Полумуфта изготовлен из стали 30ХН2МФА ГОСТ 8479-70 - сталь конструкционная легированная. Назначение - Валы, цельнокованые роторы, диски, детали редукторов, болты, шпильки и другие ответственные детали турбин и компрессорных машин, работающие при повышенных температурах.. Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный. Заменитель: 30ХН2ВФА Характеристики стали:

1). Содержание углерода - 0,27-0,34%;

2). Классификация: сталь конструкционная легированная.

3).Твердость материала 30ХН2МФА после отжига НВ=269

4). Температура ковки - начало 1200 С, концов 800 С ;

5). Закалка - 860 С ,охлаждение в масле.

Таблица 1. Химический состав стали

Таблица 2. Механические свойства стали

2. Предварительный выбор типа производства

Тип производства - организационно-технологическая характеристика производственного процесса, которая во многом определяет результаты проектирования процесса изготовления детали. Определим предварительно тип производства, используя годовой объём выпуска и массу детали (118 кг и 1586 штук в год).

Таблица 3. Выбор типа производства по программе выпуска

Мелкосерийное производство -- вид серийного производства, при котором продукция изготовляется непрерывно в большом количестве. В крупносерийном производстве широко используются специализированное оборудование, поточные линии и средства автоматизации.

3. Метод получения заготовки

Заготовку «полумуфта» можно получить с помощью одного мною выбранных методов:

1. Ковки

На выбор метода выполнения заготовки влияет время подготовки технологической оснастки, наличие соответствующего технологического оборудования и желаемая степень автоматизации процесса. Выбранный метод должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления детали, т.е. затраты на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальными.

1). Рассмотрим метод получения «Ковка» :

Ковка ГОСТ 8479-70. Ковка позволяет получить заготовку формой и размерами наиболее приближенными к форме и размерам готовой детали. Что позволяет снизить трудоемкость дальнейшей обработки и повысить коэффициент использования металла.

4. Технологический процесс механической обработки детали

Операция 005. Токарная с ЧПУ.

Установка А.

Установить и закрепить заготовку в трех кулачковый патрон.

Позиция І.

Переход 1. Черновое подрезка торца на 5 мм.

h14

Переход 2. Черновое точение 2-й поверхности до , Ш310мм на L=164мм.

h14

Переход 3. Черновое точение 3-й поверхности до Ш421мм. На L=26мм.

h14

Переход 4. Черновое точение 4-й поверхности до Ш339мм. на L=26мм.

h14

Переход 5. Черновое точение на 5-й поверхности на H=0.6мм.

Переход 6. Черновое растачивание отверстия с Ш166м. по Ш175мм. На L=224мм.

h14

Переход 7. Получистовое растачивание отверстия с Ш167.5мм. по Ш178.5мм. за 2хода.

h10

Переход 8. Чистовое растачивание отверстия с Ш168.75мм. по Ш179.58мм. за 3 хода.

h7

Переход 9. Точение фаски 0.6*45о

Переход 10. Точение фаски 12*45о

Рис. 1. Операционный эскиз.

Установка Б.

Установить и закрепить заготовку в трех кулачковый патрон.

Позиция ІI.

Переход 11. Черновое подрезка торца на 2-й поверхности на 2 мм,

h14

Переход 12. Черновое точение на 1-й поверхности до Ш460 мм. На L=63мм.

h14

Переход 13. Получистовое точение на 1-й поверхности до Ш458мм. На L=63мм.

h12

Переход 14. Чистовое точение на 1-й до Ш457мм. на L=63мм.

h11.

Переход 15.Черновое точение на 2-й поверхности c Ш 330.2мм. до Ш 457мм.на 8мм. За 2 хода.

h10.

Переход 16.Получистовое точении 2-й поверхности с Ш330.2мм. до Ш457мм. На 3 мм.

h9.

Переход 17. Черновое точение на 3-й поверхности с Ш168.75мм. до Ш457330.2мм. на 1мм.

h12

Переход 18. Получистовое точение на 3-й поверхности с Ш168.75мм. до Ш457330.2мм. на 1мм.

h10

Переход 19. Чистовое точение на 3-й поверхности с Ш168.75мм. до Ш457330.2мм. на 1.5мм. за 2 хода

h8

Переход 20. Точение фаски 0.6х45о

Переход 21. Точение паза с Ш353мм до Ш410мм на L=1мм.

