Технологический процесс механической обработки детали "Штанга"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

От состояния и развития технологии машиностроительного и приборостроительного производства в значительной степени зависит эффективность труда, расходование материальных и энергетических ресурсов, качество продукции.

Технический и конструкторский прогресс в машиностроении характеризуется не только созданием новых конструкций машин и улучшением прежних, но и непрерывным совершенствованием технологий заменой существующих процессов более точными, производительными и экономичными.

Важнейшую роль в развитии вышеуказанных отраслей производства играет подготовка (и переподготовка) квалифицированных кадров, освоение ими современных методов проектирования и совершенствования технологических процессов изготовления деталей машин и приборов, готовность к системному анализу быстро и непредсказуемо изменяющихся производственной и рыночной ситуации, к поиску нетрадиционных решений.

Развитие новых прогрессивных технологий проектирования и обработки способствует созданию более совершенных машин, снижению их себестоимости, а также повышению качества и точности. Технологическое обеспечение точности при минимальных затратах - основная задача технологов. Сокращение времени на проектирование - основная задача конструктора. В настоящее время особенно важны вопросы автоматизации на всех стадиях жизненного цикла изделия.

Важнейшими мероприятиями дальнейшего развития машиностроения являются типизация технологических процессов обработки, применение совершенной заготовки, нормализация и унификация технологических процессов, что позволяет применять их в различных машиностроительных отраслях.

Наконец повышение эффективности производства на основе его оснащения высокопроизводительным оборудованием: полуавтоматами, станками с ЧПУ, а также всесторонней механизацией и автоматизацией процессов на основе промышленных роботов и вычислительной техники, систем автоматизации и механизации проектирования, применением универсальных зажимных приспособлений, режущих инструментов стандартных конструкций, приборов и методов контроля.

Разработка планировки участка и выбора оборудования, учитывается возможность его переналадки для обработки деталей других наименований, в установленных пределах значений их характеристик.

Курсовая работа является большой самостоятельной работой будущего технолога, направленной на решение конкретных задач в области совершенствования технологии, организации производства и улучшение технико-экономических показателей работы участка. Наряду с этим курсовое проектирование закрепляет умение студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами умело, сочетая справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса. Работа закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических знаний.

Графическая часть курсовой работы выполнена с помощью системы автоматического проектирования КОМПАС-3D LT V11.

Характеристика заданного типа производства

заготовка токарный сверление деталь

Под типом производства понимают комплексную характеристику особенностей организаций и технологического уровня промышленного производства. На тип организации производства оказывают влияние следующий факторы: уровень специализации, масштаб производства, сложность и устойчивость изготовляемой номенклатуры изделий, обусловленной размерами и повторяемостью выпуска. Различают три основных вида производств: единичное, серийное и массовое.

Серийное производство предусматривает одновременное изготовление сериями широкой номенклатуры однородной продукции, выпуск которой повторяется в течение продолжительного времени.

Под серией понимается выпуск ряда конструктивно одинаковых изделий, запускаемых в производство партиями, одновременно или последовательно, непрерывно в течение плавного периода. Основные особенности организации серийного производственного процесса:

- постоянство относительно большой номенклатуры повторяющейся продукции, изготовляемой в значительных количествах;

- специализация рабочих мест для выполнения нескольких операций, закреплённых за одним рабочим местом;

- периодичность изготовления изделий сериями, обработка деталей партиями;

- преобладание специального и специализированного оборудования и технологического оснащения;

- наличие незначительного объёма ручных сборочных и доводочных операций;

- преимущественная численность рабочих средней квалификации;

- незначительная длительность производственного цикла;

- централизация оперативно-производственного планирования и руководства производством;

- автоматизация контроля качества изготовляемой продукции;

- применение статистических методов уравнения качеством продукции;

- унификация конструкций деталей и изделий;

- типизация технологических процессов и оснастки.

Примером серийного выпуска продукции могут служить самолётостроительные и моторостроительные заводы.

В зависимости от количества одновременно изготовляемых изделий в серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства.

