Разработка технологического процесса изготовления детали

Размещено на http://allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный бюджетный технический рыбохозяйственный университет"

Институт заочного обучения

Кафедра "Инженерные дисциплины"

Основы технологии машиностроения

Пояснительная записка

Разработка технологического процесса изготовления детали

Выполнил

студентка группы ТОб-414

Степанченко С.Я.

Студенческий шифр: 122-ТОб-211

Владивосток

2015



Содержание

Введение

1. Определение служебного назначения детали

2. Определение типа производства

3. Обоснование и выбор метода получения заготовки

4. Расчет припусков и размеров заготовки

5. Технологический маршрут обработки

6. Выбор металлорежущего оборудования

7. Выбор металлорежущего инструмента

8. Выбор приспособлений

9. Расчет режимов резания

10. Расчет технически обоснованной нормы времени

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Целью курсового проектирования по технологии машиностроения- научиться правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой опыт, полученный на производственных практиках для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

Целью данной работы является приобретение студентами навыков применения на практике теоретических знаний, полученных при изучении предшествующих дисциплин, и обращения с необходимой справочной литературой, руководящими и нормативными материалами, периодическими изданиями и ГОСТами.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на её основе применение высокопроизводительного технологического оборудования, применение режущего инструмента, быстродействующими средствами.

Студент, выполняя курсовую работу, должен овладеть методом разработки технологических процессов изготовления машин, узлов и деталей, тем самым подготовить себя к соответствующей части и всего дипломного проекта в целом, в котором решаются более сложные вопросы на высоком научно-техническом уровне.



1. Служебное назначение и конструкция детали

Группа валов. Детали этого класса делят на технологические группы в зависимости от жесткости, формы наружных поверхностей, поперечного сечения и точности.

По точности различают валы точные, отдельные поверхности которых выполняются по 2 - 3-му классам точности, и валы невысокой точности, изготавливаемые по 4-му классу точности и ниже.

Технические требования, предъявляемые к валам. Точность обработки любых деталей, в том числе и валов, определяется выполнением размеров в пределах установленных допусков, правильной геометрической формой поверхностей, необходимой точностью взаимного расположения поверхностей и требуемой чистотой их обработки. Допустимые погрешности определяются техническими условиями рабочего чертежа.

С технологической точки зрения важно знать характерные требования, предъявляемые к каждой группе родственных деталей. Для гладких валов наиболее существенным требованием является правильность цилиндрической формы на всей длине. Участки поверхностей ступенчатых валов должны быть соосны между собой и правильно расположены в осевом направлении. Пустотелые валы не должны иметь разностенности, а при наличии точных концевых участков отверстия ось последних должна совпадать с осью наружных поверхностей.

Заготовки для валов. Валы в большинстве случаев изготавливаются из круглого стального проката. В серийном производстве для валов с высокими уступами применяют поковки.

Короткие валы небольшого диаметра обычно выполняются из длинных прутков (не более 1 м), которые пропускаются в отверстие шпинделя. Средние и длинные валы изготавливаются из штучных заготовок. В серийном производстве такие заготовки поступают на токарные станки подрезанными до требуемого размера и зацентрованными.

Технологические способы обработки валов. Способы обработки выбирают на основе общего принципа наибольшей производительности в зависимости от размеров, точности, формы и количества деталей в партии.

Короткие валы обрабатывают за одну или несколько установок в патроне. Если диаметр заготовки позволяет, то такие детали изготавливаются из длинных прутков, которые пропускают в отверстие шпинделя. В этом случае технологический процесс значительно упрощается и чаще всего совершается за две операции. При наличии у коротких валов с двусторонней ступенчатостью поверхностей с точным взаимным расположением их окончательное обтачивание выполняют в центрах. Для этой цели удобно пользоваться передним поводково - плавающим центром.

Валы средних размеров изготавливаются из штучных заготовок. Технологический процесс их обработки обычно разделяют на две основные части: черновую, выполняемую в большинстве случаев с более жесткой установкой в патроне и заднем центре, и чистовую - в центрах. Для уменьшения смещения участков вала, обрабатываемых за две установки в патроне и заднем центре, поступают так: в первой установке обтачивают конец заготовки на небольшую длину, затем ее переустанавливают, закрепляют в патроне за обработанный участок, поджимают центром и обтачивают оставшуюся часть.

