Технические условия изготовления детали "вал"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана »

Калужский филиал

Кафедра « Технология машиностроения » (М1-КФ)

Домашнее задание по курсу

“Технология машиностроения”

Выполнил: Козлов К.С.

Группа: ТМД-82

Преподаватель: Зенкин Н.В.

Калуга-2012

1. Анализ технических условий на изготовление детали и технологичности детали

По заданию имеем вал из стали 45, к которой предъявляется твердость поверхности НRC 28…38. Для достижения заданного условия в качестве термической обработки будем использовать: отжиг, закалку и высокий отпуск. Неуказанная шероховатость составляет , следовательно, чтобы получить такую шероховатость необходимо провести черновую обработку данных поверхностей. Для обеспечения шероховатости наружних цилиндрических поверхностей, составляющей , необходимо провести черновую и чистовую обработку, а также шлифование. Для обеспечения требуемой точности и шероховатости отверстия под конический штифт, необходимо провести сверление, зенкерование и развертывание. Т.к. одно центровочное отверстие не стандартизовано необходимо ввести дополнительные операции: сверление и нарезание резьбы. Для обеспечения требуемой точности и шероховатости шлицев, необходимо, кроме шлицефрезерной операции, ввести и шлицешлифовальную.

Технологичность конструкции - это соответствие детали изделия заданным условиям производства, которые обеспечивают изготовление данной детали или изделия с данной трудоемкостью и себестоимостью их изготовления.

Качественная оценка технологичности:

1. Определение жесткости.

2. Материал заготовки отвечает требованиям технологии изготовления: при изготовлении нет необходимости применять сложные технологические процессы изготовления детали; для хранения материала нет необходимости создавать определенные условия хранения и транспортировки. Твердость материала после закалки и высокого отпуска соответствует предъявленной в условиях, что позволяет сократить время получения детали, не используя химико-термическую обработку и другие виды поверхностного упрочнения сталей.

3. Деталь симметрична относительно своей оси.

4. Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов: диаметральных и линейных размеров. Это способствует использованию стандартных режущих и измерительных инструментов.

5. На детали имеются канавки для свободного выхода режущего инструмента и фаски, причем все эти элементы являются унифицированными, что способствует повышению технологичности конструкции детали. Все обрабатываемые поверхности имеют свободный подвод и отвод режущего инструмента.

6. Деталь имеет точность и шероховатость, значения которых можно получить стандартным инструментом при стандартном технологическом процессе. Шероховатость базовых поверхностей удовлетворяет требованиям точности установки детали, ее обработки и контроля. Все шероховатости, обозначенные на чертеже, соответствуют данным квалитетам точности, а это также является одним из условий технологичности.

7. Перепады диаметров ступеней минимальны, использование канавок для уменьшения расхода металла.

8. Длины ступенчатых валов не равны длине короткой ступени (для упрощения настройки при использовании многорезцовых станков, уменьшение холостых перемещений), что не технологично.

9. Шлицевые участки сконструированы на концах вала, имеются канавки для выхода инструмента, рекомендуется делать канавки одной ширины.

Количественная оценка технологичности:

1. Коэффициент шероховатости поверхности детали:

,

где - средняя шероховатость поверхности детали;

где - число основных поверхностей детали соответствующей шероховатости;

.

Коэффициент шероховатости поверхности детали <0.32, следовательно, деталь считается технологичной.

Вывод: из выше сказанного можно сделать вывод, что приведенная на чертеже деталь технологична

2. Определение метода и способа получения заготовки

Метод - это совокупность способов формообразования или формоизменения. В машиностроении используется 3 основных метода получения заготовок:

· литье;

· обработка материалов давлением;

· порошковая металлургия.

Деталь изготавливается из стали 45 (ГОСТ 2590-88), данная марка материала не обладает хорошими литейными свойствами (жидкотекучестью, низкой объемной и линейной усадкой и т.д.), также она не является порошком. Следовательно, методом получения данной заготовки является обработка материала давлением.

Что касается способов получения заготовок обработкой материала давлением, то они весьма разнообразны (молоты, ГКМ, КГШП, ГША). В данном случае наиболее оптимальным способом получения заготовки является получение заготовки горячей объемной штамповкой на молотах.

Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.

На молотах поковки изготавливаются с самым низким классом точности: Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.

Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.

Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные - до , внутренние - до . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.

3. Проектирование заготовки

1. Определение класса размерной точности поковки.

Класс точности поковки определяется по таблице 8 методических указаний, в зависимости от применяемого деформирующего оборудования.

Выбираем класс точности Т4

2. Определение группы материала.

Определение группы материала производится в зависимости от процентного содержания углерода и легирующих элементов.

Сталь 45 относится к группе М1.

3. Определение степени сложности поковки.

