Разработка операционной технологии механической обработки при изготовлении детали "Вал шлицевой"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

Технические методы обеспечения качества

Группа СМ-411

Студент Попов В.В.

Консультант Нурисламова Г.М.

Принял Нурисламова Г.М.

Уфа 2014 г.

Содержание

Введение

1. Сведения о детали

1.1 Описание конструкции детали

1.2 Анализ исходных данных

1.3 Свойства материала

2. Выбор заготовки

2.1 Виды и способы получения заготовки

2.2 Масса заготовки

2.3 Расчет размеров заготовки

2.4 Заготовка

3. Количественный анализ технологичности детали

3.1 Коэффициент точности (К_т)

3.2 Коэффициент шероховатости (К_ш)

4. Состав операции механической обработки для изготовления вала

4.1 Обозначение обрабатываемых поверхностей вала

4.2 Состав стадии обработки детали

4.3 Формирование состава операции и выбор станков

5. Размерный анализ

6. Расчет элементов режима резания и штучно-калькуляционного времени при точении

Заключение

Список литературы

Введение

В данном курсовом проекте указаны необходимые решения основных задач, связанных с разработкой операционной технологии механической обработки при изготовлении детали «Вал шлицевой». Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качество деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию.

1. Сведения о детали

заготовка технологичность вал резание

1.1 Описание конструкции детали

Вал шлицевой с основным диаметром 62 мм и диаметром шлицевого соединения d - 8*56f7*62a11*10js7, также имеет шпоночный паз. Длина вала 286 мм.

Масса детали 5,7 кг.

Материал детали сталь 45 по ГОСТ 1050-88.

1.2 Анализ исходных данных

Анализ чертежа показывает, что наиболее высокие требования по точности и качеству предъявляются к опорным шейкам и прилегающим к ним торцам. Конструкция детали в основном отработана на технологичность, обладает высокой жесткостью. Перепады диаметров минимальны, это позволяет уменьшить объем механической обработки при их изготовлении и сократить отходы материала. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кольцами более технологична конструкции вала с буртами.

Длины ступеней валов спроектированы равными или кратными длине короткой ступени, что позволяет использовать при обработке много инструментальные наладки и высокопроизводительные режимы резания, т.е. такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.

Шлицевой и резьбовой участок вала сконструирован открытым и заканчивается канавкой для выхода инструмента. Канавки заданы одной шириной, что позволяет прорезать их одним резцом.

Заданная чертежом точность размеров поверхности, их относительное расположение и параметры качества поверхностного слоя могут быть достаточно экономично обеспечены традиционными методами обработки.

Вместе с тем предусмотренная чертежом форма шпоночного паза не технологична, т.к. требует обработки малопроизводительным методом- многопроходным фрезерованием концевой фрезой. Очевидно, что без ущерба для прочности вала форму этого паза целесообразно было бы заменить либо на сегментную, либо на полуоткрытую и применить более производительные дисковые фрезы. Недостаточно технологичной делают конструкцию также различные радиусы переходных поверхностей от опорных шеек к торцам.

Вал не имеет центровых отверстий, в таком случае заметно удлиняют заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

1.3 Свойства материала

Сталь 45 - Сталь конструкционная углеродистая качественная. Из этой стали изготавливают валы-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Табл. 1. Химический состав стали 45

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
042-0.5	0.17-0.37	0.5-0.8	До0.25	До0.04	До0.035	До0.25	До 0.25	До0,08

Механические свойства стали 45: предел текучести - 355 МПа; временное сопротивление - 600 МПа; относительное удлинение - 16%; относительно сужение - 40%; ударная вязкость - 49 Дж/см².

2. Выбор заготовки

2.1 Виды и способы получения заготовки

Вид заготовок и способ их изготовления определяется четырьмя показателями:

1) материал - стали углеродистые, код 1 (табл. 3.1 [1]);

2) конструктивная форма - валы круглого сечения с одним уступом или фланцем, с буртом или выемкой без центрального отверстия, код 2 (табл. 3.2 [1]);

3) серийность производства - программа выпуска 2500 и массе детали до 10 кг, код 3 (табл. 3.3 [1]);

4) диапазон отливок, поковок, штамповок - при массе заготовки 5,7 кг., код 4 (табл.3.4 [1]);

Из табл.3.7 [1] по определенным ранее кодам 1-2-3-4 выбираем рекомендованные коды видов заготовки и способов их изготовления:

- литье в песчано-глинистые формы;

- литье в кокиль;

- литье в оболочковые формы;

- литье по выплавляемым моделям.