Для повышения производительности чернового обтачивания участков ступенчатых валов следует соблюдать такую последовательность, которая соответствовала бы наименьшей суммарной длине рабочего хода резца. При обработке таких валов крупными партиями токарный станок рекомендуется настраивать по продольным упорам. При этом важно, чтобы все заготовки из партии имели одинаковую длину и занимали постоянное продольное положение на станке, что достигается одним из способов, рассмотренных по 48.

Участки вала сложной формы (фасонные, конические, резьбовые), выполнение которых нуждается в особой наладке станка, следует выделять в самостоятельные операции.

Глубокие отверстия в пустотелых валах получают сверлением спиральными сверлами с двух сторон заготовки. Чтобы при этом уменьшить смещение участков отверстия, наружную поверхность заготовки предварительно обтачивают и используют в качестве чистовой установочной базы. При повышенных требованиях к такому отверстию, а также при невозможности получить его стандартными спиральными сверлами применяют сверла для глубокого сверления. Точные концевые участки отверстия пустотелых валов растачивают либо дополнительно развертывают при использовании чистовой установочной базы - один конец заготовки закрепляют в патроне, другой устанавливают в неподвижном люнете.

Поверхности точных валов 2 - 3-го классов получить обработкой резцами на токарных станках довольно трудно. Вследствие этого их экономически целесообразнее обрабатывать предварительно с припуском на последующее шлифование.

Технологический процесс изготовления длинных валов осуществляется аналогично валам средних размеров за исключением того, что для уменьшения прогиба при обтачивании их дополнительно поддерживают люнетами. При очень низкой жесткости такие валы перед чистовым обтачиванием правят.

2. Определение типа производства

Тип производства в машиностроении определяет содержание, количество и последовательность выполнения операций технологического процесса обработки или сборки, применяемое оборудование, оснастку, режущий и вспомогательный инструмент и средства контроля, а также форму организации этих процессов.

Тип производства определяется по годовой программе выпуска. Величина такта выпуска (мин/шт) рассчитывается по формуле:

где N- годовая программа выпуска деталей, шт

Fg - действительная годовой фонд времени работы оборудования, ч,

=

Данный коэффициент металлоёмкости соответствует показателю горячая ковка на штампах.

3. Обоснование и выбор метода получения заготовки

Задание для данного вида вала рекомендует штамповку в открытом штампе на молоте или прессе.

Штамповка в открытом штампе на молоте выполняют из катанной заготовки за один переход для заготовок простой формы и за несколько переходов для заготовок сложной формы. В штампах различают: штамповочные (окончательный и предварительный), заготовительные и отрубные ручьи. Окончательный ручей выполняют с учетом усадки металла при охлаждении (усадка стали приблизительно 15%). По периметру окончательного ручья конструируют заусенчатую канавку, создающую препятствие выходу металла из плоскости и обеспечивающую окончательное заполнение ручья.

Заготовительные ручьи служат для получения благоприятной формы заготовки для штамповки с малым отходом металла в заусенец. Обрезка заусенца выполняется на обрезных и кривошипных прессах. Крупные и средние заготовки с относительно толстым заусенцем обрезают после штамповки в горячем состоянии. Мелкие поковки с тонким заусенцем легко обрезают в холодном состоянии. Производительность холодной обрезки выше, чем горячей.

4. Расчет припусков и размеров заготовки

=K [2H+2T+E+C+х]

значение операционного припуска при симметричном его расположении, мм

Н - наибольшая высота гребешков неровностей на обрабатываемой поверхности, мм

Т - наибольшая глубина дефектного поверхностного слоя на обрабатываемой поверхности, мм

Е - наибольшая суммарная погрешность установки, мм:

E=+,

где - наибольшее значение погрешности установки в плоскости поперечного сечения, мм

М - номинальный размер: диаметр обрабатываемой поверхности - для цилиндрических поверхностей, длина- для торцевых поверхностей, ширина - для остаточной деформации у заготовок, мм

