Технология изготовления вала с подборкой оборудования

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен анализ технологичности конструкции детали, выбор получения заготовки, определен тип производства, разработана маршрутная технология изготовления заданной детали, рассчитаны припуски и назначены режимы резания, рассчитаны технические нормы времени, спроектировано специальное приспособление для сверления отверстия.
Выполнены чертежи детали и наладок. Спроектирован технологический процесс механической обработки детали – «Вал».

...

Содержание


Аннотация 4
Введение 5
1. Технологическая часть 6
1.1 Описание детали 6
1.2 Материал детали и ее свойства 6
1.3 Служебное назначение и условия работы детали 9
1.4 Анализ технологичности детали 10
1.5 Характеристика заданного типа производства 12
1.6 Обоснование выбора метода поучения заготовки 14
1.6.1 Расчет себестоимости изготовления. 15
1.7 Расчет припусков и межоперационных размеров на две операции 16
1.8 Разработка технологического расчета и схем базирования 18
1.9 Составление плана обработки ( оборудование, приспособление ,режущий и мерительный инструмент) 20
1.10 Разработка технологического процесса 23
1.11 Расчет режимов резания и норм времени на разнохарактерные операции 26
1.11.2. Назначаем режим резания. 26
1.11.2.1. Определяем глубину резания. 26
1.11.4 Назначаем режим резания для фрезерования шпоночного паза В=14 мм. 30
1.12 Производственная санитария и техника безопасности на данном производстве 33
1.13 Конструкторская часть 34


1.14 Описание работы и обоснование конструкции станочного приспособления. Расчет приспособления. 35
1.14.1 Точность размеров. 35
1.14.2 Выяснение количественных и качественных данных о заготовке, поступающей на операцию. 36
1.14.3Составление перечня реализуемых функций 36
1.14.4 Выбор главной базовой (установочной) поверхности. 36
1.14.5 Анализ взаимодействия силовых полей с позиций 38
уравновешенности системы: режущий инструмент – заготовка – 38
приспособление – станок. 38
1.15 Описание работы и расчет измерительного инструмента 39
2.Заключение 40
Список использованной литературы 41

Аннотация
Данный курсовой проект содержит 41 страницу пояснительной записки, 2 рисунка , 5 таблиц, операционные карты , карты эскизов и наладочные карты. Чертеж приспособления, чертеж детали, чертеж заготовки.
Введение

Совокупность методов и приемов изготовления машин, выработанных в течение длительного времени и используемых в определенной области. Поэтому возникают такие понятия: технология обработки давлением, литья, сварки, сборки машин. Все эти области производства относятся к технологии машиностроения охватывающей все этапы процесса изготовления машинной продукции.
Однако под “технологией машиностроения” принято понимать научную дисциплину, изучающую процессы металлической обработки деталей и сборки машин и попутно затрачивающую вопросы выбора заготовки и методы их изготовления. В процессе технической обработки деталей машин возникает большое количество простейших вопросов, связанных с необходимостью выполнения технических требований, поставленными конструкторами перед изготовителями.
Эти обстоятельства объясняет развитие “технологии машиностроения“ как научной дисциплиной в первую очередь в направлении изучения вопросов технологии металлической обработки и сборки, в наибольшей мере влияющие на производственную деятельность предприятия.
В данной курсовой работе подробно изложена технология изготовления вала с подборкой оборудования, режущего инструмента. Учтены нормы времени на обработку.

 