Разновидность серийного производства принято различать по значениям коэффициента закрепления операций

где - общее число операций, выполняемых в данном цехе (на участке) в месяц; - число единиц оборудования, действующего в цехе (на участке).

Принято считать, что цехи относятся к той или иной разновидности серийного производства в зависимости от следующих значений коэффициента закрепления операций: к мелкосерийному - от 20 до 40; к среднесерийному - от 10 до 20; к крупносерийному - от 2 до 10.

Описание назначения детали

Деталь «Штанга» входит в коробку скоростей вертикально-сверлильного станка 2Н125Л. Изготавливается из материала Сталь 45 и подвергается термической обработке.

Переключение блоков шестерни коробки скоростей осуществляется одной рукояткой которая имеет по три фиксированных положения, по окружности вдоль оси.

Рукоятка располагается на лицевой поверхности сверлильной головки и через шестерни и штангу перемещает два штока на которых закреплены вилки связанные с переключаемыми блоками.

Выбор вида заготовки

Прокатка является одним из наиболее распространённых и производительных видов обработки металлов давлением.

Значительная доля прокатной продукции идёт в употребление без дополнительной обработки.

Среди существующих основных способов проката наиболее распространённым является продольная прокатка. Почти 90 % всего проката, в том числе весь листовой и профильный прокат, производится продольной прокаткой.

Металлургическая промышленность РФ выпускает прокат различных профилей, отличающихся по форме поперечного сечения и по размерам. Совокупность прокатываемых профилей называется сортаментом. Весь сортамент прокатных изделий можно разбить на следующие основные четыре группы: 1) сортовой; 2) листовой; 3) трубы; 4)специальные виды проката (бандажи, колёса, периодические и гнутые профили и др.)

Наиболее разнообразны виды сортового проката. В зависимости от формы поперечного сечения сортовой прокат подразделяют на простые и сложные профили.

К простым профилям относятся круг, квадрат и полоса. В настоящие время прокаткой получают круг диаметром 8-220 мм, квадрат со стороной 8-150 мм, горячекатаные узкие полосы шириной 20-600 мм и толщиной 0,8-4 мм.

Технологический процесс производства проката состоит из следующих основных элементов:

1) подготовка слитков или заготовок к прокатке;

2) нагрев металла перед прокаткой;

3) прокатка;

4) охлаждение металла после прокатки;

5) отделка проката.

Существуют две технологические схемы производства: из отдельных и неприрывнолитых слитков.

Схема технологического процесса производства прока

а) - из обычного слитка; б) - из заготовки, полученной непрерывной разливкой.



Рисунок 1

Прокатное производство металлургического завода, в соответствии с первой технологической схемой, включает систему станов, на которых получают полупродукт (блюмы, слябы и другие виды заготовок) и систему станов для получения готового проката (сортовой стали, горяче- и холоднокатаных листов и лент, труб и пр.). Поэтому в состав прокатных цехов, как правило, входят обжимные (блюминги, слябинги) и заготовочные станины, являющимися основными агрегатами, связывающими сталеплавильные цеха и прокатные станы для дальнейшего передела блюмов, слябов и других заготовок; сортовые станы (рельсо-блочные, крупно-, мелко- и мелкосортные, проволочные и др.); листовые станы; трубные станы и др.

Технологическая схема получения того или иного вида готового проката предусматривает включение всех необходимых последовательных операций обработки, начиная с подготовки слитка или заготовки для нагрева и кончая завершающей отделкой и определением качества готового проката. Вместе с тем технология изготовления изделия может отличаться, если производство его осуществляется на другом металлургическом заводе, в другом прокатном цехе, на другом прокатном стане.

Назначение - вала-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализированные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Температура критических точек, ?С. Таблица

Ас3	Ас3 (Асm)	Аr3 (Аrcm)	Ar1	Mn [105]
730	755	690	780	350

Химический состав, % (ГОСТ 1050-74) Таблица

C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			Не более
0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Механические свойства проката Таблица 12

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение мм	?в	?5,(?4)	?
			МПа	%
			Не менее
1050-74	Сталь горячекатаная, кованная, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации.	25	600	16	40
	Сталь калиброванная 5-й категории после	образцы	640	-	40
10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига.	-	До 590	-	40
16523-70 (образцы поперечные)	Лист горячекатаный.	До 2 2-3,9	550-690	(14) (15)	- -
	Лист холоднокатаный.	До 2 2-3,9	550-690	(15) (16)	- -

Технологические свойства.