Однако, по ГОСТ 1050-88 в общих технических условиях отмечено что применимы другие виды заготовок: прокат, слитки, поковки, штамповки. Что является целесообразным по экономическим причинам, принимаем штамповку и прокат.

2.2 Масса заготовки

Из рекомендованных видов получения заготовки выбираем штамповку на ГКМ и прокат. Рассчитаем КИМ для каждого вида:

1) штамповка на ГКМ

Масса заготовки рассчитывается по формуле:

где К_р - расчетный коэффициент (табл. 20 [2])

К_р=1,3-1,6

2) прокат

Масса загатовки рассчитывается по формуле:

где - плотность материала,

V - объем детали.

Так как заготовка имеет вид цилиндра, масса детали рассчитывается следующим образом:

1) Рассчитывается объем цилиндра

,

где R - радиус цилиндра,

H - высота цилиндра.

R=35 мм=3,5 см

Н= 290 мм=29 см

см³

2) Масса заготовки

Плотность стали 45 =7826 кг/м³=0,00783 кг/см³

Масса заготовки:

кг.

КИМ_ш > КИМ_п, т.е. в качестве вида получения заготовки выбираем штамповку на ГКМ, вид заготовка - поковка.

2.3 Расчет размеров заготовки

Штамповочное оборудование - горизонтально-ковочная машина. Число переходов 5. Нагрев заготовок пламенный.

1. Выбираем исходные данные

1.1 Масса поковки (расчетная) - 8,265 кг;

1.2 Класс точности - Т4 (табл. 6.1 [2]);

1.3 Группа стали - М2 (табл. 6.3 [2]);

1.4 Степень сложности С4 (прил. 6.3 [2]);

1.5 Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская);

1.6 Исходный индекс - 9 (табл. 6.3 [2]).

2. Припуски и кузнечные напуски:

2.1 Основные припуски на размеры (табл. 6.4 [2]), мм:

Табл. 2. Основные припуски

Наименование размера	Величина размера, мм	Шероховатость поверхности, мкм	Припуски, мм
Диаметр	62	Ra 6,3	1,4
	55	Ra 0,8	1,5
	52	Ra 6,3	1,4
	50	Ra 0,4	1,5
	40	Ra 0,4	1,4
Длина	40	Ra 6,3	1,4
	30	Ra 0,8	1,4
	25	Ra 6,3	1,4
	286	Ra 6,3	1,4

2.2 Дополнительные припуски:

-отклонение от плоскостности и прямолинейности, мм (табл. 6.7 [2]): стержня 0,6; фланца 0,3.

-смещение по поверхности разъема штампа - 0,3 мм (табл. 6.6 [2]);

2.3 Штамповочный уклон (табл. 6.20 [2]):

на наружной поверхности - 5°.

3. Размеры поковки, мм:

диаметр 62+(1,4+0,6+0,3) Ч2=66,6 принимается 66,5;

диаметр 55+(1,5+0,6+0,3) Ч2=59,8 принимается 60;

диаметр52+(1,4+0,6+0,3) Ч2=56,6 принимается 56,5;

диаметр 50+(1,5+0,6+0,3) Ч2=54,8 принимается 55;

диаметр 40+(1,4+0,6+0,3) Ч2=44,6 принимаем 44,5;

длина 40+(1,4+0,6+0,3)=44,6 принимается 44,5;

длина 30+(1,4+0,6+0,3)=34,6+20 принимается 54,5;

длина 25+(1,4+0,6+0,3)=29,6 принимается 29,5;

длина 286+(a+b+a*+b*)=326.

4. Допускаемые отклонения поковки:

4.1 допускаемые отклонения размеров, мм (табл. 6.10[2]):

- диаметр: ,,,,.

- длина: ,,.

4.2 допускаемая величина высоты заусенца в плоскости разъема штампа 2,0 мм (у поковок, изготавливаемых на ГКМ, допустимая высота заусенца а плоскости разъема матриц не должна превышать удвоенной величины остаточного облома по табл. 6.12[2]).