1.6 Обоснование выбора метода поучения заготовкиПоскольку данная деталь производится из стали марки 45 и имеет в сечении окружность, то можно предложить два варианта получения заготовкиПрокат диаметром 110мм и длиной 266ммШтампованная поковка.Для того чтобы выбрать целесообразный вариант, необходим экономический расчёт этих двух методов.1.6.1 Расчет себестоимости изготовления.Расчет стоимости штамповки определяется по формуле:где:- базовая стоимость поковки (373 руб. за тонну);- масса заготовки ; -масса детали- коэффициент, зависящий от точности штамповки (нормальная точность);- коэффициент, зависящий от марки материала штамповки (Ст.45);-коэффициент сложности штамповки (3 группа сложности);-коэффициент, зависящий от материала штамповки (Ст.45);-коэффициент, зависящий от серийности производства. –цена стружкиРасчет стоимости проката определяется по формуле:Где: М-затраты на материал заготовки.Где S- базовая стоимость поковки (75 руб. за тонну);- технологическая себестоимость операций.- приведённые затраты на рабочем месте (25 руб/ч)-Штучное калькуляционное время выполнения заготовительной операции.Вывод: более выгодным способом получения заготовки является штамповка.1.7 Расчет припусков и межоперационных размеров на две операцииРассчитаем припуск на поверхность диаметром 60h6+0-0,019 .Данная поверхность до окончательного размера проходит через следующий ряд операций:Токарная (черновая);Токарная (чистовая);Шлифование.Отклонение расположения поверхностей заготовки при обработке в центрах рассчитываем по формуле:∆Σ=∆Σk2+Δy2, (1.7.1)где ΔΣk- общее отклонение оси от прямой,Δy - смещение оси в результате погрешности центров.ΔΣk=2∙∆k∙lk, (1.7.2)где ∆k - удельная кривизна сортамента, ∆k=2,5 мкм/мм; lk – длина обрабатываемой детали.ΔΣk=2∙2,5∙905=4525 мкмΔy=0,25∙T2+1, (1.7.3)где T – допуск на заготовку. Т. к. заготовкой является штамповка, T=2,8 мм.Δy=0,25∙2,82+1=0,74 мм∆Σ=45252+7402=4585 мкмВеличина остаточных пространственных отклонений определяется по формуле:Δr=Ky∙∆i-1, (1.7.4)где ∆i-1 - пространственные отклонения, полученные на предшествующем переходе, Ky - коэффициент уточнения, для черновой обработки Ky=0,06,для чистовой обработки Ky=0,04.Остаточные пространственные отклонения для черновой обработки:Δr=0,06∙4585=275 мкмОстаточные пространственные отклонения для чистовой обработки:Δr=0,04∙275=11 мкмМинимальные припуски на диаметральные размеры для каждого перехода рассчитывается по формуле:2Zimin=2∙Rzi-1+hi-1+∆i-1, (1.7.5)где Rz – высота неровностей поверхности;h – глубина дефектного слоя; ∆ - суммарные отклонения расположения поверхности.а) черновое точение:2Zimin=2∙160+250+4585=9990 мкмб) чистовое точение:2Zimin=2∙50+50+275=750 мкмв) шлифование однократное:2Zimin=2∙25+25+11=122 мкмРасчет наименьших размеров по технологическим переходам начинаем с наименьшего (наибольшего) размера детали по конструкторскому чертежу и производим по зависимости:di+1=di+Zimin (1.7.6)а) чистовое точение:59,981+0,122=60,103 ммб) черновое точение:60,103+0,750=60,853 ммв) заготовка:60,853+9,990=70,843 ммПрипуски для подрезания торцов выбираются из табл. 7.28 (с. 178) [5] и равны 1,3 мм.1.8 Разработка технологического расчета и схем базированияСогласно чертежу и техническим требованиям на изготовление детали обработке подлежат следующие поверхности (рис. 1):Рис. 1. Поверхности заготовки.1 и 2 центровое отверстие; 16,17,18,19,20,21 - торцы; 22,23,24,25,26,27,28,29 - наружная цилиндрическая поверхность, 5,6,8,9,10,11,12 фаски, 7,15 отверстие, 13,14 шпоночный паз, 3,4 – метрическая резьба.Для облегчения базирования заготовки при токарной обработке используем искусственную технологическую базу - центровые отверстия 1,2 которые оставшись после окончательной обработки детали не будет оказывать существенного влияния на конструкцию детали.Назначим виды механической обработки и базовые поверхности с учетом шероховатости поверхности. Результаты сведем в таблицу 3.