Переход 22. Точение канавки Ш180мм на L=6.2мм.

Рис. 2. Операционный эскиз

Операция 010. Сверлильная

Установить и закрепить заготовку.

Установ А.

Позиция I

Переход 1. Рассверливание отверстия Ш25.4мм.

h12

Переход 2. Рассверливание отверстия Ш17мм. на глубину 5мм.

h12

Переход 3. Рассверливание отверстия Ш10мм. на глубину 25мм.

h10

Переход 4. Черновое зенкование отверстия до 12мм. на глубину 25мм.

h8

Переход 5. Чистовое зенкование отверстия до Ш12.6мм. на глубину 25мм.

h7

Переход 6. Нарезание резьбы М12 на глубину 20.5 мм

Переход 7. Сверление фаски 0.6*45о

Рис. 3. Операционный эскиз

Установ Б.

Позиция II.

Переход 8. Сверление фаски 0.6*45о

Рис. 4. Операционный эскиз

Операция 015. Моечная

Помыть деталь для следующей обработки.

Операция 020. Шлифовальная

Установ А.

Установить заготовку и закрепить.

Позиция І.

Переход 1. Шлифуем поверхность 1 на 0.5мм. за 10 ходов.

h6

Рис. 5. Операционный эскиз

025 Моечная

Помыть деталь перед контрольной проверкой.

0.30 Контрольная

Произвести окончательный контроль готовой детали.

4. Технологический процесс механической обработки детали

4.1 Оборудование, инструмент и приспособления

Операция 005. Токарная с ЧПУ.

Станок: 16К30Ф305 с ЧПУ.

Предназначен для выполнения разнообразных токарных работ в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу в условиях мелкосерийного производства. На станке можно производить наружное точение, растачивание, а также нарезание резьбы.

Форма образующих обрабатываемого изделия: цилиндрическая, коническая и фасонная.

Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и подач позволяет производить обработку изделий как из обычных черных и цветных металлов, так и жаропрочных сталей. [2,стр.16-17].

Технические характеристики Таблица 4

Область применения токарно-винторезного станка 16К30Ф305 ЧПУ -- Станок используют в мелкосерийном, среднесерийном и крупносерийном производстве.

Инструмент:

Резец прямой проходной T15K6 ц = 45? ГОСТ 18869-73;

Резец прямой проходной T15K6 ц = 60? ГОСТ 18878-73;

Резец токарно-подрезной T15K6 отогнутый с пластинами из твердого сплава ГОСТ 18880-73;

Резец канавочный T15K6 ГОСТ 18878-73.

Приспособление: Патрон трехкулачковый ГОСТ 2572-53.

Операция 010. Сверлильная с ЧПУ.

Станок: Вертикально-сверлильный станок 2Н150 с ЧПУ.

Станок предназначен для выполнения: сверления, зенкерования, рассверливания, зенкования, развертывания, нарезания резьбы метчиками, легкого прямолинейного фрезерования

Технические характеристики Таблица 5

Инструмент: Метчик ГОСТ 3266-81; Сверло 2300 - 6545 ГОСТ 10902 - 77;

Сверло 2300 - 2452ГОСТ 10902 - 77; Зенкер ГОСТ 14953-80; Зенкер ГОСТ

020.Моечная

Моечная машина «Саста».

Моечная машина осуществляет промывку деталей и узлов металлообрабатывающих станков. Она работает в автоматическом режиме и рекомендуется для предприятий с мелкосерийным и серийным характером производства. Принцип работы машины - промывка деталей и узлов в камере тупикового типа. Поддержание необходимой температуры моющего раствора, перемещение каретки с деталями, подъем и опускание заслонки, а также включение и отключение насосной установки осуществляется по заданному циклу, что делает работу моечной машины простой и удобной.

