Технологический процесс изготовления вала

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект представляет собой расчетно-графическую работу. В пояснительной записке представлен проект технологического процесса, основные расчеты по выбору заготовки, режимов резания, экономического обоснования выбранного варианта. В графической части спроектирован план обработки, деталь, заготовка для её изготовления, технологические наладки. Приложение представляет собой сбор основный технологических документов, необходимых для обеспечения технологического процесса.

Графическая часть: 3 листа. Пояснительная записка: 26 листов. Приложение: 5 листов.

При современном росте технического прогресса происходит постоянное совершенствовании технологии производства, появляется огромное количество модификаций и модернизаций изделий, инструмента, оснастки. Для однотипных деталей разработаны системы, стандарты, группы, но даже для их изготовления необходимо установить определённый порядок, так называемый технологический процесс, в котором указываются все способы и состояния физического и химического изменения, выбор оборудования, оснастки, инструмента.

Цель: спроектировать технологический процесс.

Для достижения этой цели необходимо решить несколько задач:

Выполнить выбор типа производства и стратегии разработки технологического процесса.

Спроектировать и выбрать оптимальный вариант получения заготовки.

Разработка технологического процесса и схем базирования.

Выбор средств технологического оснащения.

Расчет припусков на обработку.

Проектирование технологических операций.

1. Анализ исходных данных.

Деталь — вал — предоставляет собой тело вращения для передачи крутящего момента.

1.1 Анализ служебного назначения и условия работы детали

Данный вал является выходным звеном в редукторе с соосным расположением быстроходного и тихоходного валов. Он испытывает нагрузки на изгиб и кручение. Данная деталь работает в условиях циклических нагрузок, вне агрессивных средах, поэтому ее изнашивание в процессе работы происходит медленно. Данная деталь выполнена из стали 45. Химический состав и механические свойства

1.2 Систематизация поверхностей детали

Для облегчения присваиваем поверхностям свой номер, который в дальнейшем останется неизменным.

Таблица 1.1

Эскиз детали и расположение поверхностей представлены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1

1.3 Анализ технологичности детали

Деталь — вал — изготовлен из стали 45 и проходит термическую обработку. Последние обстоятельство имеет большое значение в отношении коробления, возможных при нагревании и охлаждении детали.

Внутренние напряжения изменяют форму и размеры детали. Можно предположить обработку с бережными условиями резания, но это приведет к резкому увеличению времени на изготовление детали, что при большой партии выпускаемой продукции недопустимо. То есть можно сказать другими словами, что затраты не оправдывают результат. А положительным моментом было бы предположить использования способа снятия внутренних напряжений при термической обработке. Затраты на покупку нового оборудования, изготовление оснастки, внедрение технологии окупаются быстрее чем больше партия изготовляемых деталей. Но окончательный вывод можно сделать только после экономического расчета.

1.4 Формирование задания проекта.

В данном проекте предполагается решить ряд поставленных задач:

1. Выбор типа производства и стратегии разработки технологического процесса

2. Выбор и проектирование заготовки

3. Разработка технологического процесса и схем базирования

4. Выбор средств технологического оснащения

5. Расчет припусков на обработку

6. Проектирование технологических операций

2. Определение типа производства и выбор стратегии разработки технологического процесса

2.1 Определение типа производства

Учитывая годовой выпуск деталей и ориентировочную массу детали определяемся с типом производства — крупносерийное, приближено к массовому. Поэтому в спорных вопросах будем подразумевать, что производство массовое.

2.2 Выбор стратегии разработки технологического процесса

Вид стратегии — циклический, гибкий.

Форма организации технологического процесса — переменно-поточная Повторяемость изделий — периодичное

3. Выбор метода получения заготовки

3.1 Параметры детали

Определяем объём и массу вала.

— масса, гр.; где = 7,85 гр./см³

— объём, см³.

Таблица 3.1 — Параметры детали

3.2 Отливка

Определяем способ литья — в кокиль, класс точности — 9, ряд припусков — 3, допуски на размеры, основные параметры:

Таблица 3.2 — Параметры отливки

Коэффициент использования металла:

70,9%

3.3 Штамповка

Определяем припуски и основные параметры штамповки:

Таблица 3.3 — Параметры штамповки

Объём штамповки:

708 см³

V_ш = 680 см³, — объём штамповки (расчетный)

V_у = 7 см³, — объём угара, 1(%)

V_о = 34 см³, — объём облоя, 5(%)

Коэффициент использования металла:

77,5%

3.4 Экономический эффект

Себестоимость.