Таблица 3№Название поверхностиВид обработкиНомера базовыхпов-тейПримечание1,2Центровое отверстиеЗацентровка25,23Лишение 6 степеней свободы21,16ТорецФрезерование черновое25,23Лишение 6 степеней свободы5,6,8,9,10,11,12,22,23,24,25,26,27,28,29,17,18,19,20,3,4Наружная поверхность валаТочение: черновое, чистовоеШлифованиеУст. 11,2Уст. 21,2Лишение 5 степеней свободы13,14Пазфрезерование25,23Лишение 5 степеней свободы7,15ОтверстиеСверление──Лишение 6 степеней свободы1.9 Составление плана обработки ( оборудование, приспособление ,режущий и мерительный инструмент)Выбор оборудования осуществляется в зависимости от типа производства.Технологическое оборудование для обработки детали «вал»:токарно-винторезный станок повышенной точности 16К40П;фрезерно-центровальный полуавтомат модели МР-71М;вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 6904ВМФ2;шпоночно-фрезерный модели 6Д91;круглошлифовальный станок модели 3Б153Т.Данное оборудование было выбрано на основе исходных данных о заготовке и типе производства. Так же данные станки удовлетворяют рассчитанным режимам резания при обработке данной детали. Технологическая оснастка включает в себя приспособления установочно-зажимные, режущие инструменты, вспомогательные и мерительные инструменты [3].В разработанном технологическом процессе основная номенклатура вспомогательного, режущего и измерительного инструмента – стандартный инструмент:Резец 2102-0031 Т15К6 ГОСТ 18877-73;Резец 2103-0026 Т15К6 ГОСТ 18879-73;Резец 2103-0075 Т15К6 ГОСТ 18879-73;Резец 2660-0005 Т15К6 ГОСТ 18885-73;Резец канавочный АГБ2126-4048;Фреза 2234-0375 ГОСТ9140-78;Фреза 2520-0754 ГОСТ8027-86;Сверло ∅10 2317-0008 ГОСТ 14452-75;Сверло ∅18 2317-0008 ГОСТ 14452-75;Напильник 2820-0018 ГОСТ1465-80;Надфиль 2827-0088 ГОСТ1513-77;Щетка металлическая.Станочные приспособления являются одними из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства, позволяющих эффективно использовать в производственном процессе станки общего назначения. Применение приспособлений дает возможность специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, обеспечивающие выполнение технологических требований и экономически рентабельную производительность. Степень оснащенности станков приспособлениями и их выбор в каждом случае решаются условиями и программой производства.Станочные приспособления:Патрон 3-х кулачковый ГОСТ 2675-80;Упорные центры ГОСТ 2209-69;Хомутик 7107-0069 ГОСТ16488-70.Универсальные средства измерения предназначены для определения действительных размеров. Этим они и отличаются от калибров, позволяющих убедиться лишь в том, что размер лежит в заданных пределах. Любое универсальное измерительное средство характеризуется назначением, принципом действия, т.е. физическим принципом, положенным в основу его построения, особенностями конструкции и метрологическими характеристиками.Выбор средств измерения и контроля основывается на обеспечении заданных показателей процесса технического контроля и анализе затрат на реализацию процесса контроля. К обязательным показателям процесса контроля относят точность измерения, достоверность, трудоемкость, стоимость контроля. В качестве дополнительных показателей контроля используют объем, полноту, периодичность, продолжительность.При выборе средств измерения точность средств измерений должна быть достаточно высокой по сравнению с заданной точностью выполнения измеряемого размера, а трудоемкость измерения и их стоимость должны быть, возможно, более низкими, обеспечивающими наиболее высокие производительность труда и экономичность.Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75;Скоба рычажная СР75 ГОСТ11098-75;Калибр 8154-0081-H9 МН2990-61;Калибр 8154-0226-4 ГОСТ64121-80;Кольца ПР 8211-0192-6g, НЕ 8211-1192-g6;Кольца ПР 8211-0154-6g, НЕ 8211-1154-g6;Скоба 8316-0492d9 ГОСТ24966-81;Скоба 8316-0492h6 ГОСТ24964-81;Калибр-кольцо 8312-0267-7 ГОСТ24960-80;Радиусный шаблон №2 ТУ 2-034-228;Угломер ГОСТ 5378;Калибр-пробка 8133-1029 Н14 ГОСТ 14811-69;Микрометр МК 75-1 ГОСТ 6507;Штангенциркуль II -125-0,1 ГОСТ 166-89;Штангенциркуль II -250-0,05 ГОСТ 166-89.