Определяется степень сложности поковки по соотношению массы (объема) поковки mп (Vп) к массе (объему) геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки (шар, цилиндр, параллелепипед, правильная призма).

Принимаем степень сложности поковки - С1.

4. Определение ориентировочной массы поковки.

Мп.р.=mдет ·к, к=1,3…1,6 Принимаем к=1,45

Мп.р.=1,4·1,45=2,03 кг

5.Определение плоскости разъема штампа

Принимаем плоскую плоскость разъема

6. Определение исходного индекса поковки.

Исходный индекс определяется по таблице 10 в зависимости от массы, группы материала, степени сложности и класса точности поковки.

Принимаем исходный индекс - 11.

7. Определение основного припуска на обработку.

Основной припуск на механическую обработку определяется в зависимости от линейного размера, шероховатости поверхности и положению размера по отношению к линии разъема по таблице 11.

8. Определение дополнительного припуска на обработку, определяется по табл. 12 и 13

Припуски, связанные с нагревом Zн - 0,5 мм.

Припуск на смещение поверхностей штампов - 0,3 мм

Припуск на изогнутость и отклонение от плоскостности - 0,3 мм

9. Определение общего припуска.

Zо=Zосн+Zдоп

10. Определение номинальных размеров заготовки.

Цилиндрические поверхности:

Dзаг=Dдет+2·Zo

Линейные размеры:

Lзаг=Lдет+Zoi+Zoj - охватываемые размеры

Lзаг=Lдет-Zoi-Zoj - охватывающие размеры

Lзаг=Lдет+Zoi-Zoj - прочие размеры

11. Определение допускаемых отклонений на размеры поковки.

Определение допускаемых отклонений на размеры поковки производится по таблице 14 согласно исходному индексу и номинальному размеру поковки. Допускаемые отклонения на охватывающие размеры должны устанавливаться с обратными знаками.



Расчетная таблица

Вид размера	Номиналь- ные размеры детали	Шероховатость поверхности			Общий припуск	Допускаемые отклонения размеров заготовки	Номиналь- ные размеры заготовки
1	2	3	4	5	6	7	8
Диаметральные размеры	25		1,8	0,8	2,6
	28		1,8	0,8	2,6
	35		1,6	0,8	2,4
	30		1,8	0,8	2,6
Линейные размеры	235		1,8	0,8	2,6
	6,5		1,5	0,8	2,3
	17		1,5	0,8	2,3

4. Разработка маршрутного описания механической обработки детали

Операция 005 - Заготовительная операция. Заготовку мы получаем штамповкой на молоте. Этот метод является весьма производительным, что как нельзя, кстати, соответствует нашему серийному производству.

Операция 010 - Термическая операция. Нормализация. Нормализация применяется как промежуточная операция для смягчения стали перед обработкой резанием, для устранения пороков строения и общего улучшения структуры перед закалкой.

Операция 015 - Фрезерно-центровальная. Производим подготовку технологических баз. Данная операция выполняется на фрезерно-центровальном станке МР-71. На данной операции за два перехода мы обрабатываем торцы и сверлим центровые отверстия. Деталь закрепляется в призмах с упором в торец. Для первого перехода (фрезерование торцов) мы используем торцевую фрезу. Фрезерование двух торцов идет одновременно. Для второго перехода (сверление отверстия) мы используем комбинированные центровочные сверла.

Наружная цилиндрическая поверхность (точки 1, 2, 3, 4) -двойная направляющая база

Торец (точка 5) - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 020 - Токарная.

Выполняется на токарном многорезцовом копировальном полуавтомате 1723. Имеется два суппорта продольный и поперечный. С помощью продольного суппорта мы обрабатываем начерно цилиндрическую поверхность (поверхности 4, 5, 6), а с помощью поперечного обрабатываем канавки и фаски (поверхности 7, 8,9). Деталь во время операции закреплена в плавающем и вращающимся центрах с использованием поводкового устройства. При этой операции обработка осуществляется сразу несколькими инструментами, что в значительной мере способствует сокращению основного технологического времени.

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 025 - Токарная. В данной операции схема установки детали, схема базирования и станок аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка поверхностей 10, 11, 12, 13 и 14.



Операция 030 - Токарная копировальная. Для данной операции мы используем гидрокопировальный станок 1712. Особенностью данного станка является то, что обработка осуществляется по копиру - точной модели обработанной заготовки. Деталь во время операции закреплена в плавающем и вращающимся центрах с использованием поводкового устройства. На этой операции проводится чистовая обработка поверхностей 5 и 6.

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 035 - Токарная копировальная. В данной операции схема установки детали, схема базирования и станок аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка поверхностей 10 и 11.



Операция 040 - Шлицефрезерная.

