Деталь "Ось"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание конструкции и назначение детали

Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Вращение оси вместе с установленными на ней деталями осуществляется относительно ее опор, называемых подшипниками. Примером не вращающейся оси может служить ось блока грузоподъемной машины, а вращающейся оси - вагонная ось. Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Конструкция оси, ее размеры и жесткость, технические требования, программа выпуска - основные факторы, определяющие технологию изготовления и применяемое оборудование.

Все шейки оси представляют собой поверхности вращения относительно высокой точности. Это определяет целесообразность применения токарных операций только для их предварительной обработки, а окончательную обработку с целью обеспечения заданной точности размеров и шероховатости поверхностей следует выполнять шлифованием. Для обеспечения высоких требований к точности расположения шеек оси их окончательную обработку необходимо осуществить за одну установку или, в крайнем случае, на одних и тех же базах.

Деталь представляет собой тело вращения и состоит из простых конструктивных элементов, представленных в виде тел вращения круглого сечения различного диаметра и длины. Длина оси составляет 370 мм, максимальный диаметр равен 50 мм, минимальный - 48, максимальный диаметр отверстия 14Н12 (+0,18), а минимальный - 10 мм.



Рис. 1

По рис. видно, что деталь ось имеет следующие поверхности:

Поверхность 1 и 2 рис. 1: квадрат со стороной 40d11 мм и отклонениями верхнее -0,08, нижнее -0,24, шероховатостью Ra = 6,3 мкм.

Поверхность 3 и 5 рис. 1: диаметр 50d11 мм и отклонениями верхнее -0,08, нижнее -0,24; шероховатостью Ra = 6,3 мкм

Поверхность 4 рис. 1: диаметр 48 мм; шероховатостью Ra = 6,3 мкм.

Поверхность 6 рис. 1: отверстие диаметром 14Н12; верхнее отклонения +0.18, резьбу К3/8; шероховатость Ra = 3,2 мкм

Почти все поверхности оси относятся к основным, потому что сопрягаются с соответствующими поверхностями других деталей машин или же непосредственно участвуют в рабочем процессе машины. Это объясняет достаточно высокие требования к точности обработки детали и степени шероховатости, указанные на чертеже.

Можно отметить, что конструкция детали полностью отвечает ее служебному назначению. Но принцип технологичности конструкции состоит не только в удовлетворении эксплуатационных требований, но также и требований наиболее рационального и экономичного изготовления изделия.

Деталь имеет поверхности легкодоступные для обработки; достаточная жесткость детали позволяет обрабатывать ее на станках с наиболее производительными режимами резания. Данная деталь является технологичной, так как содержит простые профили поверхностей, ее обработка не требует специально разработанных приспособлений и станков. Поверхности оси обрабатываются на токарном, сверлильном, фрезерном и шлифовальном станках. Необходимая точность размеров и шероховатость поверхностей достигаются относительно небольшим набором несложных операций, а также набором стандартных резцов, фрез и кругов для шлифования.

2. Материал заготовки

Химический состав стали40Х ГОСТ4543 представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Никель (Ni), не более	0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Сера (S), не более	0.035

Заготовка детали «ось» выполнена из конструкционно легированной стали марки Сталь40Х ГОСТ4543.

Из таблицы 1 видно, что в химическом составе стали40Х ГОСТ4543 максимальный процент содержания Хрома (Cr) - 0.80 - 1.10, а минимальный Фосфора (P) - 0.035 и Серы (S) - 0.035.

Механические свойства стали40Х ГОСТ4543 представлены таблице 2.

Таблица 2

ГОСТ	Сечение, мм	у0,2 (МПа)	ув(МПа)	д5 (%)	ш%	KCU (кДж / м2)
4543	25	780	980	10	45	59

Удельный вес стали40Х ГОСТ4543 представлен таблице 3

Таблица 3

Наименования (тип стали)	Марка или обозначение	Удельный вес (г/см3)
Сталь конструкционно углеродистая легированная	Сталь40Х	7.85

Физические свойства стали40Х ГОСТ4543 представлены в приложение 1.

