Технологический процесс изготовления детали «Коромысло»

Министерство аграрной политики Украины.

Государственный комитет рыбного хозяйства Украины.

Керченский государственный морской технологический университет.

Кафедра: «Оборудование пищевых и рыбоперерабатывающих производств».

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.

по дисциплине: «Технологические основы машиностроения».

Руководитель проекта Мануилов В.В.

2012 г.

1. Описание детали.

2. Выбор вида заготовки и способа ее получения.

3. Анализ технологичности.

4. Выбор технологических баз.

5. Разработка технологического маршрута процесса.

6. Определение припусков и операционных размеров.

7. Расчёт режимов резания.

8. Нормирование технологического процесса.

9. Описание конструкции приспособления. Расчет приспособления.

10. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра.

1. Описание детали.

Коромысло — подвижная деталь в виде фасонного стержня или пластины с отверстиями или цапфами, совершающая неполный оборот вокруг неподвижной оси. Это, по существу, двуплечий рычаг, качающийся около средней оси. Входя в состав многих машин и механизмов (двигатели внутреннего сгорания, буровые станки, весы и т. д.), коромысло передает усилия присоединяемой к нему тяге, толкателю, клапану, шатуну и т. д. Коромысла изготовляют неравноплечими. Плечо, находящееся над клапаном, выполняют на 30—50% длиннее плеча, обращенного к штанге. Это позволяет получить необходимые перемещения клапана при малых перемещениях и ускорениях толкателя, а следовательно, снизить силы инерции, действующие в клапанном механизме.

В данном курсовом проекте рассмотрим разработку технологического процесса изготовления коромысла механизма газораспределения двигателя Д-50.

В коротком плече коромысла имеется резьбовое отверстие под регулировочный винт и канал для подвода масла к сферической поверхности штанги и винта. На другом плече коромысла имеется сферическая поверхность (боек коромысла), которая опирается на стержень клапана. В средней части выполнено гладкое отверстие под ось качения коромысла. От осевого смешения коромысло удерживается упорной шайбой и стопорным пружинным кольцом.

2. Выбор вида заготовки и способа ее получения.

Выбор способа получения заготовки зависит от служебного назначения и экономичности изготовления детали и оказывает существенное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность обработки .

Учитывая необходимое качество детали, требования к геометрическим размерам, шероховатости поверхностей, экономичность производства, специфику материала детали, его хорошие литейные свойства, жидкотекучесть и малую линейную усадку выбираем способ получения заготовки — литьё в оболочковую форму. Тип производства — серийное.

Литьё в оболочковые формы — способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в формах, состоящих из смеси песчаных зёрен (обычно кварцевых) и синтетического порошка (обычно фенолоформальдегидной смолы и пульвер-бакелита). Предпочтительно применение плакированных песчаных зёрен.

Данный способ получения заготовки предпочтителен, так как учитываются следующие факторы при получении детали «Коромысло»:

1) Расход формовочной смеси в 8−10 раз меньше, чем при литье в песчаные формы.

2) Твердение смеси непосредственно на модели обеспечивает высокую точность размеров. Применение мелкозернистых песков дает возможность получать формы с чистой и гладкой поверхностью. Припуски составляют 0.5−1.5 мм.

3) Возможность механизации и автоматизации труда.

3. Анализ технологичности.

заготовка коромысло двигатель припуск.

Технологичность изделия рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, определяющей ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Основная задача обеспечения технологичности конструкции изделия — достижение оптимальных трудовых, материальных, топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку, изготовление и монтаж вне производства. Отливку считают технологичной, если ее конструкция соответствует общим принципам обеспечения качества заготовок при литье и сложившимся конкретным производственным условиям. Высокое качество отливки обеспечивают: использование литейного сплава с высокой жидкотекучестью и оптимальная конфигурация отливки, благодаря чему возможно применение простой литейной формы, предусматривающей одновременное или направленное затвердевание сплава и свободное извлечение отливки (модели) из формы. В конструкции отливки необходимо также учитывать реальные производственные возможности: наличие определенного оборудования для подготовки сплава и формирования отливки при заданном объеме выпуска продукции. Конфигурация отливки проста, не требует сложной формы, литейный сплав обладает необходимыми литейными свойствами и можно сделать вывод, что деталь технологична.