Технические характеристики Таблица 6

025.Круглошлифовальная

Станок шлифовальный 3М194

Предназначен для наружного шлифования цилиндрических и конических поверхностей

Таблица 7. Технические характеристики

Инструмент: Круг шлифовальный ГОСТ 16168-91

Применяемые приспособления: Центр упорный с поводком.

4.2. Расчет норм времени и определение типа производства

Технические нормы времени в условиях мелкосерийного производства устанавливаются расчётно-аналитическим методом. После определения содержания операций, выбора оборудования и инструмента по каждому переходу вычисляются основное технологическое время То. Основное технологическое время То затрачивается на непосредственное осуществление технологического процесса, то есть на изменение формы, размеров и качества обрабатываемой поверхности детали. Расчет основного времени производится по формулам, установленным на основании кинематики данного метода обработки. [3, стр. 111-112,174]

Для расчета основного технологического времени воспользуемся следующими формулами Т0=,(мин):

Черновая подрезка торца

Т0=0,000037(D2-d2), мин (1)

где D- начальный диаметр заготовки, мм

d- конечный диаметр заготовки, мм

Чистовая подрезка торца

Т0=0,000052(D2-d2), мин (2)

где D- начальный диаметр заготовки, мм

d- конечный диаметр заготовки, мм

Сверление отверстий

Т0=0,00052dl, мин (3)

где d-диаметр, l-длина отверстия.

Зенкерование отверстий

Т0=0,00021dl, мин

где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l - длина обрабатываемой поверхности мм;

Черновая обточка за один проход

Т0=0,00017dl, мин (4)

где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l - длина обрабатываемой поверхности мм;

Чистовая обработка

Т0=0,0001dl, мин (5)

где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l - длина обрабатываемой поверхности мм;

Шлифование чистовое по 6 квалитету

Т0=0,000052(D2-d2),мин (6)

где D- начальный диаметр заготовки, мм

d- конечный диаметр заготовки, мм

Нарезание резьбы

Т0=0,0004dl, мин (7)

где d-диаметр резьбы мм,

l - длина резьбы мм;

Для расчета штучно-калькуляционного времени воспользуемся формулой:

Тшк=цк*Т0 , мин (8)

где Т0 - основного технологического времени,

цк- поправочный коэффициент.

Таблица 9 Значение поправочного коэффициента

Для крупносерийного типа производства при расчетах будем выбирать коэффициент крупносерийного типа производства.

Операция 005. Токарная с ЧПУ

Установ А

Позиция I

Переход 1. Т0=0,000037(3152-1642)= 2,676 мин

Переход 2. Т0=0,0001315164=5,166 мин

Переход 3. Т0=0,0000134426= 0,8944 мин

Переход 4. Т0=0,0000141626=1,0816 мин

Переход 5. Т0=0,00018164224=6,613 мин

Переход 6. Т0=0,00021662242=7,437 мин

Переход 7. Т0=0,00021672243=14,963 мин

=38,8307 мин

Установ Б

Позиция II

Переход 6. Т0=0,000037(4622-1682)= 6,8438 мин

Переход 7. Т0=0,0001746261=0,000052625= 4,7903 мин

Переход 8. Т0=0,0001746061=0,000052625= 4,77 мин

Переход 9. Т0=0,0001745861=0,000052625= 4,779мин

Переход 10. Т0=0,000037(4572-330,22) 2= 10,398 мин

Переход 11. Т0=0,000037(4572-330,22)= 5,199 мин

Переход 12. Т0=0,000037(330,22-168,752)= 2,98 мин

Переход 13. Т0=0,000052(4572-330,22) 2= 8,371мин

=48,119 мин

Тшк=цк=48,1191,36=104,272 мин

Операция 010.Сверлильная.

Установ А

Позиция I

Переход 1. Т0=0,0005225,42520=6,64 мин

Переход 2. Т0=0,00052175,8= 0,053 мин

Переход 3 Т0=0,0005210252=0,26мин

Переход 4. Т0=0,0002110252=0,105 мин

Переход 5. Т0=0,0002112252=0,126 мин

=7,184

Тшк=цк=0,61281,3=9,339мин

Операция 015. Резьбонарезная.