Технологический маршрут обработки детали «ось»

№ п/п	Содержание операции	Наименование оборудования	Режимы резания	Время\мин
			V м/мин	S мм/об	Т м
05	Заготовительная Выбрать заготовку круг ш 60 мм Сталь 40Х ГОСТ4543 Отрезать заготовку в размер 380 мм	Ленточно-пильный станок
010	Токарная Подрезать торец Точить (черновое) наружный ш 52 мм и наружный ш 49 мм на расстояние 140 мм сверлить отв ш 14Н на глубину 205 мм нарезать резьбу К 3/8?	Токарный станок 16К20 резец отрезной т5к10 Резец проходной Т15К6 Сверло ш 14 мм Метчик К 3/8'' для конической резьбы Р6М5	54.4	0.45	1.58
015	Сверлить отв. ш 10	сверлильный вертикальный станок 2Н135 сверло ш 10 мм	20	0.25	0.82
020	Фрезерная Фрезеровать квадрат с 2-х сторон в размер 60 мм со стороной 40d11 ((-0.08)/(-0.24))	Станок горизонтально-фрезерный X6132 Концевая фреза из быстрорежущей стали	126,6	0.12	0.35
025	Термо. обработка
030	Токарная (чистовая) Точить до ш 50d11 в размер 55 мм и до ш 48 мм в размер 140 мм	Токарный станок 16К20	110 137,4	0.16 0.08	0,15 0.25
035	Слесарная Притупить острые кромки	напильник
040	Контрольная	Проверить на соответствие заданным параметрам

Операция 005 отрезать заготовку в размер 380 мм. Оборудование ленточнопильный станок - это оборудования для резки металлического профиля разного сечения и диаметра методом пиления на заготовки разной длины. Перечень материалов подлежащих распиливанию с использованием ленточнопильных станков - это сталь и её сплавы. Метод базирования зажим в тески.

Операция 010 Токарная подрезать торец, точить (черновое) наружный ш 52 мм и наружный ш 48 мм на расстояние 140 мм сверлить отв ш 14Н12 (^+0.18) на глубину 205 мм нарезать резьбу К 3/8?. Оборудование: токарный станок 16К20 представляет собой универсальный токарно-винторезный агрегат, на котором можно производить точения материалов в виде тел вращения, нарезание модульной, метрической, а также осуществлять широкий спектр токарных процедур (сверление с использованием разных видов сверл, зенкерование и так далее) с изделиями из горячекатаного и холоднокатаного проката. Базирования при точении в центрах, при сверлении отверстия ш 14Н12 (^+0.18) и нарезания резьбы К 3/8? зажать в трехкулачковый патрон.

Резец токарный отрезной Т5К10, 32х20х170 мм, ГОСТ 18884-73

Пластина твердый сплав Т5К10

Резец проходной Т15К6 20х30х170 2102-0059

Резец токарный проходной прямой (правые и левые) с пластиной из твердого сплава Т15К6, ГОСТ 18878, применяется при обтачивании наружных поверхностей и фасок исполнение угол ц45°угол врезки 10°

Метчик К3/8 машинно-ручной для конической дюймовой резьбы ГОСТ 6227 область применения - нарезание внутренней конической дюймовой резьбы с углом профиля 60° машинным или ручным способом.

Операция 015 сверлильная, сверлить отв. ш 10. Оборудование вертикально-сверлильный станок 2Н135, с помощью которого могут одинаково успешно выполняться операции сверления, рассверливания и развертывания отверстий, а также подрезки торцов и зенкерования. Станки 2Н135 удобны в использовании и благодаря тому, что при помощи коробки подач и скоростей шпинделя можно подбирать оптимальные режимы получения и обработки отверстий с различными параметрами и в материалах с разными характеристиками.

Сверло - это режущий инструмент, с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала.