Температура ковки, ?С: начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость - трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС.

Необходим подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резаньем - в горячекатаном состоянии при НВ 170-179 и ?в=640 МПа, Кvт.в.сил=1, Кvб.ст=1.

Флокеночувствительность - Малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.

Таблица Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-47)

Расстояние от торца, мм	Примечание
1,5	3	4,5	6	7,5	9	12	16,5	24	30
50,5-59	41,5-57	29-54	25-42,5	23-36,5	22-33	20-31	(92)-29	(88)-26	(86)-24	Твёрдость для полос прокаливаемости, HRCэ, (HRB)
термообработка	количество материала, %	критический диаметр, мм
		в воде	в масле
закалка	50	15-35	6-12

Расчет промежуточных припусков

Исходные данные. Деталь «Штанга». Технические требования - диаметр 50h7, шероховатость Ra = 1,25 мкм. Материал детали - сталь 45. Общая длина детали - 245-0,2 мм. Длина обрабатываемой поверхности - 35±0,2 мм. Метод получения заготовки - прокат. Обработка производится в патроне на токарном станке 16Б16. Требуется определить межоперационный и общий припуски и диаметральный размер заданной поверхности заготовки.

Назначаем технологический маршрут обработки:

- точение черновое

- точение чистовое

- шлифование.

Порядок выполнения расчета аналогичен примеру 1.

В графу 2 записывают элементарную поверхность детали и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения.

Заполняем графы 3, 4 и 9 по всем технологическим переходам. Данные для заполнения граф 3 и 4 взяты из табл. П 1.4 и П 1.7., допуск (графа 9) на диаметральный размер проката взят из табл. П 1.1.

Таблица

№ п/п	Маршрут обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск мкм	Расчетный размер мм	Допуск по переходам в мкм	Предельные размеры, мм
		Rzi-1	Ti-1	?i-1	?i				max	min
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Наружная пов. O20-0.130
	прокат	125	150	373	-	-	23.963	330	24.293	23.963
а	Точен. черн.	50	50	224	200	1121	22.842	210	23.052
б	Точен. чист.	25	25	112	0	648	22.194	84	22.278
в	шлифован.	5	10	34	0	324	21.87	21	21.891	21.87

Суммарное значение пространственных погрешностей при отработке наружной поверхности:

где о - общее отклонение оси от прямолинейности

к - кривизна профиля сортового проката

к = 1,5 мкм/мм

Lз - длина заготовки.

мкм.

Находим коэффициенты уточнения для:

- чернового точения Ку = 0,6

- чистового точения Ку = 0,5

- шлифования Ку = 0,3.

? = ?о · Ку

?1 = 373 · 0,6 = 224мкм

?2 = 224 · 0,5 = 112 мкм

?3 = 112 · 0,3 = 34мкм

Данные заносим в графу 5.

Погрешность установки заготовок в трехкулачковом самоцентрирующем патроне при черновом обтачивании ?у1 =200мкм /1; при чистовом обтачивании без переустановки - ?у2 = 0 мкм.

На переходе шлифования обработка производится в центрах, т.е. ?у3 = 0мкм. Расчет минимального припуска при обработке наружной поверхности проката в патроне производится по формуле:

при черновом точении:

мкм,

при чистовом точении:

мкм,

при шлифовании:

мкм.

В графу 11 записываются размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением до того же знака десятичной дроби, с каким задан допуск на размер для каждого перехода.

Наибольшие предельные размеры определяются путем прибавления допуска к округленному минимальному предельному размеру

Предельные размеры припусков Zi max определяются как разность предельных максимальных размеров и Zi min - как разность предельных минимальных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

Для определения общих припусков Z0 min и Z0 max суммируются соответствующие промежуточные припуски на обработку.

