтально-протяжная	7Б55У N=17кВт 40700х1600 m=4700кг	Призма	Протяжка
035	Вертикально-сверлильная	2Н125Л N=1,5кВт 770х780 m=620кг	Призма	Сверло Ш4мм
040	Бесцентрово-шлифовальная	3М182А N=5,5кВт 2560х1560 m=3740кг	Нож	Круг шлифовальный

9. Выбор и расчет режимов резания

Рассчитанные или выбранные режимы резания при выполнении технологической операции должны обеспечивать требуемую точность обработки при максимальной производительности труда и минимальной себестоимости.

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, то есть при назначении и расчете режима обработки учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип оборудования и его состояние. Элементы режимов обработки находятся в функциональной взаимной зависимости, устанавливаемой эмпирическими формулами.

При расчете режимов резания сначала устанавливают глубину резания в миллиметрах. Глубину резания устанавливают по возможности наибольшую, в зависимости от требуемой степени точности, шероховатости обрабатываемой поверхности, и технических требований на изготовление детали. После установления глубины резания устанавливается подача станка. Подачу назначают максимально возможную с учетом погрешности жесткости технологической системы, мощности привода станка, степени точности и качества обрабатываемой поверхности по нормативным таблицам.

Выбор и расчет режимов резания операции 015:

Установ 1: переход 1 - Точить фаску поверхность 2:

Глубина резания t=1 мм.

Подача s=0,45 мм/об.

Скорость резания:

V=,

где =420; T=40; m=0,2; y=0,2; x=0,15.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

где =1 - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; =0,6 - коэффициент, учитывающий материал инструмента; - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

После нахождения всех величин, входящих в формулу определения скорости резания находим:

V=•1=236 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

.

Тогда:

n=.

Установ 1: переход 2 - Сверление отв. поверхность 15:

Глубина резания t=5,75 мм.

Подача s=0,25 мм/об.

Скорость резания:

V=,

где =7; T=45; m=0,2; y=0,7; q=0,4; =1; =0,6; .

После нахождения всех величин, входящих в формулу определения скорости резания находим:

V=•0,51=12 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 1: переход 3 - Развертывание отв. поверхность 14:

Глубина резания определяется по формуле:

t=0,5(D-d).

Тогда:

t=0,5(12-11,5)=0,25 мм.

Подача s=0,9 мм/об.

После нахождения всех величин, входящих в формулу определения скорости резания находим:

V=•0,85=6 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 1: переход 4 - Растачивание отв. поверхность 14:

Глубина резания t=1,4 мм.

Подача s=0,1 мм/об.

Скорость резания V=105 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 1: переход 4 - Нарезание резьбы поверхность 13:

Глубина резания t=1 мм.

Подача s=0,15 мм/об.

После нахождения всех величин, входящих в формулу определения скорости резания находим:

V=•0,8=55 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 2: переход 1 - Точить фаску поверхность 7:

Глубина резания t=1 мм.

Подача s=0,45 мм/об.

V=•1=236 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 2: переход 2 - Сверление отв. поверхность 18:

Глубина резания t=5,25 мм.

Подача s=0,2 мм/об.

После нахождения всех величин, входящих в формулу определения скорости резания находим:

V=•0,51=15 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

Установ 2: переход 3- Растачивание отв. поверхность 19, 20:

Глубина резания t=2,75 мм.

Подача s=0,1 мм/об.

Скорость резания V=105 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

n=.

10. Расчет технических норм времени (трудоемкости) по операциям технологического процесса

Штучное время:

Т_шт=+++,

где Т_о - основное время; Т_в - вспомогательное время; Т_обс - время обслуживания; Т_п - время на отдых и личные потребности; Т_изм - время на измерения.

Вспомогательное время:

Т_в=Т_в.у.+Т_в.пер.+Т_в.упр.+Т_в.изм.

Основное время:

,

где i - число проходов; L- длина обрабатываемой поверхности; S_м - минутная подача.

Минутная подача:

S_м=S_o•n.

Время оперативное:

Т_оп=Т_о+Т_в.

Время на обслуживание рабочего места:

Т_обс=5%(Т_оп).

Операция 015 Токарно-винторезная:

Установ 1:

Переход 1: Т_о=0,0003 мин.

Переход 2: Т_о=0,602 мин.

Переход 3: Т_о=0,349 мин.

Переход 4: Т_о=0,084 мин.

Переход 5: Т_о=0,080 мин.

Установ 2:

Переход 1: Т_о=0,0003 мин.

Переход 2: Т_о=0,495 мин.

Переход 3: Т_о=0,191 мин.

Вспомогательное время:

На ручную установку и снятие детали - Т_в.у.=0,17 мин.

Связанное с переходами - Т_в.пер.=0,24 мин.

Связанное с изменением оборотов и чисел подач - Т_в.упр.=0,16 мин.

На контрольные измерения - Т_в.изм.=0,2 мин.

Общее вспомогательное время:

Т_в=0,17+0,24+0,16+0,2=0,77 мин.

Время основное:

Т_о=0,0003+0,602+0,349+0,084+0,08+0,0003+0,495+0,191=1,802 мин.

Время оперативное:

Т_оп=1,802+0,77=2,572 мин.

Время на обслуживание рабочего места:

Т_обс=5%(2,572)=0,129 мин.

Время на отдых и лычные потребности:

Т_обс=5%(2,572)=0,129 мин.

Норма штучного времени:

Т_шт= Т_о•(1+)=1,802(1+)=1,982 мин.

Список литературы

1. Н.В. Лысенко, Н.В. Носов. Курсовое проектирование по основам технологии машиностроения - Методич. пособие. - Самара, 2004. - 74с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение. 1988. - 656с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение. 1988. - 496с.

4. Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю.В. Барановского - М.: Машиностроение, 1972, - 407с.

Размещено на Allbest.ru