Операция 020 Фрезерная, фрезеровать квадрат с 2-х сторон в размер 60 мм со стороной 40d11 ((-0.08)/(-0.24)). Оборудование станок горизонтально-фрезерный X6132 многофункциональный аппарат, предназначенный для различной обработки металлических деталей. Он способен обрабатывать плоские, ступенчатые поверхности, прорезать канавки и нарезать шестеренки при помощи цилиндрических, угловых, концевых, фасонных, сферических фрез. Усиленная конструкция станка позволяет загружать тяжелые заготовки весом до 500 кг. Хорошая производительность обусловлена высокой мощностью и широким диапазоном скоростей обработки. Применение современного режущего инструмента позволяет добиться более высоких результатов.

Концевая фреза, материал - быстрорежущая сталь Р18, число зубьев - 18. Производительность концевой фрезы невелика, и описанный метод фрезерования граней квадрата может быть рекомендован для мелкосерийного производства.

Операция 025 термообработка твердость по Роквеллу 34…42 HRCз

Операция 030 токарная (чистовая) точить до ш 50d11 в размер 55 мм

Оборудования токарный станок 16К20. Базирования в центрах.

Операция 035 слесарная притупить кромки. Оборудование напильник.

Операция 040 контрольная проверить на соответствие заданным параметрам.

Оборудование ШЦТ-1 - универсальный, губки у которого располагаются в одну сторону и изготавливаются из твердосплавных материалов; для проверки внутренней резьбы используется резьбовой калибр-пробка.

3. Определение типа производства

Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичное, серийное, массовое). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по 2 сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей. По таблице 4 устанавливаем предварительно тип производства в зависимости от веса и количества деталей, подлежащих изготовлению в течение года.

Таблица 4. Тип производства

Масса детали, кг.	Тип производства
	Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое
< 1,0	< 10	10 - 2000	1500 - 100000	75000 - 200000	200000
1,0 - 2,5	< 10	10 - 1000	1000 - 5000	50000 - 100000	100000
2,5 - 5,0	< 10	10 - 500	500 - 35000	35000 - 75000	75000
5,0 - 10	< 10	10 - 300	300 - 25000	25000 - 50000	50000
> 10	< 10	10 - 200	200 - 10000	10000 - 25000	25000

Серийное производство условно подразделяется на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, в зависимости от количества деталей в серии. Таким образом, имея годовой выпуск продукции 350 штук/год, наше производство является мелкосерийное.

Базирование заготовки

010 Операция токарная (черновая)

Оборудование

Станок токарно-винторезный модели 16К20: Таблица 5



Таблица 5

количество скоростей	-	22
пределы оборотов двигателя	об/мин	12,5-1600
количество подач	-	42
предел чисел продольных подач	-	0,04-5,6
предел чисел поперечных подач	-	0,02-2,8
мощность электродвигателя главного движения	кВт	7/15

Приспособление

Центра вращающиеся по ГОСТу 8742-92.

Инструмент режущий

Резец токарный отрезной Т5К10, 32х20х170 мм, ГОСТ 18884-73 пластина твердый сплав Т5К10, резец проходной Т15К6 20х30х170 2102-0059, резец токарный проходной прямой (правые и левые) с пластиной из твердого сплава Т15К6, ГОСТ 18878.

Инструмент мерительный

Линейка металлическая по ГОСТу 427-80, пределы измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм.

Штангенциркуль ШЦ-I по ГОСТ 166-80, предел измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм.

4. Режимы резания

а) Первый переход. Точить деталь поверху начерно до Ш52 на длине l=370 мм; Rа=12,5 мкм.

1) Глубина резания для торцевой поверхности t = 5 мм.

2) Подача по справочнику sп = 0,45 мм/об.

3) Скорость резания v, м/мин.

,

где Сv=350 - Учитывает обрабатываемый материал и материал режущей части резца;

m = 0,2 xV=0,15 yV = 0,35 - показатели степеней;

Т = 60 - стойкость резца, мин;

Кv - скоростной коэффициент

,

где КПV =0,96 - состояние поставки заготовки;

КИV =0,65 - материал режущей части;

КМV =0,90 - обрабатываемый материала;

К=0,70 - коэффициент параметра резца;

Кг=0,97 - коэффициент параметра резца.

