Проектирование детали "Вал"

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Характеристика организации предприятия (ОАО «ЕПК Волжский»)

Открытое акционерное общество «Европейская Подшипниковая Компания Волжский» является одним из основных производителей и поставщиков на рынок Волгоградской и других областей, городов и стран, сборных подшипниковых изделий. Специализирующихся на разработке и производстве конических и цилиндрических роликовых подшипников для автомобильного и рельсового транспорта, сельскохозяйственной техники, металлургии и станкостроении.

Предприятие ОАО «ЕПК Волжский» находится в городе Волжский, Волгоградской области, в одном из промышленных районов Нижнего Поволжья. Имеет удобное территориальное расположение. Через город Волжский проходит Приволжская железная дорога. Город связан сетью автомобильных дорог с соседними областными центрами, который соединяет Волгоград и Астрахань.

В теперешних обстоятельствах хозяйствования первостепенными целями занятия ОАО «ЕПК Волжский» являются:

1) подъем конкурентоспособности отпускаемой продукции;

2) расширение рынка сбыта товаров и услуг;

3) приобретение прибытка и наилучшее результативное ее применение;

Задачами ОАО «ЕПК Волжский» являются:

- умножение ассортимента отпускаемой продукции;

- улучшение качества продукции;

- увеличение квалификации кадрового состава;

- перевод от мало-серийного производства к массовому, что приводит к снижению себестоимости продукции;

- изучение новейших технологий и производств;

- розыск последних компаньонов по производству;

- поиск новейших потребителей и поставщиков;

- привлечение вложений для усвоения новейшей перспективной и высокотехнологической продукции;

- расширение интернациональных связей;

- поддержание деловой репутации предприятия.

Предпринимательская деятельность ОАО «ЕПК Волжский» регламентируется Федеральным законом об акционерных обществах, Гражданским кодексом, Трудовым кодексом, Налоговым кодексом, Коллективным договором, какой разрабатывается и ратифицируется раз в 1 год, и иными законами и законодательными актами, каковые неизменны для реализации на предприятии.

Под организационной структурой правления уясняется состав, подчиненность, взаимодействие и раздел занятий по подразделениям и органам правления, между каковыми вводятся обусловленные взаимоотношения.

При концепции организационной структуры предприятия обязаны соблюдать ключевые позиции:

1. организационная структура обязана отображать организационные цели и вопросы и отвечать условиям внешней среды;

2. первейшее деление работы по степеням иерархии;

3. присутствие совершенных вертикальных и горизонтальных касательств.

2. Служебное назначение детали

Вал -- деталь машины, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нем деталей и опор.

Вал работает в рычажном механизме редуктора, испытывает знакопеременные нагрузки, служит для передачи вращательных движений и крутящих моментов.

Габаритные размеры Ш 150Ч20 мм.

При изготовлении детали встречаются следующие поверхности:

- цилиндрические;

- торцевые;

- фаски;

- внутренняя канавка;

- фасонная поверхность;

- глухое ступенчатое отверстие.

Деталь «Вал» изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-74

Заменитель - стали: 40Х, 50, 50Г2.

Назначение - вал предназначен для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д., и для передачи вращающего момента. Деталь «Вал» изготавливается на предприятии для установки в двигатели внутреннего сгорания, поэтому выбираем массовое производство.

В качестве материала для изготовления детали «Крышка прямая» используется конструкционная углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-74.

Марка 45 входит в группу конструкционных углеродистых сталей повышенного качества. Цифра «45» означает содержание углерода в составе стали в сотых долях процента. Благодаря высокой выносливости и терпимости к значительным перепадам температуры, сталь 45 применяется при производстве редукторов. Сталь 45 является относительно дешёвым металлом, что позволяет производить из неё и цепные приводные звёздочки.