Проверка:

Тd3 - Тdд = ?2Zmax - ?2Zmin.

0,520-0,021=2,58-2,081.

Режимы рез на токарную обработку

Расчет режимов резания на наружную цилиндрическую поверхность диаметром 22-0.130 Шероховатость Ra = 1,25 мкм.

Исходные данные: деталь «Штанга» из стали 45. Заготовка - «прокат». Обработка производится на токарном станке. Режущий инструмент - резец с пластинами из твердого сплава Т15К6.

Операция «Токарная».

Переход 1. Точить поверхность 1 предварительно.

1. Глубина резания - t, мм

t = 1.1 мм (данные берутся из расчета припусков).

2. Подача - S мм/об

S = 0,4 мм/об (табл. П 2.7).

3. Рассчитываем скорость резания - V м/мин

По табл. П 2.11 выписываем значения С? и показатели степеней х?, у?, m. ?в = 750 МПа, С? = 350, х = 0,15, у = 0,35, m = 0,20.

Период стойкости инструмента - T = 120 мин

Находим поправочные коэффициенты

К? = Км? · Кп? · Ки?

Км? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки,

Кп? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности,

Кп? = 1

Ки? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от режущего инструмента,

Ки? = 1

п?= 1

Кr = 1

.

Определяем частоту вращения шпинделя - n, об/мин



Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону.

Принимаем n = 1600 об/мин.

5. Пересчитываем скорость резания, Vф.

Vф - фактическая скорость резания, м/мин:

.

Переход 2. Точить поверхность 1 окончательно.

1.Глубина резания - t, мм

t = 0,6 мм (данные берутся из расчета припусков).

2. Назначаем подачу-S мм/об

S =0,1 мм/об. (табл. П 2.10).

3.Рассчитываем скорость резания - V м/мин

По табл. П 2.11 выписываем значения С? и показатели степеней х?, у?, m: С? =420 ; х =0,15; у = 0,20; m = 0,20.

Период стойкости инструмента - Т = 120 мин

Находим поправочные коэффициенты:

К? = Км? · Кп? · Ки?

Км? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки,

Кп? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности,

Ки? - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от режущего инструмента.

Кп? = 1

Ки? = 1

п? = 1

Кr = 1

К? = 1

.

4. Определяем частоту вращения шпинделя - n, об/мин

Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону.

Принимаем n = 1600 об/мин.

5. Пересчитываем скорость резания, Vф.

Vф - фактическая скорость резания:

.

Режимы резания на сверление

Расчет режимов резания на отверстие диаметром 6+0,012. Шероховатость Ra = 0,63 мкм. Исходные данные: деталь «штанга» из стали 45. Заготовка - «прокат». Обработка производится на вертикально-сверлильном станке. Режущий инструмент - сверло спиральное, зенкер. Инструментальный материал - быстрорежущая сталь Р6М5.

Операция «Сверлильная».

Переход 1. Сверлить отверстие 1.

1. Глубина резания t, мм

мм .

2. Находим подачу S, мм/об

, принимаем s = 0,1 мм/об.

1. Рассчитываем скорость резания Vм/мин

Т - период стойкости, мин

Т = 70 мин.

Находим неизвестные

Сv = 9,8, q = 0,40, y = 0,5, m = 0,2.

Находим поправочные коэффициенты:

,

КMV-коэффициент на обрабатываемый материал

,

КИV -коэффициент на инструментальный материал

К1V - коэффициент, учитывающий глубину сверления:

Подставляем значения в формулу:

м/мин.

4. Рассчитываем скорость вращения шпинделя n об/мин

,

об/мин.

5.Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону. Принимаем n = 1400 об/мин.

6. Пересчитываем фактическую скорость резания V м/мин:

м/мин.

Переход 2. Зенкеровать отверстие 1.

1.Глубина резания t,мм

t = 0,5 (6-5,5)= 0,25 мм

2. Находим подачу S, мм/об

принимаем s = 0,6 мм/об

3. Рассчитываем скорость резания V м/мин

,

Т - период стойкости, мин

Т = 50 мин.