С_заг — стоимость 1 кг заготовки

0,27 руб/кг — стоимость механической обработки, отнесенная на 1 кг срезаемой стружки С_с = 0,188 руб/кг, — текущие затраты на 1 кг стружки, С_к = 0,566 руб/кг, — капитальные затраты на 1 кг стружки, Е_н = 0,15 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

С_отх = 0,14 руб/кг, — стоимость 1 кг отходов

Q — масса заготовки,

q — масса детали

Отливка

0,62 руб/кг С_отл = 0,29 руб/кг, — базовая стоимость 1 кг отливок в песчаные формы К_т = 1,03 — коэффициент класса точности К_с = 1,2 — коэффициент группы сложности отливки К_в = 0,93 — коэффициент массы К_н = 2,4 — коэффициент марки материала К_п = 0,77 — коэффициент объёма производства

3,98 руб/кг

Штамповка

0,34 руб/кг С_отл = 0,315 руб/кг, — базовая стоимость 1 кг штамповки К_т = 1 — коэффициент класса точности К_с = 1,27 — коэффициент группы сложности отливки К_в = 1,14 — коэффициент массы К_н = 0,74 — коэффициент марки материала К_п = 1 — коэффициент объёма производства

2,04 руб/кг Экономический эффект:

96 858 руб.

Вывод: целесообразнее принять способ штамповки для изготовления данной заготовки.

4. Разработка технологического маршрута и схем базирования

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали.

Подготовка баз для механической обработки происходит на заготовительной операции.

На всех операциях технологического процесса изготовления вала требуется точное базирование заготовки в осевом направлении. Это во многом обеспечивается применением самоцентрирующих зажимных приспособлений, а также рациональным выбором диаметральных и осевых баз.

В качестве черновых технологических баз, используемых при первой установке заготовки, выбираем цилиндрическую поверхность 10.

4.1 Назначение технологических баз

Чистовыми технологическими базами при предварительной обработке, служат:

— скрытая технологическая база — ось поверхности 18, реализуемая при установке заготовки поверхностью 10 в самоцентрирующем устройстве;

— явная базаторец 1, реализуемая при его контакте с установочными элементами приспособления.

Окончательную обработку торцов 2 и 4, цилиндрических поверхностей 10 и 11 следует вести с использованием в качестве технологических баз:

— скрытой базы — ось 18

— явных реальных баз — цилиндрических поверхностей 10 и 13

Выбранные технологические базы обеспечивают требование взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и торцов, так как выполняется принцип единства баз.

4.2 Разработка маршрута обработки поверхностей

Таблица 4.1

Т — токарная ТО — термическая обработка Тч — токарная чистовая Цп — центровочно-подрезная Ш — шлифовальная Шф — шпоночно-фрезерная Шч — шлифовальная чистовая

4.3 Разработка технологического маршрута изготовления детали

Таблица 4.2

вал технологический процесс штамповка

План изготовления детали.

План обработки детали представлен в приложении № 1.

5. Выбор средств технологического оснащения

Выбор оборудования.

Так как производство массовое, то в качестве оборудования выбираем специальные и специализированные станки. Результаты выбора станков представлены в таблице 5.1.

Выбор оснастки.

Под технологической оснасткой понимают станочные приспособления (приспособления для установки, закрепления, а при необходимости и для совершения в процессе обработки обрабатываемой детали различных движений), режущий и мерительный инструмент.

Результаты выбора технологической оснастки приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1

6. Расчет припусков на обработку

Рассчитаем припуски на одну поверхность аналитически, на остальные поверхности определяются по таблицам.

Рассчитаем припуски на цилиндрическую поверхность 11 — диаметр под посадку подшипника качения 55k6.

Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

7. Проектирование технологических операций

Операция 10. Токарная черновая.

Расчет режимов резания.

Структура операций (последовательность переходов)

Переход 1: Обточить предварительно цилиндрические поверхности 9, 11, 12, 13 и торцы 3, 4, 5, 6.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, резец токарный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин.