0,96·0,65·0,90·0,70·0,97=0,38

Все значения коэффициентов выбраны согласно рекомендации справочника.

м/мин.

4) Число оборотов шпинделя.

об/мин.

5) Частота вращения шпинделя по паспорту n=1000 об/мин.

6) Действительная скорость резания:

м/мин

7) Сила резания.

Рz=Срz·tхр·syp·vпр·кр,

где kр - коэффициент силовой

kp=k1·k2,

где k1=1,04 - обрабатываемый материал.

k2=0,89 - главный угол в плане

kp=1,04·0,89=0,93

Ср=3200 - обрабатываемый материал и материал режущей части

Ср=8250; Хр=1,0; Yр=0,75; u=1,1; qv=1,3; щр=0,2

Рz=3000·4,51,0·0,650,75·56,54-0,15·0,93=5424 Н

8) Эффективная мощность резания.

? Nст,

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

кВт;

NЭФ = 6,75 кВт 15 кВт = NCT.

9) Основное время на переход:

tо1=

где у1=0 - величина врезания инструмента:

l - основная длина обработки, l=180 мм;

y2 - величина перебега инструмента, y2=0 мм;

tо= мин.

б) Второй переход.

Точить деталь поверху до Ш49 мм на длине l=140 мм, Rа=12,5 мкм

Режим резания принимаем согласно первому перехода.

Основное время.

tо2= мин.

Штучное калькуляционное время:

Тштк=+,

где Тпз=120 - подготовительно-заключительное время на операцию;

Оперативное время.

tоп=Уtо+Уtв,

где Уtо - сумма основного времени, мин;

Уtо=tо1+tо2=0,82+0,31=1,13 мин

где Уtп=20 - вспомогательное время на операцию, мин;

tоп=1,13+20=21,13 мин

Тштк= +=28.6 мин

в) Третий переход.

Сверлить отв ш 14Н12 (^+0.18) мм на длину l=205 мм, Rа=12 мкм

tо3= мин

Операция сверлильная

Оборудование

Сверлильный вертикальный станок 2Н135 технические характеристики вынесены в приложении 2.

Инструмент режущий

1. Сверла с диаметрами: 10 мм ГОСТу 2692-92. Материал сверл быстрорежущая сталь. Стойкость сверл Т=45 мин. Геометрические параметры: 2f=116°; г=2°; щ=30°; б=2-5°.

Мерительный инструмент

1. Штангенциркуль ШЦ-I ГОСТ 166-80, пределы измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм.

Расчет режимов резания

а) Первый переход. Сверлить отверстие диаметром 10 мм на длине l = 24 мм, Rа=12,5 мкм.

1) Глубина резания t=0,5d=5 мм.

2) Подача по рекомендации s=0,25 мм/об

3) Подача по паспорту станка s=0,25 об/мин.

4) Скорость резания V=20 м/мин.

5) Обороты шпинделя.

об/мин.

6) Частота вращения шпинделя по паспорту n=630 об/мин.

7) Действительная скорость резания:

м/мин

8) Крутящий момент.

Ткр=см·Dдм·sqм·кр, (2.12)

где см - обрабатываемый материал и материал сверла взятый за эталон, см=0,345;

qм - показатель степени;

ум - показатель степени;

kмр - материал обрабатываемый, kмр=1,06.

Ткр=0,345·10І·0,250,8·1,06=12,1 Н·м

9) Мощность резания.



? [Nст], (2.5)

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

кВт;

NЭ =0,78 кВт 3 кВт = NCT.

10) Основное время на переход:

tо1=

где у1=3 - величина врезания инструмента:

l - основная длина обработки, l=24 мм;

y2 - величина перебега инструмента, y2=0 мм;

tо= мин.