Малое процентное содержание хрома и никеля определяет подверженность изделий из стали 45 коррозии, что необходимо учитывать при техническом обслуживании

Количество и тип химических элементов в ее составе регулируется ГОСТ 1050-74. Основными компонентами являются углерод, хром и железо. Углерод придаёт большую твёрдость, способность упрочняться методом термообработки, повышает обрабатываемость резанием. Заменитель - стали: 40Х,50 ,50Г2.

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

Технологические свойства стали.

Температура ковки:

Начало - 1250 С;

Конца - 700 С;

Сечение до 400 мм охлаждается на воздухе.

Химические, физические, механические и технологические свойства представлены в таблицах 1,2,3, 4.

Таблица - 1 - Химический состав в % материала 45 ГОСТ 1050-74

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.42-0.5	0.17-0.37	0.5-0.8	до 0.3	до 0.04	до 0.035	до 0.025	до 0.3	до 0.08

Таблица 2 - Физические свойства материала 45 ГОСТ 1050-74

T	E 10- 5	a 10 6	л	с	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2			7826
100	2.01	11.9	48	7799	473
200	1.93	12.7	47	7769	494
300	1.9	13.4	44	7735	515
400	1.72	14.1	41	7698	536
500		14.6	39	7662	583
600		14.9	36	7625	578
700		15.2	31	7587	611
800			27	7595	720
900			26		708
T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

Таблица - 3 - Механические свойства при Т=20oС материала 45 ГОСТ 1050-74

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж/м2	-
Лист горячекатан.	80		590		18			Состояние поставки
Полоса горячекатан.	6 - 25		600		16	40		Состояние поставки
Поковки	100 - 300		470	245	19	42	390	Нормализация
Поковки	300 - 500		470	245	17	35	340	Нормализация

Таблица - 4 - Технологические свойства материала 45 ГОСТ 1050-74

Свариваемость:	Трудно-свариваемая
Флокеночувствительность:	чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости:	склонна

3. Выбор типа производства

Для определения типа производства надо рассчитать массу детали.

Масса детали определяется по формуле (1), кг:

где V - объем заготовки, см3;

- плотность материала заготовки 7,85 г/см3

Заготовка выполнена из проката.

Объем заготовки определяется по формуле (2), см3:

где d - диаметр заготовки, мм.

- длина заготовки, мм.

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска 100 штук и массу детали 0,51 кг, следовательно, тип производства в соответствии с таблицей 5 выбираем единичное производство.



Таблица 5 - Определение типа производства.

Производство	Годовой объём выпуска деталей N в штуках
	Тяжёлых >100 кг	Средних 10 - 100 кг	Мелких до 10 кг
Единичное	До 5	До 10	До 100
Мелкосерийное	5 - 100	10 - 200	100 - 500
Среднесерийное	100 - 300	200 - 500	500 - 5000
Крупносерийное	300 - 1000	500 - 5000	5000 - 50000
Массовое	Более 1000	Более 5000	Более 50000

4.Конструкторская документация для проектирования технологических процессов изготовления деталей

ЕСКД - комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила, требования и нормы по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой на всех стадиях ЖЦ (жизненный цикл) изделия.

Конструкторская документация является товаром и на нее распространяются все нормативно-правовые акты, как на товарную продукцию.

Основное назначение стандартов ЕСКД состоит в установлении единых оптимальных правил, требований и норм выполнения, оформления и обращения конструкторской документации, которые обеспечивают:

- применение современных методов и средств при реализации процессов ЖЦ изделия;

- взаимообмен конструкторской документацией без ее переоформления;

- безбумажное представление информации и использование электронной цифровой подписи;

- необходимую комплектность конструкторской документации;

- автоматизацию обработки КД и содержащейся в них информации;

- высокое качество изделий;

- наличие в конструкторской документации требований, обеспечивающих безопасность использования изделий для жизни и здоровья потребителей, окружающей среды, а также предотвращение причинения вреда имуществу;

- расширение унификации и стандартизации при проектировании изделий и разработке конструкторской документации;

- проведение сертификации изделий;

- сокращение сроков и снижение трудоемкости подготовки производства;

- правильную эксплуатацию изделий;

- оперативную подготовку документации для быстрой переналадки действующего производства;

- создание и ведение единой информационной базы;

- гармонизацию стандартов ЕСКД с международными стандартами (ИСО, МЭК) в области конструкторской документации;

- информационную поддержку ЖЦ изделия.