Обработку производим на шлицефрезерном станке 5350А. Заготовка закрепляется в жестких центрах и поводковом патроне. При данной операции происходит обработка шлицев (поверхность 15).

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 045 - Сверлильная. Обработку производим на вертикально-сверлильном станке 2Н125. Заготовка закрепляется в призму. При данной операции происходит обработка конического отверстия под штифт (поверхность 16). Используем быстросменный патрон для быстрой установки, вначале, конического сверла, затем конического зенкера и развертки.



Наружная цилиндрическая поверхность (точки 1, 2, 3, 4) -двойная направляющая база

Торец (точка 5) - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 050 - Токарная.

Выполняется на токарно-револьверном станке 1416Ц.

Обработка ведется за 3 перехода. На первом выполняем сверление отверстия 19. На втором переходе выполняем сверление отверстия 17. На третьем переходе нарезаем резьбу (поверхность 20). Деталь во время операции закреплена в поводковом патроне и люнетом, в центре.

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 055 - Термическая.

В качестве окончательной термической обработки производится закалка и высокий отпуск.

Закалкой стали называется операция термической обработки с целью повышения твердости и прочности. После - быстрое охлаждения с масле. Высокий отпуск проводят при температуре . Твердость стали после высокого отпуска снижается, однако уровень прочности при этом еще достаточно высок. В то же время обеспечивается повышенная пластичность и особенно ударная вязкость, практически полностью снимаются внутренние напряжения, возникшие при закалке.

Что касается места упрочняющей обработки в технологическом процессе, то она должна проводить перед шлифовальной обработкой заготовки, т.к. проведение термической обработки раньше усложнит механическую обработку. Проводить же термическую обработку после шлифовальной обработки нецелесообразно, т.к. термическая обработка может привести к короблению детали.

Операция 060 - Центрошлифовальная.

Целью данной операции является восстановление точности и шероховатости центровых отверстий (поверхности 2 и 3) перед шлифовальной обработкой. В качестве оборудования используем центрошлифовальный станок. Вал устанавливается в призмы с использованием упругого привода.



Наружная цилиндрическая поверхность (точки 1, 2, 3, 4) -двойная направляющая база

Торец (точка 5) - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 065 - Круглошлифовальная.

Данная операция выполняется на круглошлифовальном станке 3М150. Деталь устанавливается в жесткие центра с использованием поводкового патрона. Обрабатывается цилиндрическая поверхность 6.

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)



Операция 067 - Круглошлифовальная.

В данной операции схема установки детали, схема базирования и станок аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка поверхности 5.

Операция 070 - Круглошлифовальная.

В данной операции схема установки детали, схема базирования и станок аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка поверхностей 10 и 11.

Операция 075 - Шлицешлифовальная.

Данную операцию проводим с целью получения требуемой точности боковых поверхностей шлиц, так как полученной точности на шлицефрезерной операции недостаточно.

Оборудование - шлицешлифовальный станок 3451.

Деталь закрепляется в жестких центрах с использование поводкового патрона.

Точки 1, 2, 3, 4 -двойная направляющая база

Точка 5 - опорная база

Точка 6 - фрикционная связь (опорная база)

Операция 080 -Моечная. Производится промывка деталей на моечных машинах.

Операция 085 -Контрольная. Данная операция необходима для контроля полученных размеров. Инструмент, применяемый при измерении размеров, зависит от точности измерения (количества знаков после запятой). После измерения всех размеров, следует сравнить их с допусками на размер. Если контролируемые параметры вписываются в допуск, то можно производить дальнейшую обработку детали. Если же нет, то имеет место брак.



5. Схемы операционных наладок



6. Расчёт режимов резания

деталь заготовка резание обработка

Операция 015 - Фрезерно-центровальная

Оборудование - фрезерно-центровальный станок МР-71

Деталь - вал шлицевой, НRC 28…38

Исходные данные:

Инструмент - торцевые фрезы с СМП из твердого сплава.

Параметр шероховатости поверхности торцев Rz 20.

t=2.6 мм.

Фрезерование торцев.

1. Выбор параметров инструмента (приложения 3-11) с учетом обрабатываемого материала, стадии обработки, ширины фрезерования.

Материал режущей части - Т15К6

Диаметр фрезы - D=160 мм

Число зубьев - Z=8

Главный угол в плане - ц=67°.