- допуск на операционный размер предыдущей операции, мм

К - коэффициент перекрытия одних погрешностей другими

K=0,9 H=300 T=500 a=0,2 b=2 m=2 M=38 =0,250 =0,062 D=38k6 L?=90м=0,09мм

Точение черновое

E=+

E=0.672+0.18=0.852

C=2*0.09=0.18

Точение чистовое

H=50 T=50 a=0.03 b=0.3 m=0.2

=0.3*0.09=0.027

E=0.1008+0.027=0.1278

C=ml=0.09*0.2=0.018

Точение шлифованием

H=20 T=30 a,b,m=0.01, C=0.09*0.01=0.0009

E=0.0336+0.0009=0.0345



5. Технологический маршрут обработки

Техпроцесс обработки вала включает в себя выполнение следующих основных операций:

-обработка торцовых поверхностей и центрирования;

-черновая токарная обработка наружных поверхностей;

-чистовая токарная обработка поверхностей шеек;

-фрезерование шлицов, шпоночных пазов, сверление поперечных отверстий;

-шлифование шлицов;

-шлифование шеек.

6. Выбор металлорежущего оборудования

Для токарных работ выбрали токарно-винторезный станок модели 16Б16А.

Для фрезерования шпоночного паза 12 4,5 выбираю вертикально-фрезерный станок модели 6Т104.

Для фрезерования шлицов выбираю зубофрезерный станок модели 5К310.

Для шлифования шлицев выбираем шлицешлифовальный станок модели 3Б451-11.

Для шлифования шеек диаметром 38 мм и диаметром 30 мм выбираем круглошлифовальный станок модели 3М150.

7. Выбор металлорежущего инструмента

Выбираем резцы, оснащенные пластинками из твердого сплава Т5К10.

Выбор режущих инструментов производится по ГОСТам и справочнику. Так для обтачивания поверхности в первом технологическом переходе используют токарный проходной отогнутый резец, оснащенный твердосплавной пластиной Т5К10, с углом =45 по ГОСТ 18877-83, а для точения шеек с образованием торцов и уступов - упорный токарный резец с такой же пластиной (=90) по ГОСТ 18879-83.Для обрабатывания наружной поверхности используется проходной прямой, для прорезания канавок-канавочный, для обработки торцовой поверхности-прорезной.

- резец подрезной Т5К10

- проходной упорный резец Т5К10

- резец канавочный Р18

- сверло центровочное

- сверло ступенчатое Р18

- фреза шпоночная 12 мм, Р18

- гребенчатая фреза Р18

- шлицевальный круг 2П15А25НС17К1А-35

8. Выбор приспособлений

1) для точения выбираем патрон 3х кулачковый пневматический, центры не подвижны

2) для фрезерования шпоночных пазов выбирают призмы и упоры

3) для шлифования шеек выбираю электромагнитный патрон, упоры

Таблица 1. Карта технологического маршрута обработки шлицевого вала

Наименование операции	Оборудование	Приспособления	Режущий инструмент	Средства измерения
Токарная
Установ А Установить, закрепить, снять заготовку	Токарно - винторезный станок 16Б16А	3х кулачковый патрон
Подрезать торец 33, t=2 мм, l=20 мм			Подрезной резец Т5К10	штангенциркуль
Центровать отверстие 605			Сверло ступенчатое Р18	Шаблон
Проточить 33 до 30,5 за 2 прохода начерно			Сверло ступенчатое Р18	штангенциркуль
Проточить 30,5 до 31 l=20, t=0.2 мм начисто с образованием торца на 57 мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Снять фаску 1,645			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Выточить канавку 29,5 b=3 мм			Сверло ступенчатое Р18	штангенциркуль
Проточить 41,1 до 38,5 t=1.3 l=70мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Проточить 38,5 до 38,1 t=0.4 l=70мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Выточить канавку b=3 мм на 37,5 с образованием торца на 57 мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Установ Б Установить, закрепить, снять заготовку	токарный винторезный станок 16Б16А	3-х кулачковый патрон
подрезать торец на до 30,52 t=1.3 l=20			Подрезной резец Т5К10	штангенциркуль
Проточить 30,52 до 30,12 начисто t=0.2			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Снять фаску 1,6			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Выточить канавку на29,5 b= мм			Сверло ступенчатое Р18	штангенциркуль
Проточить до 55,6 начерно t=1.3мм l=155мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Проточить 55,6 до 54,1 начисто за 2 прохода t=0.4 l=155мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Проточить выступ на 35 b=2мм			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Снять фаски 2			Резец проходной Т5К10	штангенциркуль
Фрезерная Установить, закрепить, снять заготовку	Вертикально- фрезерный станок 6Т104	Центры призмы (упоры)
Фрезеровать шпоночный паз 12			Фреза шпоночная 12мм, Р18	калибр, пробка
Шлицефрезерная
Установить, закрепить, снять заготовку	Зубофрезерный станок 5К310	оправка	Гребенчатая фреза Р18	шаблон
Фрезеровать шлицы z=8 b=9f8 h=5мм			Гребенчатая фреза Р18	штангенциркуль
Шлицешлифовальная
Установить, закрепить, снять заготовку	Шлицешлифовальный станок 3Б451-II	Хомутик откидной		шаблон
Шлифовать шлицы z=8, Ra2.5			шлицевый круг 2П15А25НС17К1А -35	калибр, пробка
Шлифовальная
Установить, закрепить, снять	Круглошлифовальный станок 3М150	Хомутик
Шлифовать шейки: к6 l=17мм l=17мм l=70мм			шлицевый круг круг 2П15А25НС17К1А-35	микрометр

