Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет: механический

Кафедра: технологии конструкционных материалов и машиностроения

Пояснительная записка

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВАЛА РЕДУКТОРА

Руководитель:

Мартыновская С.Н.



Содержание

Задание на расчетно-графическую работу

Введение

1. Назначение и конструкция детали

1.1 Химический состав стали

1.2 Механические свойства стали

2. Анализ технологичности конструкции детали

3. Выбор и обоснование типа заготовки

4. Маршрут механической обработки детали

5. Выбор оборудования режущих и мерительных приспособлений режущего и мерительного инструмента

5.1 Оборудование

5.2 Режущий инструмент

6. Расчет минимальных и максимальных припусков на механическую обработку

7. Выбор и обоснование режимов резания

7.1 Глубина резания

7.2 Подача

7.3 Скорость резания

8. Расчет технической нормы времени

Список использованной литературы



Задание на расчетно-графическую работу

1. Материал - сталь 45

2. Твердость стали HRC 52…55

3. Неуказанные предельные отклонения размеров

Таблица 1 - Исходные данные

D1	D2	D3	D4	L1	L2	L3	L4	L5	l
62e9	75d9	105	18F7	51	90	110	85	31	325



Введение

Практика показывает, что гарантированное качество изготовления, обслуживания и капитального ремонта машин и аппаратов химического производств, бумагоделательного оборудования машин и механизмов для лесозаготовительного оборудования, деревообрабатывающих станков, тяговых лесозаготовительных машин в решающей мере зависит от точности, класса чистоты и микрорельефа рабочих поверхностей базисных деталей. Эти параметры выдерживаются в заданных приделах лишь при том условии, что разработка технологического процесса на механическую обработку детали удовлетворяла требованиям надежности, долговечности, точности изготовления и сборочных работ, технологичности производственных процессов, а также повышение единичной прочности.



1. Назначение и конструкция детали

Ось фиксатора состоит из 6 поверхностей:

Основные поверхности:

· А - поверхность, сопрягающаяся с соответствующей корпусной деталью.

· Б - торцевая поверхность, сопрягающаяся с корпусной деталью, перпендикулярность этой поверхности должна быть не менее 0,1 относительно оси;

· В - отверстие под штифт;

· Г - поверхность для посадки подшипника;

· Д - торцевая поверхность, сопрягающая с подшипником, перпендикулярность этой поверхности должна быть не менее 0,1 относительно оси;

· Е - два сквозных отверстия для установки штифтов.

По заданию материал детали сталь 45.Расшифровка: сталь 45, по химическому составу - углеродистая, по назначению - конструкционная, по качеству - качественная, содержание углерода = 0,45%.



1.1 Химический состав стали

Таблица 2 - Химические состав стали 45 (ГОСТ 1050-88)

С,	Si, %	Mn, %	S, %	P, %	Ni, %	Cr, %
			Не более	Не более
0,4-0,4	0,17-0,37	0,5-0,8	0,045	0,045	0,3	0,3

1.2 Механические свойства стали

Таблица 3 - механические свойства стали 45 (ГОСТ 1050-88)

Gт, МПа	Gв, МПа	, %	, %	QН, МПа	HB (не более)
Не менее			Горяче-катаной	оттожженной
36	61	16	40	5	241	197



2. Анализ технологичности конструкции детали

Таблица 4 - Анализ конструкции детали

Исходные данные	После анализа
d1=62e9; vRa 3,2
d2=75d9; vRa 0,32
d3=105 ; v80
d4=18F7; vRa 12,5	под штифт под шплинт
l2=90
l5=31
L-l3=225
l4=85



3. Выбор и обоснование типа заготовки

Метод получения заготовки для деталей машин определяется получением и конструкцией детали, маркой материала, техническими требованиями, программой выпуска детали, а также экономичностью изготовления заготовок существует несколько способов получения заготовок. Часто используемые из них методы обработки давлением и литьем.

Так как у нас материал сталь 45, то используем методы обработки давлением: поковка, штамповка, прокатка, волочение, прессование.

Поковки могут быть получены свободной ковкой и штамповкой.

Для единичного производства для мелких поковок применяются ручная свободная ковка, а также на молотах и прессах (с подкладными штампами)

Штамповка в штампах применяется для массового и крупносерийного производства. По заданию дано серийное производство, а деталь имеет небольшие размеры, значит рациональным способом получения заготовки будет являться прокат. Диаметр круглого проката по ГОСТ 2590-71 выбираем равны 58 мм длинна 1000 мм.