Расчет элементов режимов обработки

— Скорость резания:

105,2 м/мин, где С_v = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

t = 1,5 мм — глубина резания;

s = 0,7 об/мин — подача;

0,64 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_uv = 0,8, K_ov = 0,65 ,

— Определяем длину пути резания:

218 мм — длина рабочего хода, где

l = 200 мм — длина обрабатываемой поверхности;

= 2 мм — величина врезания;

y = 2 мм — величина перебега;

— Частота вращения заготовки:

465 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,67 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,24 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,91 мин

Операция 15. Токарная черновая.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Обточить предварительно цилиндрические поверхности 8 и 10 и торец 2.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, резец токарный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин.

Расчет элементов режимов обработки

— Скорость резания:

105,2 м/мин, где С_v = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

t = 1,5 мм — глубина резания;

s = 0,7 об/мин — подача;

0,64 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_uv = 0,8, K_ov = 0,65

— Определяем длину пути резания:

53 мм — длина рабочего хода, где

l = 40 мм — длина обрабатываемой поверхности;

= 2 мм — величина врезания;

y = 2 мм — величина перебега;

— Частота вращения заготовки:

465 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,16 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,06 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,22 мин

Операция 20. Токарная чистовая.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Обточить цилиндрические поверхности 9, 11, 12, 13 и торцы 3, 4, 5, 6.

Выбор режущих инструментов

Расчет элементов режимов обработки

— Скорость резания:

360,4 м/мин, где С_v = 420, x = 0,15, y = 0,2, m = 0,2 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

t = 0,4 мм — глубина резания;

s = 0,2 об/мин — подача;

1,23 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_uv = 1, K_ov = 1 ,

— Определяем длину пути резания:

212 мм — длина рабочего хода, где

l = 200 мм — длина обрабатываемой поверхности;

= 2 мм — величина врезания;

y = 2 мм — величина перебега;

— Частота вращения заготовки:

1912 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,55 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,20 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,75 мин

Операция 25. Токарная чистовая.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Обточить цилиндрическую поверхность 10 и торец 2.

Выбор режущих инструментов

Расчет элементов режимов обработки

— Скорость резания:

360,4 м/мин, где С_v = 420, x = 0,15, y = 0,2, m = 0,2 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

t = 0,4 мм — глубина резания;

s = 0,2 об/мин — подача;

1,23 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_uv = 1, K_ov = 1 ,

— Определяем длину пути резания:

34 мм — длина рабочего хода, где

l = 30 мм — длина обрабатываемой поверхности;

= 2 мм — величина врезания;

y = 2 мм — величина перебега;

— Частота вращения заготовки:

2086 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,08 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,03 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,11 мин

Операция 30. Шпоночно-фрезерная.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: фрезеровать поверхности 14, 15 паза 18×50 мм

Переход 2: фрезеровать поверхности 16, 17 паза 14×56 мм.

Выбор режущих инструментов

Принимаем фрезу шпоночную: 14 мм и 18 мм, Р6М5

Расчет элементов режимов обработки:

Переход 1:

— Скорость резания:

6,0 м/мин, где С_v = 12, x = 0,3, y = 0,25, m = 0,26, q = 0,3, u = 0, p = 0 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

B = D = 18 мм — ширина фрезерования;

t = 1,5 мм — глубина резания;

z = 2 — количество зубьев;

s = 0,08 об/мин — подача;

0,37 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_nv = 1, K_uv = 0,3 ,

— Определяем длину пути резания:

34 мм — длина рабочего хода,

— Частота вращения инструмента:

400 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

3,14 мин, где

i = 3 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 1,60 мин

— Штучное время:

Т_шт = 4,74 мин

Переход 2:

— Скорость резания:

5,6 м/мин, где С_v = 12, x = 0,3, y = 0,25, m = 0,26, q = 0,3, u = 0, p = 0 — коэффициенты;

Т = 60 мин — стойкость инструмента;

B = D = 14 мм — ширина фрезерования;

t = 1,5 мм — глубина резания;

z = 2 — количество зубьев;

s = 0,08 об/мин — подача;

0,37 — поправочный коэффициент,

K_mv = 1,2, K_nv = 1, K_uv = 0,3 ,

— Определяем длину пути резания:

44 мм — длина рабочего хода,

— Частота вращения инструмента:

400 об/мин

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

4,08 мин, где

i = 3 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 2,08 мин

— Штучное время:

Т_шт = 6,16 мин

Операция 40. Шлифовальная.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Шлифовать цилиндрические поверхности 9, 11, 13 и торцы 3, 4, 6.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, шлифовальный круг ПВ300×127×50, материал ЭБ40С1К

Расчет элементов режимов обработки

Основные элементы режима резания при шлифовании ограничиваются окружной скоростью рабочего круга, которая обычно является максимальной допустимой прочностью круга. В основном эти значения табличные и их изменения связаны в основном с частными случаями.

v_k = 35 м/сек — окружная скорость рабочего круга

v_д = 15 м/минскорость движения детали

t = 0,02 мм — глубина шлифования;

25 мм/мин — подача;

B = 50 мм — ширина шлифовального круга;

L_р.х = 148 мм — длина рабочего хода

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

5,90 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 3,25 мин

— Штучное время:

Т_шт = 9,15 мин

Операция 45. Шлифовальная.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Шлифовать цилиндрическую поверхность 10 и торец 2.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, шлифовальный круг ПВ300×127×50, материал ЭБ40С1К

Расчет элементов режимов обработки

v_k = 35 м/сек — окружная скорость рабочего круга

v_д = 15 м/минскорость движения детали

t = 0,02 мм — глубина шлифования;

25 мм/мин — подача;

B = 50 мм — ширина шлифовального круга;

L_р.х = 5 мм — длина рабочего хода

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,20 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,11 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,31 мин

Операция 50. Шлифовальная чистовая.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Шлифовать цилиндрическую поверхность 11.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, шлифовальный круг ПВ300×127×50, материал ЭБ16С2К

Расчет элементов режимов обработки

v_k = 35 м/сек — окружная скорость рабочего круга

v_д = 30 м/минскорость движения детали

t = 0,01 мм — глубина шлифования;

15 мм/мин — подача;

B = 50 мм — ширина шлифовального круга;

L_р.х = 10 мм — длина рабочего хода

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,67 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,37 мин

— Штучное время:

Т_шт = 1,03 мин

Операция 55. Шлифовальная чистовая.

Расчет режимов резания.

Структура операций

Переход 1: Шлифовать цилиндрическую поверхность 10.

Выбор режущих инструментов

Принимаем, шлифовальный круг ПВ300×127×50, материал ЭБ16С2К

Расчет элементов режимов обработки

v_k = 35 м/сек — окружная скорость рабочего круга

v_д = 30 м/минскорость движения детали

t = 0,01 мм — глубина шлифования;

15 мм/мин — подача;

B = 50 мм — ширина шлифовального круга;

L_р.х = 5 мм — длина рабочего хода

Нормирование

— Основное (технологическое) время:

0,33 мин, где

i = 1 — количество проходов;

— Вспомогательное время и время потерь принимаем:

Т_пзв = 0,18 мин

— Штучное время:

Т_шт = 0,52 мин

Заключение

В результате проделанной работы получен технологический процесс изготовления детали — вал.

Так же приобретены навыки обращения с технической литературой, использование справочников. Определен тип производства. Выполнен подбор оборудования, оснастки, инструмента. Рассчитаны режимы резания и нормы времени на операции. Составлены технологические карты, план обработки, спроектирована заготовка.

1. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск, «Вышейш. школа», 1975.

2. Конспект по предмету «технология машиностроения».

3. Анурьев В. И. / Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1 — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980. — 728 с., ил.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Изд. 3-е перераб. Том 1. Под ред. канд. техн. наук А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М., «Машиностроение», 1972. 694 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Изд. 3-е переработанное. Том 2. Под ред. Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн. наук проф. А. Н. Малова. М., «Машиностроение», 1972. стр. 568.

6. Режущий и вспомогательный инструмент. Справочник. Изд. 2-е, переработ. и доп. Шатин В. П. и Денисов П. С. М., «Машиностроение». 1968

7. М. А. Ансеров / Приспособления для металлорежущих станков. Изд. 4-е, исправ. и доп. Под ред. Н. Г. Гутнер Л., «Машиностроение» 1975 г.