9. Расчет режимов резания

шлицевый фрезерование шлифование металлорежущий

Точение.

Глубина резания t=1.3 мм, подача S=0.8 мм/об

Скорость резания:

=

Показатели степени и коэффициент выбираем из табл. 17 кн.2 [5]

T=50 мин, x=0.15, S=0.8, =340, y=0.45, m=0.20, =0.75

??=

Определяем расчетную частоту вращения шпинделя

Частота вращения по паспорту станка

Фактическая скорость резания =124 м/мин

Сила резания.

Силу резания Н, принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (Тангенциальную , радиальную и осевую ). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитывают по формуле:

=10

Конструкционная сталь, твердый сплав. Вид обработки: наружное продольное и поперечное точение и растачивание.

, x=1, y=0.75, n=-0.15,

=1352 H

Мощность резания

Рассчитываем мощность станка с целью проверки правильности выбранного режима резания, кВт, по формуле:

Мощность на шпинделе токарно - винторезного станка 16Б16А



Отсюда следует, что режим резания выбран верно, так как выдержано условие , то есть 2,73,9

Машинное время.

Рассчитаем машинное время, мин, при выполнении 2-го перехода по формуле:

,

где L - длина рабочего хода

L= l+

l- длина обрабатываемой поверхности-248, - перебеги резца (врезание и выход), принимаем по 4 мм, тогда L=248+4+4=256 мм.

i - число проходов, равно 3.

=1.6 мин

Фрезерование

При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот фрезы S и подачу минутную , мм/мин, которые находятся в следующем соотношении:

где n- частота вращения фрезы, об/мин; z- число зубьев фрезы.

мм/зуб; табл. 35 [5]

Скорость резания

Окружная скорость фрезы, м/мин,

v=

, q=0.45, x=0.5, y=0.5, u=0.1, p=0.1, m=0.33, B=12, z=2, T=120, t=4.5,

V=

n=

По паспортным данным станка принимаю частоту вращения n=315 об/мин.

Сила резания

z=2, n=315, x=0.86, y=0.72, u=1.0, q=0.86, w=0, K=0.9, B=D=12

Крутящий момент.

Мощность резания.

Проверяем достаточность мощности привода станка. Необходимо выполнить условие , мощность на шпинделе станка

У вертикально-фрезерного станка модели 6Т104 КПД мощность электродвигателя =2,2 кВт, а ??=0,8; =2.20.8=1.76 кВт. Следовательно, режим резания выбран верно и обратка возможна (0,81,76).

Основное (машинное время)

L=l=30 мм

Перебегов нет, поэтому L=l=30 мм.

Шлифование

Из табл.55 [5] выбираем параметры резания. При круглом наружном шлифовании с продольной подачей на один двойной ход шлифовального круга скорость круга =30 м/с, скорость вращения вала =20 м/мин, глубина шлифования t=0,05 мм, продольная подача S=(0,3-0,7)B, где В-ширина круга=12 мм, принимаем S на двойной ход мм/дв.ход.