,

где Q1 -масса готовой детали, Q2 - масса заготовки.

,

,

где d - диаметр, м; l - длина участка, м ; с - плотность материала, для стали 45 с=7820кг/мі;



Вес заготовки находится по формуле

что приемлемо для данной курсовой работы.



4. Маршрут механической обработки детали

Процесс механической обработки детали делится на операции, установы и переходы:

Операция - это обработка заготовки на одном станке, охватывающая все последовательные действия рабочего и станка (присваиваем номер и наименование (по виду обработки)).

Установ - это часть операции при одном закреплении на станке или в приспособлении.

Переходы делятся на технологические и вспомогательные.

Технологические переход - законченная часть операции, характеризуется постоянством размера и обрабатываемой поверхности.

Вспомогательный переход - установка и снятие заготовки, измерение детали (это все не связанное с резанием).

Базовые поверхности могут быть черновые и чистовые. Черновая поверхность используется только вначале составления процессов технической обработки. Составление процесса механической обработки следует начинать с поверхности, которая будет являться в дальнейшем базой для последующих операций.

Таблица 5 -Маршрут обработки

№ операции и перехода	Эскиз и содержание операции	Оборудование	Оснастка, режущий инструмент
005	Токарная	Токарно-винторезный станок 16Б16П	Центра: рифлёный, вращающийся.
1	Установить и закрепить заготовку		Резец: проходной отогнутый =90, Т5К10 ГОСТ 18879-73
2	Точить D до d3 на длину L (начерно)
3	Точить d3 до d1 на длину ll3 в упор (начерно)	Ї//Ї	Ї//Ї
4	Переустановить и закрепить заготовку		Резец: проходной отогнутый =90, Т5К10 ГОСТ 18879-7
5	Точить d3 до d2 на длину l2 в упор (начерно)	Ї//Ї	Ї//Ї
6	Точить d2 до d1 на длину l1 в упор (начерно)	Ї//Ї	Ї//Ї
010	Токарная	Токарно-винторезный станок 16Б16П	Центра: рифлёный, вращающийся. Резец проходной: ГОСТ 18879-73 Т15К6
1	Установить и закрепить заготовку		Резец проходной: ГОСТ 18879-73 Т15К6
2	Точить d2 на длину L2 - L1 в упор (получисто)	Ї//Ї	Ї//Ї
3	Точить d2 на длину L2 - L1 в упор (начисто)	Ї//Ї	Ї//Ї
4	Точить d1 на длину L1 в упор (получисто)	Ї//Ї	Ї//Ї
5	Точить d1 на длину L1 в упор (начисто)	Ї//Ї	Ї//Ї
6	Точить фаску 2,5Ч45		Тиски с призматич. губками и пневмозажимом
7	Переустановить и закрепить заготовку		Резец проходной: ГОСТ 18879-73 Т15К6
8	Точить d1 на длину L - L3 в упор (получисто)		Резец проходной: 2102-0057 ГОСТ 18879-73 Т15К6
9	Точить d1 на длину L - L3 в упор (начисто)	Ї//Ї	Ї//Ї
10	Точить фаску 2,5Ч45		Тиски с призматич. губками и пневмозажимом
015	Фрезерная	Вертикально фрезерный станок 6Т12	Шпоночная фреза с пластинами из тв. сплава 28 мм ГОСТ 6396-68
1	Установить и закрепить заготовку		Шпоночная фреза с пластинами из тв. сплава 28 мм ГОСТ 6396-68
2	Фрезеровать шпоночный паз bЧt в размер L	Ї//Ї	Ї//Ї
020	Промывка
025	Термообработка
030	Промежуточный контроль
035	Шлифовальная	Кругло-шлифовальный станок 3М131	Центра, хомутик Шлифовальный круг 24А16 25С2К
1	Установить и закрепить заготовку		Центра, хомутик Шлифовальный круг 24А16 25С2К
2	Шлифовать d1 до d1'	Ї//Ї	Ї//Ї
3	Переустановить и закрепить заготовку		Центра, хомутик Шлифовальный круг 24А16 25С2К
4	Шлифовать d1 до d1'	Ї//Ї	Ї//Ї
040	Промывка
045	Окончательный контроль		Штангенциркуль ШЦ-1



5. Выбор оборудования режущих и мерительных приспособлений режущего и мерительного инструмента

5.1 Оборудование

Согласно маршруту механической обработки (см. табл. 5) для проведения токарных операций выбираем токарно-винторезный станок 16Б16П; для фрезерной операции - вертикально-фрезерный станок 6Т12; для шлифовальной - круглошлифовальный станок 3М131.

