Технология, оборудование, инструменты промышленного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра «Технология машиностроения»

Пояснительная записка

Технология, оборудование, инструменты промышленного производства

Ступенчатый вал

Студент группы 030611

П.А. Елисеев

Руководитель работы

В.А. Кондрашов

Тула 2012



Аннотация

Курсовой проект на тему « Технологический процесс изготовления ступенчатого вала» содержит графическую и пояснительную записку на 28листах машинного текста, 2 рисунка, 3 таблицы.

Ключевые слова: ВАЛ; технологическое время; переход; глубина резания; режим резания; себестоимость; мощность; подача; обтачивание; частота вращения.

В курсовом проекте разработан технологический процесс изготовления 3х ступенчатого вала на токарно-пентарезном станке модели 16К20, определены размеры заготовки и методы ее получения, установлены параметры режима резанья и рассчитана себестоимость изготовленной детали.



Оглавление

Аннотация

Введение

1. Служебное назначение и технические требования детали

2. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции

3. Определение типа производства

4. Выбор способа получения заготовки

5. Проектирование маршрутной технологии обработки детали

6. Выбор оборудования, оснастки и средств автоматизации

7. Расчет припусков на механическую обработку

8. Расчет режимов резания и норм времени

9. Маршрутная технологическая карта

10. Обоснование эффективности технологического процесса



Введение

В данном курсовом проекте рассматриваются вопросы, связанные с разработкой технологического процесса изготовления ступенчатого вала. Перечень этих вопросов входят такие пункты, как анализ исходных данных для проектирования техпроцесса, определение типа производства, расчет припусков, выбор вида и метода получение заготовки, выбор оборудования, технологических баз, способа крепления заготовки и измерительного инструмента выбор последовательности обработки поверхностей; выбор инструментального материала и назначение геометрии инструмента и смазочно-охлаждающих технологических средств.

В завершающей части курсового проекта производится расчет режимов резания, основного технологического времени, силовых и энергетических параметров резания.

Основная цель проекта - разработать такой технологический процесс изготовления трехступенчатого вала, который будет соответствовать всем необходимым технологическим требованиям.



1. Служебное назначение и технические требования детали

Деталь - ступенчатый вал. Назначение ступенчатых валов - передача крутящего момента от привода к другим частям механизма. Валы находят свое применение в широкой области механизмов, от тяжелого машиностроения до бытовой техники.

Вал имеет 3 ступени с выполненными на них лысками, для фиксирования соединяемых с ним изделий.

В качестве материала применяется углеродистая к сталь 35 ГОСТ 1050. Требуемая твердость изделия HB 207, следовательно, термическая обработка не предусмотрена. Так же на чертеже не указаны фаски, следовательно, необходимо притупление острых кромок.

Рис. 1.1 Вал ступенчатый



2. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции

На чертеже детали (рис 1.1) имеются все необходимые размеры, даны сведения о шероховатости обрабатываемой поверхности и точности их изготовления.

Чертёж детали содержит необходимые виды, дающие полное представление о детали. По своей конструкции деталь имеет большинство поверхностей открытых и доступных для обработки.

На основании имеющихся данных можно сделать вывод о технологичности изделия:

- вал равножесткий (l/d < 12);

- конфигурация детали простая, это облегчает выбор заготовки;

- расположение ступеней не вызывает затруднений при механической обработке, нет труднодоступных поверхностей;

- для обработки изделия возможно применение стандартного режущего инструмента и средств измерения, что позволяет исключить затраты на проектирование и изготовление специальной оснастки;

- расположение лысок на ступенях вала позволяют получать их за одну операцию на станке с числовым программным управлением (ЧПУ);

- отсутствие требование по термической обработке поверхностей вала упрощает технологический процесс его получения;

- поверхности вала являются удобными базами для проведения токарной и фрезерной обработки;

- контроль параметров изделия может производиться стандартным универсальным контрольно-измерительным инструментом;

- для производства изделия не требуется специально обученного персонала высокой категории, деталь могут изготавливать как фрезеровщики и токари универсалы, так и станочники широкого профиля.

Таким образом, по всем показателям деталь является технологичной для механообрабатывающего производства.

3. Определение типа производства

По ГОСТ 14004-85 предусматриваются следующие типы производства:

- единичное;

- серийное;

- массовое.

В свою очередь серийное производство подразделяется на крупносерийное, среднесерийное, мелкосерийное.

Расчет ведется с учетом основных операций механической обработки и типов металлообрабатывающего оборудования.

Годовая программа выпуска изделий: N=20000 шт.

Тип производства можно определить по табл. 1.1.