0,5 мм=0,5*12=6 мм=S

Эффективная мощность, кВт, при шлифовании периферией круга с продольной подачей

N=

=40.8=3.2 кВт

d=54, b=12, r=0.75, x=0.85, y=0.7, q=0, , N=33,2

Производим расчет основного (машинного) времени по формуле :



L= =90+8+8=106 мм

h=0.12, K=1.4, n=345, S=6 мм/об, t=0.05

10. Расчет технически обоснованной нормы времени

Под нормой времени понимают время выполнения работы в определенных организационно - технических условиях, исходя из рационального использования оборудования, инструмента и рабочего места.

Различают три метода установления нормы времени:

1. На основе изучения затрат рабочего времени наблюдением через хронометраж;

2. По нормативам;

3. Сравнения и расчетом по типовым нормам (в основном в единичном производстве)

Норма времени, затраченная на изготовление при обработке заготовки на одну операцию называется штучным временем ()

,

-основное технологическое (машинное) время, мин

-вспомогательное время, мин

-обслуживание и ремонт станка, мин

-время перерывов, каждый час работы, мин

=14,19 мин

Вспомогательное время:

При точении

-закрепление детали в патроне и в центрах=1,3 мин

-установка числа оборотов и подачи=0,35 мин

-время, связанное с переходом=0,77 мин

-время, на контрольные примеры=0,2 мин

-повернуть резцовую головку=0,42 мин

При фрезеровании

-время установки и снятия детали=0,6 мин

-установка числа оборотов и подачи=0,05 мин

При шлифовании

-время установки и снятия детали=1,2 мин

-установка числа и подачи =0,05 мин

-время связанное с переходом=0,2 мин

При протягивании

-время установки и снятие детали=1,2 мин

-установка числа оборотов и подачи=0,05 мин

=6,43 мин

+=+=(6.43+14.99)(6/100)=7.67 мин

=14,99+6,43+7,67=29,09 мин - норма времени, затраченное на одну деталь.



Заключение

В процессе выполнения курсовой работы был разработан технологический процесс изготовления шлицевого вала. Для обеспечения требований чертежа, касающихся точности размеров и чистоты поверхностей, процесс обработки был разделен на стадии: черновую, получистовую и чистовую по мере нарастания точности обработки. На чистовых операциях реализована схема установки детали в центрах без переустановки, обеспечивающая наибольшую точность взаимного расположения поверхностей, в частности соосность шеек вала.

В качестве оборудования были приняты станки с ЧПУ, а также станки, имеющие автоматический режим работы, что является необходимым условием серийного производства. При этом значительно сокращается время обработки, идущее на вспомогательные перемещения, подводы и отводы.

Таким образом, разработанный технологический процесс может быть использован в условиях реального машиностроительного производства.



Список используемой литературы

1. Филиппов С.Г., Коленко А.Д., Григорьева Е.В. Технология машиностроения. Методическое указание.- Владивосток.: Дальрыбвтуз, 2010.- 46с.

2. В.С. Антоненко. Технология металлов.- Москва.: Машиностроение, 1984. 472с.,ил.

3. ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные.- Москва.: Издательство стандартов, 1990.- 54 с.

4. Палей М.А. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении: Справочник. В 2-х т. Т.2.- М.: Издательство стандартов, 1989.- 208с.

5. Справочник технолога- машиностроителя. В 2-х т. С74 Т.2/Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986. 655с., ил.

6. Припуски на механическую обработку. Под редакцией А.Г. Косиловой.- М.: Машиностроение, 1981. 358 с., ил.

7. Справочник технолога по обработке металлов резанием. Под общ. ред. Г.А. Долматовского.- Москва.: Машгиз, 1982. 1237с., ил.

8. Степанченко С.Я. Основы технологии машиностроения.- Владивосток.: Дальрыбвтуз, 2012.- 122 с.

9. Житников В.А., Филиппов С.Г., Малясев С.Н. Технология машиностроения.- Владивосток.: Дальрыбвтуз, 2010.- 36 с.

Размещено на Allbest.ru

...