Штучное калькуляционное время

Т_штк=+,

где Т_пз=50 - подготовительно-заключительное время на операцию

020 Операция фрезерная

Оборудование

Станок горизонтально-фрезерный X6132

Технические характеристики

Размер стола (Д х Ш), мм 1320х320

Промежуток х Ширина х Количество Т-образных пазов, мм х мм х шт. 18х3

Макс. вес заготовки, кг 500

Продольное перемещение, мм 700

Поперечное перемещение, мм 255

Вертикальное перемещение, мм 320

Диапазон продольной подачи, мм/мин 23.5~1180/18

Диапазон поперечной подачи, мм/мин 23.5~1180/1

Приспособления

Гидравлические призмы, ножи.

Инструмент режущий

Концевая фреза из быстрорежущей стали

Число режущих зубьев - 4.

Размеры: диаметр рабочей части - 10 мм

диаметр хвостовика - 10 мм

рабочая длина - 22 мм

общая длина - 72 мм.

Мерительный инструмент

Линейка металлическая ГОСТ 427-80, пределы измерения 0-40 мм, цена деления 1 мм.

Режимы резания

а) Первый переход. Фрезеровать деталь с двух сторон. Выдержать размер l=310 60 мм, Rа=6,3 мкм.

1) Глубина резания для торцевой поверхности t = 2 мм.

2) Подача sп = 0,12 мм/об.

3) Скорость резания v, м/мин.

, (2.1)

где Сv=330 - учитывает обрабатываемый материал и материал режущей части резца;

m = 0,2 xV=0,1 yV = 0,2

qv=0,2 - показатели степеней по справочнику

Т = 120 - стойкость резца, мин;

Кf=0,87 - главный угол в плане;

КN=0,90 - состояние поставки заготовки;

КM =0,77 - обрабатываемый материал;

Кu =0,65 - материал режущей части фрезы;

=120,8 м/мин

4) Частота вращения шпинделя.

,

где D - диаметр фрезы, D=10 мм

об/мин.

5) Частота вращения шпинделя по паспорту n=504 об/мин.

6) Действительная скорость резания:

v===126,6 м/мин

7) Минутная подача:

sм=sz·n·Z=0,12·10·504=604,8 мм/мин (2.3)

8) Минутная подача по паспорту Sмин=560 мм/мин

9) Действительная подача на зуб:



sz== = 0,06 мм/зуб

10) Сила резания.

Рz= (2.4)

где kp=1,31 - обрабатываемый материал.

Ср=8250; Хр=1,0; Yр=0,75; u=1,1; qv=1,3; щр=0,2

Рz==2235 Н

11) Усилие подачи.

Рх=0,3·Рz=0,3·2235=670,5 Н;

Рх=670,5 Н < 2400 Н = [Рх]

12) Эффективная мощность резания.

(2.5)

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

кВт;

NЭФ = 6,2 кВт 15 кВт = NCT.

13) Основное время на переход:

tо=



где у1 - величина врезания инструмента:

у1= (2.6)

у1==20 мм.

l - основная длина обработки, l=80 мм;

y2 - величина перебега инструмента, y2=5 мм;

tо= мин

015 Токарная чистовая

Оборудование

Станок токарно-винторезный модели 16К20ТС.

Техническую характеристику смотри в операции 010.

Инструмент режущий

Резец токарный проходной прямой, чистовой по ГОСТу 6743-93 тип 5, согласно рекомендации [3, стр. 164], материал режущей части Т15К6. Стойкость резца Т=60 мин; ВЧН=16Ч25 - сечение державки; f1=8; б=8 - задний угол; г =0 - передний угол; л = 0 - угол наклона лезвия; r = 2 мм - радиус при вершине резца; f=0,2 мм.

Инструмент мерительный

Линейка металлическая по ГОСТу 427-80, пределы измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм.