Установ А

Позиция I

Переход 1. Т0=0,00041220,5=0,0984 мин

=0,0984

Тшк=цк=0,09841,3=0,128 мин

Операция 020. Круглолифовальная

Установ А

Позиция I

Переход 1. Т0=0,000052(4572-330,22) 10=51,99 мин.

=51,99 мин.

Тшк=цк=51,991,65=85,78 мин

Определение среднего штучно-калькуляционного времени производится по следующей формуле:

52,99 мин. (9)

где Тшт.к.ср. - среднее штучно-калькуляционное временя, мин;

Тшт.к.i. - штучно-калькуляционное временя на каждой операции, мин;

n - число операций.

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле:

= (10)

где tв - такт выпуска деталей, мин/шт;

FД - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

N - годовая программа выпуска деталей, шт.

Определение коэффициента серийности производится по следующей формуле:

Kc==1,32 (11)

где Kс - коэффициент серийности.

Значения коэффициента серийности для различных типов производств:

Для единичного производства -- kc больше 40;

Для мелкосерийного производства -- kc 20-40;

Для среднесерийного производства -- kc 10-20;

Для крупносерийного производства -- kc 1-10;

Для массового производства -- kc меньше 1.

Исходя, из величины коэффициента серийности определяется тип производства. Полученному значению коэффициента серийности соответствует крупносерийное производство.

На предприятиях крупносерийного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок (поступающих на рабочее место для выполнения технологических операций) исчисляется сотнями штук; используется поточные линии; специализированное оборудование и средства автоматизации..

5. Расчёт режимов резания на самую ответственную поверхность

Наиболее ответственной считается поверхность, обладающая более высоким квалитетом точности и параметром шероховатости. На данной детали самой ответственной является 2 поверхность на 1 ступени диаметром 330,2 мм. Квалитет точности поверхности - 6, параметр шероховатости - Ra 1,25 мкм. При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования. Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке: глубина резания, подача, скорость резания.

Расчет режимов резания при точении поверхности

Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле

, м/мин. (12)

где v - скорость резания, м/мин;

Сv - поправочный коэффициент;

m, x, y - показатели степени;

Т - период стойкости инструмента (Т = 20-60 мин), мин;

t - глубина резания, мм;

s - подача, мм/об;

Kv - поправочный коэффициент на скорость резания.

Коэффициент Kv определяется по формуле:

Kv= KMVКПVKИV (13)

где КМV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

КПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

КИV - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Значения коэффициентов КПV и КИV выбираются из таблиц.

(14)

где Кr - коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости, и показатель степени nv.

ув- фактический параметр, характеризующий обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость резания.

ув<1, Кr =1, nv=1 так, как резец из твердого сплава.

Для чернового точения Knv=0,8 (поковка с коркой), для получистового и чистового точения Knv=1 (без корки).

Kиv =1 для получистовой и черновой обработки (Т15К6), Kиv =1 для чистовой обработки 1 (Т15К6).

Для чернового точения Кv=0,590,81=0,92 , для получистового точения

для чистового точения

Kv=0,5911=1,15 (15)

Значение поправочного коэффициента Сv и показателей степени m, x, y выбираются из таблиц в зависимости от материала режущей части резца, подачи и обрабатываемого материала.

Операция 005.Токарная с ЧПУ.

Установ Б.

Переход 1.

Глубина резания t=2 мм, подача s=1,1 мм/об.

Расчет скорости резания по формуле (23):

Для полученной скорости резания необходимо определить частоты вращения шпинделя станка. Частота вращения шпинделя рассчитывается по следующей формуле:

(16)

где n - частота вращения шпинделя станка, об/мин;

D - диаметр заготовки при точении или инструмента при сверлении и фрезеровании, мм.

Полученное значение частоты вращения шпинделя необходимо откорректировать по паспорту станка модификации 16К30Ф305, и принять фактическую частоту вращения шпинделя. При этом следует принимать ближайшую большую по паспорту станка, если разница между расчетной и паспортной частотами составляет менее 5 %, во всех остальных случаях принимать ближайшую меньшую. Из ряда частот вращения шпинделя принимается фактическое значение nф = 90 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания

(17)

где vф - фактическая скорость резания, м/мин.

nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.