Техническая характеристика токарно-винторезного станка 16Б16П:

· Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм:

· - над станиной 320

· - под станиной 180

· Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм: 1000;

· Высота резца установленного в резцедержателе, мм 25;

· Мощность двигателя Nд, кВт 6,3;

· КПД станка 0,7;

· Частота вращения шпинделя, мин-1: 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000.

· Продольная подача , мм/об: 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,17; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 05; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

· Поперечная подача, мм/об: 0,025;0,05; 0,07; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,17; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4.

· Максимальная осевая составляющая силы резания, допускается механизмом подачи, Px = 600 кгс ? 6000 Н.

Вертикально-фрезерный станок 6Т12.

· Площадь поверхности стола, мм 320 x 1250

· Мощность двигателя, кВт 7,5

· КПД станка 0,8

· Частота вращения шпинделя, мин-1: 16; 20; 25; 31,5; 40; 60; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

· Скорости продольного и поперечного движения подачи стола, мм/мин:12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 600; 800; 1000; 1250.

· Скорость вертикального движения подачи стола мм/мин: 4,1; 5,3; 6,6; 8; 10,5; 13,3; 21; 26,6; 33,3; 41,6; 53,3; 66,6; 83,3; 133,3; 166,6; 200; 266,6; 333,3; 400.

· Максимальная сила резания допускаемая механизмом подачи, Н

- продольной 15000; - поперечной 12000

- вертикальной 5000

Круглошлифовальный станок 3М131.

· Наибольший и длина шлифуемой поверхности 280 х 700 мм;

· Мощность двигателя шлифовальной бабки Nд=7,5 кВт;

· КПД станка з=0,8;

· Частота вращения круга, минЇ№: 1112 и 1285;

· Частота вращения обрабатываемой заготовки, минЇ№: 40…400;

· Скорость продольного хода стола, мм/мин 50…500;

· Периодическая поперечная подача шлифовального круга, мм/ход стола: 0,002…0,1;

· Непрерывная подача для врезного шлифования 0,1…4,5 мм/мин

· Размеры шлифовального круга: Dк=600 мм; Вк=63 мм;

Подобранное оборудование обеспечивает выполнение тех. требований к обработке деталей и экономичность обработки.

5.2 Режущий инструмент

Так как проектируемый вал редуктора изготавливается из углеродистой качественной конструкционной стали 45, то подбираемые токарные резцы должны быть оснащены пластинками титановольфрамовых твердых сплавов.

Для черновой ступенчатой обработки вала выбираем резец проходной отогнутый резец проходной отогнутый с углом в плане ц=90є (резец 2102-0057 ГОСТ 18879-73): H=25 мм; В=16 мм; L=140 мм; m=7 мм; a=6 мм; R=1,0 мм; Марка твердого сплава Т14К8(14% TiC, 8% Co, 78% WC). Конструкция приведена на рисунке 5.1.

Для получистового и чистового точения - резец 2102-0057 ГОСТ 18879-73 Т15К6. (Двухкарбидные твердые сплавы содержат карбиды вольфрама, и титана и называются титановольфрамовыми. Т15К6: 15% TiC, 6% Co, 79% WC) на рисунке 5.2 приведен.

Для обработки центровых отверстий выбираем. Фреза шпоночная ГОСТ 6396-68С коническим хвостовиком. D = 28мм; L = 86мм; l =16мм. Материал - Р6М5.(Быстрорежущая сталь, 6% W - Вольфрам, 5% Mo - Молибден) Конструкция приведена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.1 - Резец проходной.

Рисунок 5.2 - Резец проходной.

Рисунок 5.3 - Фреза шпоночная



5.3 Мерительный инструмент



6. Расчет минимальных и максимальных припусков на механическую обработку

Припуск на обработку - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе её обработки для обеспечения заданного качества поверхности и точности размера.

Квалитет h14 можно получить только точением черновым.

Для назначения допусков необходимо также вычислить квалитет заготовки. К квалитету 14 поверхности, полученной после чернового точения, прибавляем «3» - получаем квалитет 17 заготовки.

Назначение минимальных припусков.

Минимальные припуски назначаем из справочника:

Припуски назначаем по таблице припусков на механическую обработку валов. сталь деталь мерительный обработка

при черновом точении:

2Zmin(точен.черн)=2*5 мм

Назначение допусков.