Штангенциркуль ШЦ-I по ГОСТ 166-80, предел измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм

Режимы резания

Штучное калькуляционное время



Тштк=+,

где Тпз=60 - подготовительно-заключительное время на операцию

Оперативное время.

tоп=Уtо+Уtв,

где Уtо - сумма основного времени, мин;

Уtо=tо1+tо2+tо3+tо4+tо5=1,13+1,8+0,9+0,71+0,1=4,64 мин

где Уt_в=24 - вспомогательное время на операцию, мин;

№	Переходы	t, мм	s, мм/об	n, об/мин	V, м/мин	t0, мин
1	А - Установить и снять деталь. Точить деталь поверху начисто ш50d11мм на длине l=55 мм, Rа=6,3 мкм	0,4	0,16	1000	110	0.15
2	Точить деталь по верху тонко до диаметра 48. На длине l=140 мм, Rа=6,3 мкм	0,1	0,08	1250	137,4	0.25

5. Назначение и устройство станочного приспособления

деталь технический ось заготовка

Рассмотрим спроектированное в рамках данной курсовой работы станочное приспособление (рисунок 2). Станочное приспособление предназначено для крепления заготовок устанавливаемых по наружному и внутреннему диаметру.

Предварительную настройку кулачков 15 на заданный размер производят перестановкой их по рифленой поверхности 14. Благодаря плоскому соединению тяги 11 с муфтой 13 кулачки могут самоустанавливаться, в результате чего достигается равномерность зажима заготовки. Привод пневматический.



Патрон трехкулачковый

Расчет приспособления

Исходными данными для расчета приспособления является сила резания и крутящий момент.

Расчет выполняем для операции 010 - токарная.

Силу резания = 1060,85 Н.

Главная составляющая силы резания Pz образует момент резания.

.

А момент трения Мтр определим по формуле:

.

Составляем уравнение моментов относительно оси x:

;

;

Составляем уравнение сил относительно оси x:

Откуда:

Наладка токарного станка

Наладка она включает в себя установку по операционной карте наладки заданных значений частоты вращения шпинделя и скорости подачи при перемещениях подвижных узлов станка (суппортов, столов и т.п.). С этой целью настраивают коробки скоростей и подач. Производят расстановку (или, при необходимости, проверку правильности расположения) электрических, гидравлических и пневматических упоров и преобразователей управления работой узлов, установку зажимных патронов и выверку правильности расположения режущего инструмента (настройки на размер) согласно операционному чертежу.

В процессе наладки и эксплуатации металлорежущих станков периодически осуществляют проверку их геометрической точности (например, биение шпинделя) на соответствие нормам, указанным в паспорте оборудования.

В процессе текущей наладки станка (подналадки) выполняют только ряд переходов, указанных выше (начиная с четвертого, кроме седьмого и восьмого). Время пуска оборудования в начале каждой смены должно составлять не более 0,5 ч.

Наладка фрезерного станка

Наладка фрезерного станка, осуществляют его подготовку к работе, которая состоит из проверки исправности и готовности станка к выполнению различных операций фрезерования. На холостом ходу проверяют выполнение станком команд по пуску и остановке электродвигателя, включение и выключение вращения шпинделя, включение и выключение механических подач стола.

Убедившись в исправности станка, приступают к его наладке. Методы наладки станков фрезерной группы рассмотрим на примере универсальных консольно-фрезерных станков с ручным управлением.

Наладка сверлильного станка

Перед началом работы на сверлильном станке необходимо произвести его наладку.

Под наладкой станка подразумеваются подготовительные работы по установке и выверке режущего инструмента и приспособлений для крепления обрабатываемых деталей, осмотр и пробный запуск станка, а также подбор и установка требуемого числа оборотов шпинделя и величины подачи инструмента, указанных в технологической карте или назначенных по специальным таблицам. В массовом и серийном производстве наладку станков обычно производят высококвалифицированные рабочие-наладчики, в мелкосерийном и индивидуальном - сами сверловщики.

Однако независимо от того, кто выполнял наладку станка, до начала работы станочник обязан осмотреть станок и опробовать его на холостом ходу. При этом следует проверить состояние шпинделя, который должен вращаться без биения и, так же как и стол станка, плавно перемещаться вверх и вниз.

При обнаружении каких-либо неисправностей станка следует сообщить о них мастеру или наладчику.

Размещено на Allbest.ru

...