2. Назначение подачи (карты 58,60,66)

Подача на зуб:

Поправочные коэффициента на подачу в зависимости от:

- твердости обрабатываемого материала:

- материала режущей части фрезы:

- отношения фактической ширины фрезерования к нормативной:

- главного угла в плане:

- способа крепления пластины:

- схемы установки фрезы:

- выбранного критерия износа фрезы:

- группы обрабатываемости материала:



SМ= SZ•z•n=0,1•8•1000=800 мм/мин- минутная подача

3. Выбор скорости и мощности резания (карта 65)

Выбираем:

Поправочные коэффициенты в зависимости от:

- твердости обрабатываемого материала:

- материала режущей части фрезы:

- состояния поверхности:

- главного угла в плане:

- отношения ширины фрезерования к диаметру фрезы:

- периода стойкости режущей части:

- способа крепления пластины:

- наличия охлаждения:

- группы обрабатываемости материала (карта 66):

Определение частоты вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем

Определяем фактическую скорость резания:



Проверка привода по мощности с учетом поправочных коэффициентов (карта 65):

,

Найдем основное технологическое время:

tо= Lр.х./Sм=57/800=0,07 мин.

Lр.х=l+lo+l1=35+20+2=57 мм

lo-длина врезания

l1-длина преребега-принимаем=2 мм

l-длина обрабатываемой поверхности

lo===20 мм

Исходные данные:

Инструмент - центровочное сверло

Шероховатость Rа 3,2. Глубина резания: t=4 мм

Сверление центровых отверстий.

1. Выбор марки инструментального материала (приложение 2): Т5К10

2. Выбор режимов резания (карта 46):

Подача:

Скорость резания:

Мощность резания: кВт

Осевая сила резания:

3. Корректируем значения подачи и скорости (карта 53):

Поправочные коэффициенты в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:

Поправочные коэффициенты на скорость в зависимости от:

- применения охлаждения:

- состояния поверхности заготовки:

- инструментального материала:

- формы заточки инструмента:

- длины рабочей части сверла:

- от отношения фактического периода стойкости к нормативному: 1,0

- износостойкого покрытия инструментального материала:

Определение частоты вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем

Определяем фактическую скорость резания:



Выбранный режим резания удовлетворяет следующим условиям:

Расчет основного технологического времени:

Lр.х.=lo+0,3D=11,5+0,3•4=12,7 мм

tо= Lр.х./n•S=12,7/1200•0,209=0,05 мин.

Операция 035 - Токарная копировальная

Оборудование - гидрокопировальный станок 1712

Исходные данные:

Резец проходной ГОСТ 18868-73 из материала Т15К6, крепление пластины осуществляется клин-прихватом,с главным углом в плане ц=60°.

Глубина резания: t=0,4 мм

1. Назначение подачи:

SOT=0,15 мм/об- табличное значение подачи (карта 6).

Поправочные коэффициента на подачу в зависимости от (карта 8):

- механических свойств обрабатываемого материала:

- схемы установки заготовки:

- радиуса вершины:

- квалитета обрабатываемой поверхности:

SО=0,15•1,15•1,08•1•1= 0,19 мм/об

2. Назначение скорости резания (карта 22)

Поправочные коэффициента на скорость резания в зависимости от (карта 22, 23):

- инструментального материала:

- группы обрабатываемости материала:

- вида обработки:

- жесткости станка:

- механических свойств обрабатываемого материала:

- геометрических параметров резца:

- периода стойкости режущей части резца:

- наличия охлаждения:

3. Расчет частоты вращения шпинделя:

n=1000V/рD=1000•277/3,14•28=3149 мин-1

Принимаем по паспорту станка n=1600 мин-1

Найдем фактическую скорость резания:

4. Основное технологическое время:

tо= Lр.х./n•S=91/1600•0,19=0,3 мин.

Lр.х=l+lo+l1=88+1+2=91 мм

lo-длина врезания

l1-длина преребега-принимаем=2 мм

l-длина обрабатываемой поверхности

Операция 060 - Крруглошлифовальная

Оборудование - круглошлифовальный станок 3М150

Глубина резания: .

Скорость шлифовального круга:
- частота вращения круга по станку;

Диаметр круга:

Высоту круга (В) определим в зависимости от длины шлифуемой поверхности, ограничиваясь характеристиками станка: В=60 мм

Скорость заготовки:

Частота вращения заготовки:

Принимаем по станку

Фактическая скорость заготовки:

Продольная подача: Sпр=K•B=0,7•60=42 мм/оборот заготовки

Коэффициент К для чернового шлифования лежит в пределах 0,6…0,85.

Принимаем К=0,7

Врезная подача:

Принимаем

Lр.х=129,5 мм- длина рабочего хода

i=Припуск/S=0,1/0,02=5- число рабочих ходов.



Список литературы

1. Никитич В.Т., под общей редакцией Антонюка Ф.И. «Расчет припусков на механическую обработку». Методические указания. 2007 г. КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

2. Справочник технолога-машиностроителя. Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Том 1-2. М.: Машиностроение, 1986.

3. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением. Справочник. Под редакцией В.И. Гузеева. М.: Машиностроение, 2007.

Размещено на Allbest.ru

...