4.3 допуск длины стержня 6,0 мм ( у поковок 4-го класса точности).

4.4 допускаемая высота торцевого заусенца 7,0 мм (табл. 6.13[2]).

4.5 допускаемое отклонение (табл. 6.15[2]):

- от плоскостности и от прямолинейности 0,6 мм;

- от изогнутости 1,2 мм.

4.6 допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа 0,8 мм (табл. 6.11[2]).

4.7 допускаемое отклонение торца стержня (табл. 6.17[2]):

x-3,5 мм; y-40,0 мм; наклон среза 7°.

3. Количественный анализ технологичности детали

При анализе технологичности конструкции детали решаются вопросы, связанные с уменьшением трудоёмкости и металлоёмкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость изготовления без ущерба для служебного пользования.

Для оценки технологичности детали рассчитываются следующие коэффициенты.

3.1 Коэффициент точности (К_т)

где Т_ср -- среднее значение предельных отклонений.

где ?n_i - количество всех поверхностей,

T_i - квалитет,

n_i - количество поверхностей данного квалитета.

Если выполняется неравенство К_т > 0,85, значит точность в норме.



Рис. 2 Нумерация поверхностей

Табл. 3. Квалитеты точности и шероховатости поверхностей

№ поверхности	ITч	Raч	ITт	Raэц	Окончательная операция
1	16	6,3	12	6,3	Черновая
2	12	6,3	12	6,3	Черновая
3	6	0,4	5	0,4	Шлифование
4	12	6,3	12	6,3	Черновая
5	12	6,3	12	6,3	Черновая
6	15	0,8	6	0,8	Шлифование
7	12	6,3	12	6,3	Черновая
8	7	6,3	7	0,8	Шлифование
9	6	6,3	6	0,8	Шлифование
10	12	6,3	12	6,3	Черновая
11	12	6,3	12	6,3	Черновая
12	12	6,3	12	6,3	Черновая
13	6	0,8	6	0,8	Шлифование
14	12	6,3	12	6,3	Черновая
15	12	6,3	12	6,3	Черновая
16	12	6,3	12	6,3	Черновая
17	6	6,3	6	0,8	Шлифование
18	12	6,3	12	6,3	Черновая
19	12	6,3	12	6,3	Черновая
20	12	6,3	12	6,3	Черновая
21	6	0,4	5	0,4	Шлифование
22	12	6,3	12	6,3	Черновая
23	12	6,3	12	6,3	Черновая
24	9	3,2	8	3,2	Чистовая

Неравенство К_т > 0,85 выполняется, следовательно, точность изготовления нормальная.

3.2 Коэффициент шероховатости (К_ш)

где Ra_j - шероховатость.

,

где n_j - количество поверхностей данной шероховатости

Если выполняется неравенство К_ш ? 0,27, значит шероховатость в норме.

Неравенство К_ш ? 0,27 выполняется, следовательно шероховатость соответствует норме.

Коэффициенты точности и шероховатости примерно равны нормальным значениям, что говорит высокой технологичности данной детали.

4. Состав операции механической обработки для изготовления вала

4.1 Обозначение обрабатываемых поверхностей вала

4.2 Состав стадии обработки детали

Для штамповки Ra 3,2 - 12,5; IT13 [7]

Табл. 4. Стадии обработки

№	Стадии обработки	Номер поверхности
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
I	Черновое точение	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
II	Чистовое точение	-	+	+	-	+	+	-	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	+	-	-	+	+	-	+
III	Шлифование	-	-	+	-	-	+	-	+	+	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-	-
IV	Шлифование окончательное	-	-	+	-	-	+	-	+	+	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-	-

Поверхности:

8 ,9- шлице-фрезерная IT7,6 и Ra 0,8

17 - резьбо-фрезерная IT6 и Ra 0,8

24 - шпоночно-фрезерная IT8 и Ra 3,2

4.3 Формирование состава операций и выбор станков

Оп. 5 Фрезерно-центровальная. Выполняется на фрезерно-центровальном станке мод.МР76М.

Оп. 5* Фрезерно-центровальная. Выполняется на фрезерно-центровальном станке мод.МР76М

Оп. 10 Токарно-винторезная. Выполняется на токарно-винторезном станке с ЧПУ РТ-706.