4. Выбор технологических баз.

При выборе технологической базы для данной заготовки ориентируемся на принцип единства баз.

Принцип единства баз заключается в том, что в качестве технологических или измерительных баз на различных операциях технологического процесса используют одни и те же поверхности детали. Применение принципа единства баз позволяет исключить появление погрешностей обработки и сборки, связанных со сменой баз.

Исходя из принципа базирования целесообразно сначала провести обработку плоскость базирования детали, основание для установки, т.к. относительно данной плоскости происходит определение необходимых геометрических размеров. Технологическая база (установочная) — наружная поверхность диаметром 30 мм. Направляющую и опорную базы выбирают из условий удобства установки детали.

5. Маршрут обработки.

005 Заготовительная.

Заготовку получаем литьем .

010 Фрезерная.

Фрезеровать размер 30+Д мм.

Фрезеровать торцы поверхности Ш 18.

015 Сверлильная.

Сверление отверстия под резьбу М10, выдерживая размер 33,5± 0,3.

Сверление отверстия Ш 4,4…5,0 мм, выдерживая размер 18 ^+0,5_, угол 20⁰ на длину 30 мм.

020 Токарная Расточить диаметр Ш21Н9.

Снять фаски.

025 Токарная Нарезание резьбы. Нарезание происходит с помощью метчика. Режущая часть из быстрорежущей стали, хвостовиксталь 40Х.

030 Термическая. Закалить до HRC 49−57.

035 Промывочная.

Промыть деталь.

040 ОТК.

6. Определение припусков и операционных размеров Припуск — слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Минимальный припуск необходимый для обработки детали «Коромысло» определяем по формулам:

а) при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск):

2Z_min=2[(Rz+h)_i-1+.

б) при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск):

Z_min=(Rz+h)_i-1+.

где Rz _i-1 — высота неровностей профиля по десяти точкам на предшествующем переходе;

h_i-1 — глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой);

— суммарное отклонение расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе;

— погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Общие припуски Z_0max и Z_0min находят как сумму промежуточных припусков на обработку:

Z_0max=? Z_{i max};

Z_0min=? Z_{i min};

Припуск на обработку торцовых поверхностей Ш 30 фрезерованием:

— отклонение плоской поверхности отливки от плоскостности (коробление);

=.

где ,.

).

Rz =40 мкм; h_i-1 =160 мкм; = 110 мкм.

Z_min=40+160+30+110= 340 (мкм) Минимальный размер :

а) 30 — 0,18 = 29,82 (мм) б) 29,82+0,39 = 30,21 (мм) где 0,39 -допуск на размер 30 мм, соответствующий заданному квалитету .

Максимальный размер:

а) 29,82+0,18 = 30 (мм) б) 30,21 + 0,39 = 30,6 (мм) Максимальный припуск:

30,6 — 30 = 0,6 (мм) Наименьший припуск:

30,2- 29,8 = 0,4 (мм) Общий наибольший припуск:

Z_0max= 0,6 (мм) Общий наименьший припуск:

Z_0min= 0,4 (мм).

Припуск на обработку торцовых поверхностей Ш 18 фрезерованием:

— отклонение плоской поверхности отливки от плоскостности (коробление);

=.

где ,.

).

Rz =40 мкм; h_i-1 =160 мкм; = 100 мкм.

Z_min=40+160+30+100= 318 (мкм) Минимальный размер :

а) 14,5 — 0,13 = 14,37 (мм) б) 14,37+0,33 = 14,7 (мм) где 0,33 -допуск на размер 18 мм, соответствующий заданному квалитету.