Таблица 1.1

Тип производства	Годовой объем выпуска деталей в штуках
	Тяжелые (масса свыше 500 кг)	Средние (масса от 30 до 500 кг)	Легкие (масса до 30 кг)
Единичное	До 5	До 10	До 100
Мелкосерийное	5-100	10-20	100-500
Среднесерийное	100-300	200-500	500-5000
Крупносерийное	300-1000	500-5000	5000-50000
Массовое	Свыше 1000	Свыше 5000	Свыше 50000

Тип производства определяется по коэффициенту серийности (Кс)

Кс = ,



Где tв - такт выпуска;

Тшт.ср - среднее штучное время.

Кс =

Такт выпуска (tв) деталей рассчитывается по формуле:

tв = (мин/шт),

где Fд - действительный годовой фонд работы оборудования (2070 час)

N - годовая программа выпуска деталей.

tв = = 6,21 (мин/шт). Обычно считается, что коэффициент серийности определяет количество различных операций по обработке детали, закрепленных за одним станком в течение года: для массового производства Кс = 1…2, для крупносерийного Кс = 2…10, для серийного Кс = 10…20, для мелкосерийного и единичного Кс> 20. Т.к. Кс = наше производство является крупносерийным.

4. Выбор способа получения заготовки

Валы изготовляют из штучных заготовок, отрезанных от горячекатаного или холоднотянутого прутка, а так же из заготовок, получаемых штамповкой, поперечным прокатом или ротационным обжатием. Выбор заготовки должен быть обоснован. Вал изготавливается из материала - Сталь 35. Для выбора подходящего способа получения заготовок необходимо провести анализ химического состава материала и его механических свойств, данные свести в таблицу 4.1 и 4.2. Химический состав стали 35 - содержание компонентов, % (максимум)



Таблица 4.1

С	Si	Mn	Cr	Ni	S	P	Cu	N
0,32-0,40	0,17-0,37	0,50-0,80	0,25	0,30	0,040	0,035	0,30	0,008

Механические свойства стали 35

Таблица 4.2

уТ, кгс/мм2	уВ, кгс/мм2	д,%	Ш, %	НВ (не более)
Не менее	горячекатанный	отожженый
32	54	20	45	207	187

Выбор метода получения исходной заготовки определяется типом производства, экономическим факторами и техническими возможностями производства.

В массовом и крупносерийном производстве валы изготовляют из штучных заготовок, обеспечивающих эффективное использование металла (коэффициент использования металла КИМ = 0,65…0,7) и значительное сокращение трудоемкости механической обработки. Штучную заготовку из прутка заменяют штамповкой, если КИМ повышается не менее чем на 5%.

Определим коэффициент использования материала заготовки по формуле:

Ким = ,

где Мд- масса детали;

Мз - масса заготовки.

Ким = =0,89. Заготовку, получаем на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.



5. Проектирование маршрутной технологии обработки детали

Процесс изготовления вала состоит из следующих этапов:

- Подрезка торцев, черновое точение диаметров, центрование отверстий;

- Токарная;

- Фрезерная.

6. Выбор оборудования, оснастки и средств автоматизации

Так как годовая программа выпуска деталей соответствует крупносерийному производству, для изготовления деталей используем линию станков с числовым программным управлением.

На первой и второй операциях используется станок токарный с ЧПУ DOOSAN S280N. В качестве зажимного приспособления используется самоцентрирующий токарный патрон с специально изготовленным комплектом кулачков. В качестве вспомогательного инструмента используем резцедержатель на револьверной головке и разрезную втулку для крепления центровочного сверла. Режущий инструмент - резец для контурного точения со сменными 2-х гранными пластинами из твердого сплава стандарта ISO производства компании ISCAR (рис. 7.1).

Применение данного инструмента позволяет сократить номенклатуру приобретаемого инструмента, затраты на инструмент ( необходимо менять пластины а не весь резец), вспомогательное время (нет смены инструмента во время обработки),время на переналадку оборудования и позволяет работать на высоких режимах резания с высокой производительностью.



Рис. 7.1 Общий вид резца для черновой токарной обработки

Черновое точение

Державка: PCLNR/L 2020К-12

Пластина: CNMG 120408T-NR

радиус при вершине r=0,8 мм

сплав пластины IC 9250

твёрдый сплав, покрытый методом химического осаждения тремя слоями покрытия из TiN, AL2O3, TiCN.

Рекомендуемые режимы резанья:

V=150..250 м/мин

S=0,15..0,5 мм/об

t= до 5мм

В качестве контрольно-измерительного инструмента используется штангенциркуль.

7. Расчет припусков на механическую обработку

Выбрав и обосновав метод получения исходной заготовки определяются размеры заготовки по формуле: Для валов



dз = dу + zо

где dз - диаметр заготовки вала,

dу - диаметр вала по чертежу детали,

zо - общий припуск на обработку.

Таким образом,

d1 = 86 + 3 = 89 мм

d2 = 69 + 3 = 71 мм

d3 = 47 + 3 = 50 мм.

8. Расчет режимов резания и норм времени

Нормирование операции 05 Токарная с ЧПУ

1) Определение длины рабочего хода:

Токарная обработка

Lр.х. = Lp + Ln ,

где Ln = 2 мм.