Оп. 15 Токарно-винторезная. Выполняется на токарно-винторезном станке с ЧПУ РТ-706.

Оп. 20 Токарная с программным управлением. Выполняется на токарном станке 16К20Т с ЧПУ.

Оп. 25 Токарная с программным управлением. Выполняется на токарном станке 16К20Т с ЧПУ.

Оп. 30 Шпоночно-фрезерная. Выполняется на шпоночно-фрезерном полуавтомате 692А.

Оп. 35 Шлицефрезерная . Выполняется на горизонтально-фрезерном станке 6Т52Г.

Оп. 40 Шлицешлифование. Станок шлифовальный 3Б450

Оп. 45 Круглошлифовальная. Станок кругло-шлифовальный мод. 3М150А

Оп. 50 Резьбофрезерная. Станок резьбофрезерный мод. 5Б63Г

Оп. 55 Токарная, подрезка торца. Выполняется на токарном станке 16К20Т с ЧПУ.

Оп. 55* Токарная, подрезка торца. Выполняется на токарном станке 16К20Т с ЧПУ.

Оп. 60 Моечная.

Оп. 65 Контрольная. Выполняется на контрольном столе.

5. Размерный анализ

Размерный анализ состоит из:

- совмещенной схемы обработки детали (Приложение А),

- графа-дерева (Приложение Б),

- уравнений размерных цепей и неравенства допусков.

1. Составление уравнений размерных цепей и неравенства допусков

Уравнения номинальных размеров:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14) ;

15) ;

16) ;

17) ;

18).

Неравенства допусков:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

2. Расчет технологических размеров

Из уравнений размерных цепей определим следующие размеры:

Рассчитаем неизвестные размеры:

1.

Запишем полученное значение в системе вала:

2.

Запишем полученное значение в системе вала:

3.

Запишем полученное значение в системе вала:

4.

Запишем полученное значение в системе вала:

5.

Запишем полученное значение в системе вала:

7.

Запишем полученное значение в системе вала:

8.

Запишем полученное значение в системе вала:

9.

Запишем полученное значение в системе вала:

10.

Запишем полученное значение в системе вала:

11.

Запишем полученное значение в системе вала:

12.

Запишем полученное значение в системе вала:

13.

Запишем полученное значение в системе вала:

6. Расчет элементов режима резания и штучно-калькуляционного времени при точении

При выборе режимов резания необходимо учитывать такие факторы, как механические свойства и твердость обрабатываемого материала, допуск и технические условия на обработку, требуемую шероховатость обработки поверхности, требования к состоянию поверхностного слоя. Экономически целесообразное сочетание подачи, глубины и скорости резания позволяет максимально использовать режущие свойства инструмента и мощности оборудования.

1. Установить и закрепить заготовку и точить поверхность А, Б, В начерно - токарный проходной прямой резец с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 18878-73.

Основные геометрические характеристики токарного резца:

L=140мм, h=25мм, b=16 мм, ц=45⁰, n=9 мм (табл. 5 [4])

а) Глубина резания t=0,5мм (стр. 265 [4]);

б) Подача s =0,3 мм/об (таблица 14 [4]);

в) Скорость резания рассчитывается по формуле:

х = (С_х /Т^m*t^x*S^y) * К_х ,

где Т^m - среднее значение стойкости при одноинструментной обработке - 30-60 мин. Пусть Т^m =50мин.

Значение коэффициента Cх, показателей степени x, y, m приведены в табл. 17 стр. 269 [4]

Cх=340, x= 0,15, y=0,45 , m=0,2

Kх - поправочный коэффициент, является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kмх, состояния поверхности Kпх, материала инструмента Kих.

Kх= Kмх* Kпх* Kих,

Кг = 1,0; n_х = 1,75 (табл. 2 [4])

у_в =980МПа,

Kпх = 1 (табл. 5 [4])

Марка инструментального материала Т15К6 (стр. 116 [4])

Kих = 1 (табл. 6 [4])

Тогда Kх=0,619* 1*1=0,619

Тогда скорость резания:

Переведем х в число оборотов n (об/мин):

где D - диаметр заготовки, D = 64мм

Тогда

n_пас.=10-2000 об/мин.