КД могут быть выполнены как бумажный КД и/или как электронный КД.

Виды, комплектность и выполнение КД (бумажное или электронное) устанавливает разработчик, если иное не оговорено ТЗ (техническое задание) (либо другим заменяющим документом). Для изделий, разрабатываемых по заказу Министерства обороны, эти решения должны быть согласованы с заказчиком (представительством заказчика).

Допускается дополнительно идентифицировать конструкторские документы с применением штрихкода.

Единая система конструкторской документации.

1.ГОСТ 2.001-93 ЕСКД. Общие положения.

2.ГОСТ 2.002-72 ЕСКД. Требования к моделям, макетам и темплетам, применяемым при проектировании.

3.ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.

4.ГОСТ 2.101-68 ЕСКД. Виды изделий.

5.ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.

6.ГОСТ 2.103-68 ЕСКД. Стадии разработки.

7.ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи.

8.ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

9.ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы.

10.ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

11.ГОСТ 2.111-68 ЕСКД. Нормоконтроль.

12.ГОСТ 2.113-75 ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские документы.

13.ГОСТ 2.114-95 ЕСКД. Технические условия.

14.ГОСТ 2.123-93 ЕСКД. Комплектность конструкторской документации на печатные платы при автоматизированном проектировании.

15.ГОСТ 2.125-88 ЕСКД. Правила выполнения эскизных конструкторских документов.

16.ГОСТ 2.201-80 ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов.

17.ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

18.ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.

19.ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.

20.ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.

21.ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения - виды, разрезы, сечения.

22.ГОСТ 2.306-68 ЕСКД. Обозначения графические материалов и правила их нанесения на чертежах.

23.ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.

24.ГОСТ 2.308-79 ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.

25.ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей.

26.ГОСТ 2.310-68 ЕСКД. Нанесение на чертежах обозначений покрытий, термической и других видов обработки.

27.ГОСТ 2.311-68 ЕСКД. Изображение резьбы.

28.ГОСТ 2.315-68 ЕСКД. Изображения упрощенные и условные крепежных деталей.

29.ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

30.ГОСТ 2.320-82 ЕСКД. Правила нанесения размеров, допусков и посадок конусов.

31.ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения.

32.ГОСТ 2.747-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений.

5. Выбор метода получения заготовок и схем базирования

В машиностроении основными видами заготовок для деталей являются стальные и чугунные отливки, отливки из цветных металлов и сплавов, штамповки и всевозможные профили проката.

Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. На выбор формы, размеров и способа получения заготовки большое значение имеет конструкция, и материал детали. Вид заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.

При выборе вида заготовки необходимо учитывать не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и экономичность ее производства.

С учетом технологических свойств материала детали (материал детали сталь 45), её габаритов и массы, требований к механическим свойствам (особых требований нет), а также типом производства (единичное) выбираем в качестве исходной заготовки -прокат сортовой стальной горячекатаный круглый.

Горячекатаный круглый профиль выпускается различного диаметра (5-270 мм). При этом стандарт допускает и производство круга большего сечения по требованию покупателя (до 330 мм). Длина обычно колеблется в пределах 2-12 м, но также по просьбе заказчика ее можно увеличить до 24 метров. Угол среза должен быть строго перпендикулярен к основной оси, возможно отклонение не более 20 %.

Рисунок 1 - Прокат стальной горячекатаный круглый ГОСТ 2590-2006

Кривизна изделия не должна превышать 0,4 % для I-го класса, а вот для II допускается отклонение 0,5 % при диаметре более 25 мм. Если овальность проката превышает 50 % от суммы предельных отклонений по диаметру, то такая продукция является браком. Исключением являются только изделия из инструментальных легированных и быстрорежущих сталей, в этом случае овальность может достигать 60 %.