Находим неизвестные

Сv = 16,3, y = 0,5; q = 0,3; x = 0,2; m = 0,3.

Находим поправочные коэффициенты:

,

Кmv-коэффициент на обрабатываемый материал

;

Киv -коэффициент на инструментальный материал

;

К1v - коэффициент, учитывающий глубину сверления

.

Подставляем значения в формулу:

4. Рассчитываем скорость вращения шпинделя n об/мин

об/мин.

5.Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону. Принимаем n = 710 об/мин.

6. Пересчитываем фактическую скорость резания V м/мин

м/мин.

Техническое нормирование

Исходные данные: деталь «Штанга» из стали 45. Длина обрабатываемой поверхности 35мм, диаметр 22-0,130. Заготовка - «прокат». Обработка производится на токарном станке. Приспособление - токарный патрон с пневматическим зажимом.

Переход 1. Точить наружную поверхность 1 предварительно.

Резец проходной. Угол резца в плане ? = 45.

1. Основное время

мин,

lр.х = 35 мм - длина рабочего хода инструмента (по чертежу).

lвр,пер = 2 мм - величина врезания и перебега инструмента табл.

n = 1600 об/мин - частота вращения (по расчету режимов резания).

Sоб = 0,4 мм/об - подача на оборот (по расчету режимов резания).

2. Вспомогательное время, связанное с переходом Твсп1 = 0,12 мин табл.

Переход 2. Точить наружную поверхность 1 окончательно.

Резец проходной. Угол резца в плане ? = 45.

1. Основное время

мин,

lр.х = 35 мм - длина рабочего хода инструмента (по чертежу).

lвр,пер = 2 мм - величина врезания и перебега инструмента

n = 1600 об/мин - частота вращения (по расчету режимов резания).

Sоб = 0,1 мм/об - подача на оборот (по расчету режимов резания).

2. Вспомогательное время, связанное с переходом Твсп2 = 0,12 мин

3. Нормирование операции:

1) Основное время

Тосн = 0,06 + 0,23 = 0,29 мин.

2) Вспомогательное время

Твсп = 0,38 мин

3) Оперативное время

Топер. = 0,29 + 0,38= 0,67мин

4) Время на обслуживание рабочего места

Тобс = 4 -6 % Топер

Тобс. = 0,05 · 0,67 = 0,03 мин

Тотд = 4 % Топер

Тотд. = 0,02 мин

6) Штучное время

Тшт = То + Твсп + Тобс + Тотд

Тшт = 0,29 + 0,67 + 0,03 +0,02 = 1,01

Обоснование выбора технологического оснащения

Для выполнения данного технологического процесса я выбираю следующее оборудование:

Операция 015,020,025 токарная:

Станок 16Б16 ; Приспособление: Центры

Операция 035,055 фрезерная :

Станок 6Р81; Приспособление: Спец. Приспособление

Операция 045 шлифовальная

Станок 3Б12; Приспособление Патрон 3-х кулачковый

Операция 050 сверлильная:

Станок 3Н135; Приспособление: Спец.приспособление

Заключение

В результате выполнения КП по Технологии машиностроения был разработан технологический процесс механической обработки детали «Штанга», который включает в себя: операции токарной обработки, сверление, шлифование. На наиболее точную поверхность осуществлен расчет межоперационных припусков, в результате выполненного расчета спроектирована заготовка для данной детали. На часть операций механической обработки определены режимы резания путем аналитического расчета, а на остальные - назначены по общим машиностроительным нормативам. Проведено технологическое нормирование операции механической обработки.

Литература

1. Маталин А.А. Основы технологии машиностроения. , М. 1986г.

2. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск. «Высшая школа» 1975г. 288с. с ил.

3. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Изд. 3-е, перераб. и доп., М, Машиностроение 1977г. 288с. с ил.

4. Гелин Ф.Д. Металлические материалы справ. - Мн.: Высш. шк., 1987. - 368с.

5. Дёмина Л.Н. Шадрина Е.Л. Методические указания и справочные материалы по выполнению курсового проекта. Воронеж. ВГК ПТЭиС, 2008г.

Размещено на Allbest.ur

...