г) Мощность резания:

окружная сила, Н;

скорость резания, м/с;

- коэффициент учитывающий заход резца [2, стр. 85]

- коэффициент, учитывающий влияние постоянных факторов на силу резания [2, стр.85]

- коэффициент, учитывающий твердость материала [2, стр.85]

2. Оценка трудоемкости определяется штучно- калькуляционным временем для серийного производства.

где - штучное время;

Т_п.з. - подготовительно-заключительное время, мин, на партию запуска заготовок в производство n_з, шт.

Т_о - основное (технологическое) время;

Т_В - вспомогательное время;

Т_обс - время обслуживания рабочего места;

Т_П - время перерывов в работе.

Основное время обработки Т_о определяется расчетом после установления режимов резания по уравнению:

где L_p - расчетная длина рабочего хода инструмента, мм;

i - число рабочих ходов в переходе;

S_м - минутная подача инструмента (или заготовок) в направлении подачи, мм/мин.

Расчетная длина рабочего хода, мм:

где L₀ - длина обрабатываемой поверхности (в направлении подачи);

l_вр,l_сх - длина врезания и схода инструмента.

Основное время Т₀ на выполнение операции зависит от схемы её построения. При последовательном выполнении всех переходов в одноместных операциях основное время является суммой времени выполнения всех переходов:

,

где i=1…n, n - количество переходов. [1]

На операции 15 токарной черновой обрабатываются 3 поверхности А, Б и В последовательно:

а) L₀=40 мм, l_вр=1,5 ,l_сх=0,4 [4]

Тогда основное время для обработки поверхности А:

б) L₀=62 мм, l_вр=1,5 ,l_сх=0,4 [4]

Тогда основное время для обработки поверхности Б:

в) L₀=167 мм, l_вр=1,5 ,l_сх=0,4 [4]

Тогда основное время для обработки поверхности Б:

Основное время на выполнение операции 15:

Вспомогательное время Т_В операций, типовых по структуре и технологической оснащенности, выполняемых на универсальных станках в серийном производстве, определяют из выражения:

где Т_ус - время установки и снятия заготовки;

Т_пер - время, связанное с выполнением перехода (или операции);

Т_изм - время на измерения.

Т_ус=0,4 мин,

Т_пер=0,2 мин,

Т_изм=0,8 мин; [8]

Тогда штучное время равно:

Штучно-калькуляционное время равно:

Т_п.з.=5 мин.

n_з=1000 шт.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы были получены навыки отработки теоретических сведений на практике, при составлении технологического процесса на примере детали «Вал шестерня ». Также был приобретен опыт в работе со справочными материалами. Изучены, на примере своей детали, этапы маршрутной обработки, которые охватывали несколько разных операций.

Подробно были изучены следующие алгоритмы, типизация которых позволяет работать с любой деталью, независимо от ее конструкторско-технологического класса: описание назначения детали и условий работы ее основных поверхностей, программа выпуска и форма организации работ, базирование, статистическое и расчетно-аналитическое определение припусков, разработка маршрутной технологии, выбор технологического оснащения, расчет режимов резания и подсчет норм времени.

Список литературы

1. Аверченков В.И., Горленко О.А. Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 288с.

2. ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штамповочные»

3. Справочник технолога-машиностроителя: В 2т. - Т. 1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Касиловой, Р.К. Мещерекова, А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение-1, 1986. - 656с.

4. Справочник технолога-машиностроителя: В 2т. - Т. 2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Касиловой, Р.К. Мещерекова, А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение-1, 1985. - 497с.

5. Методические указания по проектированию технологических процессов.

6. Мурашкин С.Л., Жуков.Э.Л. Технология машиностроения: В 2 т. - Т.1. Основы технологии машиностроения: Учеб. пособ. для вузов. - М.: Высш. шк., 2005. - 295с.

7. Мурашкин С.Л., Жуков Э.Л. Технология машиностроения: В 2 т. - Т.2. Производство деталей машин: Учеб. пособ. для вузов. - М.: Высш. шк., 2005. - 295с.

8. Радкевич Я. М. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении. - М.: Высш. Шк., 2004 г. - 272 с.

Размещено на Allbest.ru

...