Недавно появился новый стандарт для производства горячекатаного круга - ГОСТ 2590-2006. По большому счету основные требования в этой нормативной документации и ГОСТ 2590-88 не отличаются.

Расчёт припусков на обработку

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Прикуски подразделяются на несколько видов:

Промежуточный - припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.

Операционный - припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Общий - припуск, который удаляется в процессе механической обработки поверхности для получения заданных чертежом размеров и определяется разностью размеров исходной заготовки и детали.

Согласно точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, определяем промежуточные припуски. За основу расчёта промежуточных припусков принимаем наибольший наружный диаметр Ш26 h14. Назначаем последовательность обработки данной поверхности, выбираем табличный припуск на черновое и чистовое обтачивание валов из проката.

Определяем расчетный диаметр заготовки:

где - наибольший диаметр детали, мм.;

- табличный припуск на черновое обтачивание валов из проката, мм.;

табличный припуск на чистовое обтачивание из проката, мм.

По максимальным размерам заготовки выбираем диаметр проката по ГОСТ 2590-2006.

Стандартный прокат имеет размер Ш31мм.с отклонением мм.

Определяем длину заготовки по формуле:



где LД - номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм;

Zпод- табличный припуск припуск на подрезание торцов, мм.

мм.

Размер заготовки х мм.

6. Технологический маршрут изготовления деталей и проектирования технологических операций

Деталь - вал, изготавливается на заводе в условиях единичного производства, на универсальном оборудовании с применением, в основном, стандартных оснастки и инструмента.

После заготовительной операции производится обработка на токарно-винторезном станке модели 16К20. На данном оборудовании, производится обработка наружной и торцевой поверхностей, так же нарезается резьба.

Далее представлена операционная карта на токарную обработку детали вал.



Установ А. Базируем заготовку за наружную цилиндрическую поверхность Ш31 в трёхкулачковом самоцентрирующимся патроне.

Переход 1.

Назначение глубины резания по формуле (5):

(5)

где D = диаметр проката, мм.

d = диаметр детали, мм.

1.2 Выбор подачи

Принимаем S 0,5 мм/об. .

Выбранную величину подачи корректируем по паспортным данным станка, выбрав ближайшее меньшее значение S 0,5 мм/об (соответствует паспортным данным).

1.3 Расчет скорости резания

Расчет скорости резания определяется по формуле (6), м/мин:

где = 350 коэффициент, учитывающий вид обработки, материал режущей части резца, величину подачи, обрабатываемый материал;

m=0,20; x= 0,15; y= 0,35 - показатели степени. - коэффициент обрабатываемости, является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки - , состояние поверхности - , материал инструмента - , величина углов в плане резцов - и .

Коэффициент обрабатываемости определяется по формуле (15):



где 1;

0,9;

1,15;

1;

0,7;

T = 60 мин -среднее значение стойкости инструмента.

Таким образом, скорость резания равна:

1.4 Вычисление частоты вращения шпинделя станка

По рассчитанной скорости резания вычисляется частота вращения шпинделя станка по формуле ();

По расчетному числу оборотов заготовки выбираем по паспорту станка ближайшее число оборотов:

Переход 2.

Назначение глубины резания по формуле (5):

1.2 Выбор подачи

Принимаем S 0,5 мм/об. .

Выбранную величину подачи корректируем по паспортным данным станка, выбрав ближайшее меньшее значение S 0,5 мм/об (соответствует паспортным данным).

1.3 Расчет скорости резания

Расчет скорости резания определяется по формуле (6), м/мин:

1.4 Вычисление частоты вращения шпинделя станка

По рассчитанной скорости резания вычисляется частота вращения шпинделя станка по формуле (8);

По расчетному числу оборотов заготовки выбираем по паспорту станка ближайшее число оборотов:

Переход 3.