Максимальный размер:

а) 14,37+0,13 = 14,5 (мм) б) 14,7 + 0,33 = 15,03 (мм) Максимальный припуск:

15,03 — 14,5 = 0,53 (мм) Минимальный припуск:

14,7- 14,4 = 0,3 (мм) Общий наибольший припуск:

Z_0max= 0,53 (мм) Общий наименьший припуск:

Z_0min= 0,3 (мм).

Припуск на нарезание резьбы :

Нарезания внутренней резьбы начинается с засверливания отверстия и снятия фаски для захода метчика. Диаметр отверстия в зависимости от шага резьбы подбирается по справочной таблице.

Припуск на обработку отверстия Ш 21H9:

Маршрут обработки: черновое и чистовое точение.

(мкм).

= 60 мкм ;

_r = K_y.

где _r — величина остаточных пространственных отклонений.

K_y — коэффициент уточнения.

_r1 = 211 0,05 = 10,55 (мкм).

2 Z_min =2(40+160+) = 2* 419 (мкм).

2 Z_min =2(20+20+) = 2* 100 (мкм) Минимальные размеры:

20,948+0,13=21,078 (мм).

21,078+0,21 = 21,288 (мм) Максимальные размеры:

20,948 +0,052 = 21 (мм).

21,948+0,13= 21,208 (мм).

21,288+0,21 = 21,498 (мм) Минимальные припуски:

21,078−20,948=0,130 (мкм).

21,288−21,078= 0,210(мкм) Максимальные припуски:

21,208 — 21= 0,208 (мм).

21,498−21,208 =0,290 (мм) Общий наибольший припуск:

Z_0max= 0,208+0,290=0,498 (мм) Общий наименьший припуск:

Z_0min= 0,130+0,210= 0,340 (мм).

7. Расчёт режимов резания Фрезерование Выбираем горизонтально-фрезерный станок 6Н80, его характеристики:

Размеры рабочей поверхности стола, мм…200*800.

Расстояние от оси шпинделя:

до стола…20−320.

до хобота…123.

Наибольшее расстояние оси вертикальных направляющих до задней кромки стола…240.

Количество Т-образных пазов…3.

Ширина Т-образного паза…14А₃.

Наибольшие:

угол поворота стола в градусах…±45.

перемещение стола:

продольное…500.

поперечное…160.

вертикальное…300.

Конус Морзе отверстия шпинделя ГОСТ 836–62…2.

Число ступеней шпинделя …12.

Число ступеней подач стола…12.

Подача стола:

продольная …25−1120.

поперечная…18−800.

вертикальная …9−400.

Мощность главного электродвигателя в кВт…3.

Габаритные размеры, мм:

длина … …1360.

ширина …1860.

высота …1530.

Масса в кг …1150.

В качестве режущего инструмента принимается цилиндрическая фреза из быстрорежущей стали L=50 мм, материал режущей части Т15К6.

Подача при фрезеровании цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали при мощности станка до 5 кВт, средней жесткости СПИД, для стали 0,08−0,12 мм на один зуб.

Глубина фрезерования принимается равной припуску на механическую обработку. Для чернового фрезерования после литья в и длине обрабатываемого участка 30 мм припуск равен 0,5 мм. Для поверхности диаметром 18 — припуск (глубина резания) 0,4 мм.

Sz =0,12.

=390.

=0,17.

=0,19.

=0,28.

=0,05.

=0,1 =0,33.

=0,84.

V=295 м/мин Число оборотов фрезы:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по данным станка: n_ф=2100 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время.

где.

i — количество проходов;

Сила резания:

Значение коэффициента и показателей степени в формуле определения силы резания при фрезеровании.). Для стали.

=101.

=0,88.

=0,75.

=1.

q=0,87.

=0.

=628 Н Мощность резания:

кВт Фрезерование поверхности диаметром 18 мм.

V=215 м/мин Число оборотов фрезы:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по данным станка: n_ф=1700 об/мин;

м/мин;

Определим машинное время Сила резания:

=629 Н.