Допуски назначаем из справочника:

для заготовки 17 квалитета допуск равен =1,2 мм

после чернового точения получаем поверхность 14 квалитета, допуск равен =0,74 мм

Расчет минимальных диаметров:

минимальный диаметр для окончательной обработки получаем вычитанием допуска из максимального диаметра:

dmin(14)= dmax(14)- д(14)= 105-0,74=104,26 мм

минимальный диаметр для последующего перехода получаем прибавлением к минимальному диаметру минимального припуска выполняемого перехода и допуска в мм:

dmin(17)= dmin(14)+ 2Zmin(14)+ д(14)= 104,26 + 0,74+10=115 мм;

Расчет максимальных диаметров:

максимальный диаметр для чернового точения получаем прибавлением допуска к минимальному диаметру:

dmax(14)= dmin(14) + д(14)= 104,26 + 0,74 = 105 мм;

максимальный диаметр для заготовки получаем прибавлением допуска к минимальному диаметру:

dmax(17)= dmin(17) + д(17)= 115 + 1,2 = 116,2 мм

Расчет максимальных припусков:

Для чернового точения:

2zmax(14)= dmax(17) - dmin(14) = 116,2 - 104,26 = 11,94 мм;

Назначение операционных размеров.

Для заготовки:

нижнее отклонение = 115 - 114 = -1,0 мм;

верхнее отклонение = 116,2 - 116 = +0,2 мм

операционный размер: 116

Для чернового точения:



нижнее отклонение = 104,26 - 105 = -0,74 мм

верхнее отклонение = 105 - 105 = 0 мм

операционный размер: 105

Припуск на тонкое точение - 0.2 мм.

Припуск на чистовое точение - 2.0 мм.

Припуск на черновое точение - 4.5 мм.

Схема расположения межоперационных размеров и допусков

Исходя из полученных результатов выбираем заготовку 115-1,1+0,5 мм ГОСТ 2590-88.



7. Выбор и обоснование режимов резания

К режиму резания относятся глубина резания, подача, скорость резания.

7.1 Глубина резания

Глубина резания (t,мм) - слой металла, снимаемый за один проход.

При точении

где: Dпр - предельный диаметр;

dобр - обрабатываемый диаметр.

При рассверливании, зенкеровании, фрезеровании

где: - диаметр предыдущего отверстия;

- диаметр инструмента.

Операция 005

(i=2)

, (i=3; 3-3-3)

(i=2; 2-2)

(i=2; 3-3)

Операция 010

(i=2)

(i=2)

(i=2)

(i=1)

На обработку фаски принимаем глубину резания t=2 мм.

(i=2)

(i=1)

На обработку фаски принимаем глубину резания t=2 мм.

7.2 Подача

Подача (S, мм/об).

При точении, сверлении, зенкеровании, развёртывании на токарном станке, подача - это перемещение инструмента за один оборот заготовки.

На сверлильном станке - это перемещение инструмента за один оборот шпинделя.

Определяем минутную подачу Sм, мм/мин :

где S0 - принятая подача, мм/об;

n - число оборотов шпинделя, минЇ№.

Операция 005

Операция 010

7.3 Скорость резания

Скорость резания - это относительное перемещение режущей кромки резца относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени (V, м/мин).

,

где Vт - табличная скорость резания;

К1 - коэффициент зависящий от обрабатываемого материала;

К2 - коэффициент зависящий от стойкости и марки твердого сплава;

К3 - коэффициент зависящий от вида обработки.

Число оборотов шпинделя nкор мин-1:

,

Действительная скорость резания

,

Операция 005

Vтаб= 85м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 85м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 100м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 100м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Операция 010



Vтаб= 120м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 160м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 120м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 160м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 120м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Vтаб= 160м/мин; S=0,9 мм/об; K1 =0,9; K2=1.25; K3=1,35.

, корректируем

Операция 005 токарная:



Операция 010 токарная:

Операция 015 Фрезерование

Глубина резания t=4 мм, i=2 (2-2).

Фрезерование шпоночного паза при маятниковой подаче.

Подача Sz=0.07 мм/зуб.

Скорость резания:

V=20*1*0,9*1,2=21,6 м/мин.

Частота вращения фрезы:

, корректируем

Действительная скорость резания:



Определяем минутную подачу Sм, мм/мин:

, корректируем Sм=210 мм/мин.