Назначение глубины резания по формуле (5):

1.2 Выбор подачи

Принимаем S 0,5 мм/об. .

Выбранную величину подачи корректируем по паспортным данным станка, выбрав ближайшее меньшее значение S 0,5 мм/об (соответствует паспортным данным).

1.3 Расчет скорости резания

Расчет скорости резания определяется по формуле (6), м/мин:

1.4 Вычисление частоты вращения шпинделя станка

По рассчитанной скорости резания вычисляется частота вращения шпинделя станка по формуле (8);

По расчетному числу оборотов заготовки выбираем по паспорту станка ближайшее число оборотов:

7. Выбор технологического оборудования и технологической оснастки

Для изготовления детали «Вал» выбираем станок 16К20

Универсальный токарно-винторезный станок 16К20 предназначен для выполнения различных токарных работ, в том числе для нарезания метрической, дюймовой, модульной, питчевой резьб повышенной точности.

Рисунок 2 - токарно-винторезный станок 16К20

Таблица 6 - Технологическая характеристика токарно-винторезного станка 16К20

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм	400
Наибольший диаметр точения над нижней частью поперечного суппорта, мм	220
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм	50
Расстояние между центрами, мм	710
Наибольшая длина обтачивания, мм	645
Диапазон частоты вращения шпинделя, об/мин	12,5-1600
Пределы подач, мм/об: -продольных -поперечных	0,05-2,8 0,025-1,4
Шаги нарезаемыхрезьб: -метрических, мм -дюймовой (число ниток на 1) -модульной (в модулях) -питчевой (в питчах)	0,5-112 56-0,25 0,5-112 56-0,25
Диаметр отверстия в шпинделе, мм	52
Мощность главного электродвигателя, кВт	7,5

Станок имеет 24 частоты вращения шпинделя при прямом вращении и 12 при обратном. Причем n = 500 об/мин и n = 630 об/мин повторяются дважды.

Выбор приспособлений

Для установки заготовки в станок 16К20 выбираем трехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Заготовки небольшой длины закрепляют в токарных патронах. Патроны бывают самоцентрирующие и несамоцентрирующие. Трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон имеет три кулачка, которые одновременно сходятся к центру или расходятся и поэтому обеспечивают точное центрирование заготовки (совпадение оси заготовки с осью вращения шпинделя), т. е. ее базирование по наружной цилиндрической поверхности. Трехкулачковый самоцентрирующий патрон показан на рисунке 3.

В радиальных пазах корпуса 2 патрона движутся кулачки 1. Своими спиральными выступами на подошве кулачки входят в канавки спиральной резьбы большого конического зубчатого колеса 3, которое приводится во вращение с помощью ключа, вводимого в гнездо одного из сопряженных с ним малых зубчатых колес 4. По спиральной резьбе большого конического колеса кулачки патрона могут одновременно двигаться к центру или от центра, т. е. зажимать или освобождать заготовку.

Рисунок 3 - Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон

Для удобства пользования и безопасности трехкулачковым самоцентрирующимся патроном будем использовать безопасный токарный ключ (см. Рисунок 4).

При нажиме на рукоятку 5 стержень ключа полностью входит в гнездо. Если ключ оставлен в патроне и, следовательно, снят нажим на рукоятку, пружина 2 вытолкнет ключ из гнезда патрона. Если ключ по какой-нибудь причине будет оставлен в патроне, то пружина вытолкнет его, что устранит возможность травмирования рабочего. Пружина должна иметь такую упругость, чтобы ее можно было легко сжать левой (более слабой) рукой, но чтобы она выталкивала ключ из патрона, как только давление руки прекратится.

Устройство и принцип действия ключа с подпружиненным рабочим стержнем для безопасного закрепления заготовки в патроне:

вал деталь заготовка

1 -- неподвижная трубке, 2 -- пружина, 3 -- подвижная трубка,

4--рабочий стержень, 5--рукоятка

Рисунок 4 - Безопасный токарный ключ

Размещено на Allbest.ru

...