Мощность резания:

кВт Растачивание отверстия Выбираем станок горизонтально-расточной 2654.

Тип компоновки станка… Б Размеры рабочей поверхности стола (ширина*длина) …1600*2000.

Диаметр выдвижного шпинделя…150.

Конус отверстия шпинделя… метрический 80.

Перемещения:

выдвижного шпинделя продольное …1240.

радиального суппорта …240.

стола:

поперечное …1800.

передней стойки:

продольное…1800.

планшайбы …3,75−192.

Подача в мм/мин:

выдвижного шпинделя …2−150.

шпиндельной бабки…1−750.

Выбор резца и его параметров:

Резец расточной державочный с пластиной из твердого сплава. ГОСТ 9795–84.

t — глубина резания, t=0,42/2 мм;

Подача S=0,06…0,12 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из середины диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,1 мм/об.

По справочным данным выбираем скорость V= 120 мм/мин Число оборотов:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=1800 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

мм/мин;

Определим машинное время.

где.

L=l₁+l₂+l,.

l₁ — величина врезания, l₁=t/tgц=2,76/tg95°=0,25 мм;

l₂ — величина перебега, l₂=1…3мм;

l=30мм — длина точения;

i — количество проходов;

Определение сил резания.

где.

— постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

=204; = 1; = 0,75; = 0; = 0,75; = 1,08; = 1,25; = 1.

= 0,751,081,251=1,01.

P_z =.

Определение мощности резания СВЕРЛИЛЬНАЯ ОПЕРАЦИЯ Выбираем радиально сверлильный станок 2Е52:

Наибольший условный диаметр сверления …25.

Диаметр круга, описываемого при вращении рукава его концом …1120.

Расстояния:

от торца шпинделя до поверхности стола …325−852.

от торца шпинделя до поверхности фундаментной плиты …0−900.

от пси шпинделя до стойки (вылет шпинделя)…500.

Наибольшие вертикальное перемещение рукава по колонне…890.

Конус Морзе отверстия шпинделя …3.

Число ступеней оборотов шпинделя …8.

Число оборотов шпинделя в минуту …45−2000.

Число ступеней механических подач шпинделя …9.

Мощность главного электродвигателя в кВт…3,2.

Габаритные размеры:

длина …1130.

ширина …805.

высота …2290.

Вес в кг…980.

1) Сверление отверстия Ш8,5 мм.

2) 1 Сверление отверстия Ш5мм Сверла выбираем спиральные, оснащенные пластинками из твердого сплава (ВК15), для сверления стали с коническим хвостиком. ГОСТ 22 736–77 и ТУ 2−035−636 — 78. Диметр свёрл d =530мм, длина рабочей части 60 125 мм, общая длина сверла140 275мм, конус Морзе № 1−4. Угол наклона канавок 10−45⁰.

Для сверления диаметров до 12 мм.

=7⁰.

=118±3⁰.

=16±3⁰.

Из стандартного ряда выбираем диаметры сверл.

1 Сверло Ш4,8 мм для сверления Ш5мм.

2 Сверло Ш8,3 мм для сверления Ш8,5 мм Глубина резания равна половине диаметра сверла t=0,5D=4,25 мм.

1) Режим резания для сверления отверстия Ш8,5 мм.

=3,5.

=0,5.

=0,45.

=0,12.

Т=30 мин.

=1,4.

м/мин об/мин Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=950 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время.

где.

i — количество проходов;

Крутящий момент и осевую силу при сверлении определяем по следующим формулам:

=0,041.

=2,0.

=0,7.

=143.

=1,0.

=0,7.

М=9,4 Н*м Р=3857 Н*м Определение мощности резания.

2) Режим резания для свеления отверстия Ш5мм.

S=0,2−0,25 мм/об; T=40.

м/мин об/мин Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=650 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время.

где.

i — количество проходов;

Крутящий момент и осевую сила:

М=4,6 Н*м Р=3244 Н*м Определение мощности резания Нарезание резьбы Нарезание происходит с помощью метчика. Режущая часть из быстрорежущей стали, хвостовиксталь 40Х. Машинно-ручной ГОСТ 3266–81.