Lр.х = 200 + 2 = 202 мм.

Центрование отверстия

Lр.х. = Lp + Ln ,

где Ln = 2 мм.

Lр.х = 3 + 2 = 5 мм

2) Назначение подачи инструмента на оборот шпинделя So мм/об:

Токарная обработка

So = 0,3 мм/об

Центрование отверстия

So = 0,12 мм/об

3) Определение стойкости инструмента Тр мин

Токарная обработка

Тр = Тм х л

Тм = 60 мин, согласно рекомендациям производителя (1)

л - коэффициент времени резания, принимаем равным единице

Тр = 60 х 1 = 60

Центрование отверстия

Тр = Тм х л

Тм = 20 мин, согласно рекомендациям

л - коэффициент времени резания, принимаем л=1

Тр = 20 х 1 = 20

4) Расчет скорости резания V, м/мин, и частоты вращения шпинделя n, об/мин

Токарная обработка

V = Vтабл х k1 х k2 х k3

Учитывая, что припуск на обработку составляет _____, принимаем 250 м/мин.

k1 = 1,1; k2 =1; k3 = 1;

Тогда: V = 250 х 1,1 х 1 х 1 = 275 м/мин



n =

n = = 984 об/мин

Так как обработка производится на токарном станке с ЧПУ, то задавать любые значения оборотов шпинделя в минуту в пределах установленных для оборудования.

Принимаем n = 984 об/мин.

Центрование отверстия

Vтабл = 24 м/мин; k1 = 1,1; k2 =1,25; k3 = 1.

V = 24 х 1,1 х 1,25 х 1 = 33 м/мин

n = = 2101 об/мин

5) Расчет основного машинного времени То

То =

Т1 = = 0,68 мин; Т1 = = 0,02 мин

То = =0,7 мин

9. Маршрутная технологическая карта

Учитывая, рекомендации по экономической точности обработки и принципа постоянства баз применяем маршрут обработки указанный в таблице.



А.1 Установить заготовку в трёхкулачковый патрон

2. Подрезать (получистовое точение) поверхность 2, сняв припуск в размер А0,2

2. Подрезать (чистовое точение) поверхность 3, сняв припуск в размер А0,3.

3. Сверлить центровочное отверстие по чертежу.

Б.1 Переустановить заготовку.



2. Подрезать поверхность 5, выдерживая размер А0,5.

3. Подрезать (чистовое точение) поверхность 6, выдерживая размер А0,6.

4. Сверлить центровочное отверстие по чертежу.

Операция 1. Токарная.

А. Установить заготовку в центра.

3. Точить поверхность 9 в размер А1,6, выдерживая размер А1,5.

4. Точить (получистовое) поверхность 10 в размер А1,7, выдерживая размер А1,8.



5. Точить (чистовое) поверхность 11 в размер А1,9, выдерживая размер А1,10.

6. Точить (чистовое) поверхность 12 в размер А1,12, выдерживая размер А1,11.

7. Точить канавку в размер по чертежу.

8. Снять фаску в размер А1,13х450.

Б. Переустановить деталь.

10. Точить (получистовое) поверхность 14 в размер А1,17, выдерживая размер А1,16.



11. Точить (чистовое) поверхность 15 в размер А1,19, выдерживая размер А1,18.

12. Точить (чистовое) поверхность 16 в размер А1,21, выдерживая размер А1,20.

13. Точить (чистовое) поверхность 17 в размер А1,22, выдерживая размер А1,23. 14. Снять фаску в размер А1,24х450.

ступенчатый вал конструкция заготовка



Операция 2. Фрезерная.

Установить деталь в шпинделе поворотного устройства.

База: Ось и левый торец.

Позиция 1.

1. Фрезеровать шлицы в размер по чертежу.

10. Обоснование эффективности технологического процесса

Предложенный в работе технологический процесс полностью отвечает требования предъявляемым к производству изделия «Вал ступенчатый» с необходимой годовой программой выпуска.

Изделия изготавливаются на оборудовании позволяющем получать все требуемые параметры с необходимой точностью. Применяемое оборудование позволяет по своим паспортным данным использовать высокопроизводительный инструмент.

Для изготовления изделия используется современный высокопроизводительный инструмент, позволяющий сократить машинное время и увеличить сменную выработку изделий, снизить коэффициент загрузки оборудования и, соответственно, расход энергоресурсов.

Так же, применение указанного в работе инструмента позволяет снизить затраты на приобретение оснастки за счет использования сменных многогранных пластин с покрытием, увеличивающим срок эксплуатации.

На основании этих данных и приведенных в курсовой работе расчетов можно сделать вывод о возможности увеличения годовой программа выпуска изделий в несколько раз. Или постановке на производство аналогичных изделий различной конфигурации.

Следовательно, предложенный технологический процесс является экономически выгодным при крупносерийном производстве.

Размещено на Allbest.ru

...