Переход 7.

Глубина резания t = 1 мм, подача s = 1,1 мм/об.

Скорость резания

Частота вращения шпинделя

Фактическая частота вращения шпинделя nф = 100 oб/мин.

Фактическая скорость резания:

Переход 8.

Глубина резания t=1 мм, подача s=1,1 мм/об.

Расчет скорости резания по формуле (17):

Для полученной скорости резания необходимо определить частоты вращения шпинделя станка. Частота вращения шпинделя рассчитывается по следующей формуле:

где n - частота вращения шпинделя станка, об/мин;

D - диаметр заготовки при точении или инструмента при сверлении и

фрезеровании, мм.

Полученное значение частоты вращения шпинделя необходимо откорректировать по паспорту станка модификации 16К30Ф305, и принять фактическую частоту вращения шпинделя. При этом следует принимать ближайшую большую по паспорту станка, если разница между расчетной и паспортной частотами составляет менее 5 %, во всех остальных случаях принимать ближайшую меньшую. Из ряда частот вращения шпинделя принимается фактическое значение nф = 120 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания:

где vф - фактическая скорость резания, м/мин.

nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.

Переход 9.

Глубина резания t = 1,5мм, подача s = 0,2 мм/об.

Скорость резания

Частота вращения шпинделя

изготовление обработка деталь полумуфта

Полученная частота выходит за пределы частот вращения шпинделя станка модификации 16К30Ф305. Принимаю максимальную частоту вращения шпинделя станка n = 2000 об/мин. Максимальная частота вращения шпинделя nф = 180 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания:

Фактическая скорость резания:

.

Расчет режимов резания при шлифовании

Основными параметрами резания при шлифовании являются скорость вращательного или поступательного движения заготовки, скорость вращения шлифовального круга, глубина шлифования. Эти параметры назначаются на основании справочных данных.

Операция 020. Плоскошлифовальная с ЧПУ.

Установ А.

Переход 1.

При шлифовании поверхности принимается скорость вращения шлифовального круга vк = 30 м/с, скорость вращения заготовки vз = 2 м/мин, глубина шлифования t = 0,05 мм.

Определение эффективной мощности шлифования:

(18)

где N - эффективная мощность шлифования, кВт;

СN - поправочный коэффициент;

b -поперечная длинна заготовки, мм.

Мощность главного привода станка 3М194 N=25 кВт. С технической стороны этот станок соответствует требованиям.

Заключение

Разработка технологического процесса изготовления детали является одним из важнейших этапов производства. При разработке технологического процесса, выборе оборудования и инструмента, расчёта норм времени и определение типа производства особое внимание уделяется особенностям конфигурации производимой детали.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса её изготовления, соответствием этого процесса установленным нормам и требованиям. Также был произведен выбор оборудования качественный контроль как самого технологического процесса, так и готовой продукции.

Литература

1. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. Колесов И.М - М,: Машиностроение, 1997 - 592 с.

2. Справочник Технолога Машиностроителя. В -2-х т. Т2./Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеренкова.-4-е изд., перераб. и доп-М.: Машиностроение, 1986г. -496с.

3. Горбацевич А.Ф., Чеботарев В.Н., Шкред В.А.. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск, «Высшая школа», 1975. - 288 с.

4. Марочник сталей и сплавов./М.М. Колосков, Е.Т. Долбенко, Ю.В. Каширский и др.: Под общей редакцией А.С. Зубченко - М.:Машиностроение, 2001г. - 672с.

5. Справочник Технолога Машиностроителя. В -2-х т. Т1./Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеренкова.-4-е изд., перераб. и доп-М.: Машиностроение, 1986г. -496с.

6. Проектирование технологических схем и оснастки: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений /Лебедев Л. В., Погонин А. А. 2009 г. 336 с.

7. Основы технологии машиностроения. Под ред. В.С.Корсакова. Изд. 3-е, доп. и перераб. Учебник для вузов. М.: «Машиностроение», 1977г.

Размещено на Allbest.ru