Расчёт скорости резания:

=64,8.

=1,2.

=0,5.

=0,9.

Т=90 мин.

V=15 м/мин об/мин Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=450 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время.

где.

i — количество проходов;

=0,027.

=1,4.

=1,5.

=1,4.

P=1 — шаг резьбы М=10 Н*м Определение мощности резания.

8. Нормирование технологического процесса В процессе расчётов режимов резания для каждой операции было определено машинное время То.

Время на выполнение операции равно:

где Твсп — вспомогательное время, Твсп=10−15%То;

Тобс — время обслуживания станка, Тобс=3−5%То;

Тпер — время перерывов, Тпер=3−5%То.

Кроме того, определяется оперативное время Топер,.

Топер=То+Твсп.

9. Описание конструкции приспособления. Расчет приспособления Так как фиксация заготовки осуществляется наружной поверхностью вращения то в качестве приспособления выбираем призму. Данное приспособление подходит как для выполнения операций сверления, фрезерования, токарной. В момент начала обработки, когда необходимо обеспечить надежный прижим, на заготовку действует момент резания М, стремящийся повернуть заготовку вокруг ее оси, и осевая сила подачи инструмента, прижимающая заготовку к опорной поверхности.

Определим силу зажима:

P_з=2KM/[D_з(f₁+f₂/sin0,5б)].

где M — крутящий момент;

K — коэффициент запаса;

f₁, f₂ — коэффициенты трения;

D_з — диаметр заготовки;

K= K₀ *K₁* K₂* K₃* K₄* K₅* K₆*.

K₀=1,5; K₁=1; K₂=1; K₃=1,2; K₄=1,3; K₅=1,2; K₆=1,5.

K=4,2.

f₁,=0,7.

f₂= 0,2.

P_з=2*4,2*9,4/[0,03_з(0,7+0,2/sin0,5*90)] = 2047 H.

10. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра По ГОСТ 25 437–82 определяются предельные отклонения отверстия 21H9: ES=+52 мкм;EI=0;

2. В соответствии с ГОСТом 24 853−81 строятся схемы расположения полей допусков калибров относительно границ расположения поля допуска отверстия. Из этого же стандарта определяются следующие величины:

Ндопуски на изготовление калибра пробки;

Z — отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра пробки; У — допустимый выход размера изношенного проходного калибра (пробки) за границу поля допуска; а также допуски на форму калибров:

Н=4 мкм;

У= 0 мкм;

Z= 9 мкм.

Р-ПРmax=D-EI+Z+H/2=21−0+0,009+0,004/2=21,011 мм;

Р-ПРmin=D+EI+Z-H/2=120+0+0,009−0,004/2=21,007 мм;

Р-ПРизн=D+EI-У=120+0−0=21 мм;

Р-ПРисп=(Р-ПРmax)_-H=120,011_-0.004 мм;

Р-НЕmax=D+ES+H/2=21+0,052+0,004/2=21,054 мм;

Р-НЕmin=D+ES-H/2=21+0,052−0,004/2=21,05 мм;

Р-НЕисп=(Р-НЕmax)_-H=21,054_-0.004 мм.

1. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К Мещерякова Справочник технолога-машиностроителя.- М.: Машиностроение, 1985. т.1, 665 с.

2. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова Справочник технолога-машиностроителя.- М.: Машиностроение, 1985. т.2, 496 с.

3. Козловский Ю. Г., Кардаш В. Ф. Аннотированные чертежи деталей машин.- Киев. ГИИО: Высшая школа, 1987. 224с.

4. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения.- Минск: Высшая школа, 1983. 256 с.

5. Справочник инструментальщика. Под ред. И. А. Ординарцева. -Л: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1987;846 с.

6. Сушков О. Д., Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» Керчь, КГМТУ, 2009 — 59 стр.;