Уточняем подачу на зуб:

Операция 035 Шлифование:

Глубина резания t=0,025мм, (i=4)

Окружная скорость детали Vдет, м/мин

где nдет=450 мин-1 -частота вращения детали;

Минутная поперечная подача с учетом поправочных коэффициентов Stм=0,89 мм/мин;



8. Расчет технической нормы времени

Под техническим нормированием понимается определение времени выполнения операций в определенных организационно-технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства. Норма времени устанавливается в соответствии с возможностями оборудования, инструмента и других средств производства с учетом применения методов работы, соответствующих современным достижениям техники и опыта работы новаторов производства. При определении нормы времени рассчитывается штучное время по формуле

,

где Тшт - штучное время на выполнение данной операции,мин;

То - основное (технологическое) время, мин;

Тв - вспомогательное время, мин;

Тобсл - время на обслуживание рабочего места, мин;

Тотд - время отдыха рабочих, мин;

Норму времени определяют в следующем порядке:

· Определяют основное (технологическое) время на каждом переходе расчетным путем;

· Определяют вспомогательное время (по справочным данным) для всего комплекса приемов, связанных с выполнением переходов;

· Устанавливают время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности в процентах от оперативного времени, которое равно Топер=То+Тв (сумма основного и вспомогательного времени);

· Определяют штучное время по формуле

При токарной обработке основное (технологическое) время определяется по формуле:

где L - расчетная длина обработки.

L=l+l1,

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - величина врезания и перебега инструмента (таблицы 29 и 30,[2]), мм.

005 Токарная:

010 Токарная:



Определяем вспомогательное время по формуле:

Тв=t1+t2+…+ti,

где t1 -время на установку и снятие детали (табл. 31,32,33 [2]);

t2 - вспомогательное время связанное с переходом (табл. 34[2]);

t3 - вспомогательное время на изменение частоты вращения (табл. 35[2]);

t4 - вспомогательное время на изменение величины подачи (табл. 35[2]);

t5 - вспомогательное время на поворот резцовой головки (табл. 35[2]);

t6 - вспомогательное время на замеры (табл. 36,37,38 [2]);

t7 - время на открытие и закрытие предохранительного щитка (табл. 39[2]);

t8 - подвод и отвод резца (табл. 39[2]);

t9 - включить и выключить СОЖ (табл. 39[2]);

Определение операционного времени:

,

Время на обслуживание рабочего места (по табл. 41[2]):

Тобсл = (3,5%) Tопер ,

Время на отдых:

Тотд = (4%) Топер

Штучно-калькуляцищнное время определяется по формуле:

где Тшт - штучное время, мин;

Тпз - подготовительно-заключительное время, мин;

n - число деталей в партии.

Таблица 6. Расчёт технологической нормы времени

№ операции		Время, мин
	Toснов.	Tвспомог.	Тобсл	Тотд	Топер	Тшт
005
2	0,64	0,35	0,034	0,039	0,99	0,69
3	0,77	0,27	0,036	0,04	1,04	0,54
5	0,33	0,07	0,014	0,016	0,4	0,34
6	0,125	0,07	0,0068	0,008	0,195	0,2882
010
2	0,192	0,19	0,013	0,0015	0,38	0,4743
3	0,37	0,12	0,017	0,02	0,49	0,2548
4	0,83	0,05	0,031	0,035	0,88	0,0992
5	0,081	0,25	0,011	0,013	0,33	0,356
8	0,2	0,05	0,0087	0,01	0,25	0,0992
9	0,19	0,05	0,0084	0,009	0,24	0,1404
015
2	0,267	0,93	0,0416	0,048	1,19	1,2868
035
2	0,548	0,59	0,039	0,045	1,13	1,285
4	0,548	0,2	0,026	0,03	0,74	0,845



Список использованной литературы

1. Технология машиностроения: методические указания и задания на курсовое проектирование для студентов специальностей 170400, 170500, 170600 и 170100 всех форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 2007 - 40с.

2. Технология машиностроения. Режимы резания металлов. Техническое нормирование в машиностроении: Справочник для студентов специальностей 170400 и 171100 и учащихся машиностроительных техникумов и колледжей.

3. Байделюк В.С. - Основы взаимозаменяемости: учебное пособие для студентов направлений (специальностей) 65160 (170400), 653200 (171100),655400 (170500), 655800 (170600), (030500.16) всех форм обучения, Красноярск: СибГТУ, 2006 - 132с.

4. Технология машиностроения: режимы резания металлов техническое нормирование в машиностроение/Под ред. Н.П. Логачев, В.И. Садовников, В.С. Байделюк- Красноярск 2004-195 с.

Размещено на Allbest.ru

...