Выбор инструмента производился с использованием соответствующей нормативно технической документации и приведен при написании комплекта документов на механическую обработку детали.1.10 Разработка технологического процессаРазрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду [3].Базовой исходной информацией для проектирования технологического процесса служат: рабочие чертежи деталей, технические требования, регламентирующие точность, параметр шероховатости поверхности и другие требования качества; объем годового выпуска изделий, определяющий возможность организации поточного производства.Разработку технологического процесса сводим в таблицу 4.Таблица 4№ операцииСодержание операцииЭскиз, базирование, примечанияОборудование05Фрезерно-центровальная. 1 Фрезеровать торцы.2 Сверлить центровые отверстия.Фрезерно-центровальный станок МП-7810Токарная. Установ 11 Предварительная токарная обработка поверхности вала.Установ 21 Предварительная токарная обработка поверхности вала.Установ 1 Установ 2Токарно-винторезный станок 16К40П15Токарная. Установ 11 Чистовая токарная обработка поверхности вала.Установ 21 Чистовая токарная обработка поверхности вала.Установ 1 Установ 2Токарно-винторезный станок 16К40П20Шпоночно -фрезерная. 1 Фрезеровать паз 13,14Шпоночно-фрезерный станок 6Д9125Сверлильная1 сверлить отверстия 7,15вертикально-сверлильном станке с ЧПУ 6904ВМФ230Термообработка.1 Закалка валадо НRC 35-40-----Термический цехУстановка ТВЧ35Шлифовальная. Установ 1,21 Шлифовать поверхность валаУстанов 1 Установ 2Круглошлифовальный станок 3М15040КонтрольнаяКонтрольные приспособления 1.11 Расчет режимов резания и норм времени на разнохарактерные операцииДля назначения режим резания используем [4].Режимы резания для обработки диаметра ∅60h6 +0-0,029.Обработка ∅60h6 +0-0,029 состоит из чернового, чистового точения и однократного шлифования.Назначаем режимы резания для чернового точения ∅60h6 +0-0,029.1.11.1. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Тип резца – токарный проходной прямой правый. Материал рабочей части – пластины – твердый сплав Т15К6.Принимаем размеры поперечного сечения корпуса резца B×H=16×25; длина резца 150 мм.Геометрические элементы резца: форма передней поверхности – радиусная с упрочняющей фаской, ширина радиусной лунки B=2 мм, радиус лунки R=4 мм (табл. 29, с. 187); передний угол γ=15°; передний угол на упрочняющей фаске γф=15°; главный задний угол α=12°; угол наклона главной режущей кромки λ=0° (табл. 30, с. 188); главный угол в плане φ=60°; вспомогательный угол в плане φ1=15° (табл. 31, с. 190); радиус вершины r=1 мм (табл. 32, с. 190 и табл. 4, примеч. 3, с. 420).1.11.2. Назначаем режим резания.1.11.2.1. Определяем глубину резания. Припуск на обработку снимаем за один проход, т. е. принимаем i=1. Тогда по формуле (1.11.2.1):t=D-d2, (1.11.2.1)t=70,843-60,8532=4,995 мм1.11.2.2. Назначаем подачу (по табл. 2, с. 418). В таблице приведено значение s0=0,6÷1,2 мм/об. Принимаем значение s0=0,7 мм/об.1.11.2.3. Назначаем период стойкости резца T=60 мин (с. 415).1.11.2.4. Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца (с. 415) по формуле (7.1).По таблице 8 (с.422) находим значения коэффициента CV и показателей степеней m, xV, yV формулы. Для наружного точения, твердого сплава Т15К6 и s0=0,7 мм/об CV=350, xV=0,15, yV=0,35, m=0,2.Учитываем поправочные коэффициенты на скорость резания. KV - общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки. Определяем значения этих коэффициентов: KMV – поправочный коэффициент, учитывающий изменение механических свойств обрабатываемого материала (табл. 9, с. 424). KMV определяется по формуле (7.2):KMV=750490=1,53 KпV - поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл. 14, с. 426), KпV=0,8, так как заготовка – штамповка.KиV - поправочный коэффициент, учитывающий изменение материала рабочей части инструмента (табл. 15, с. 426), KиV=1, так как принят твердый сплав Т15К6.KφV - поправочный коэффициент, учитывающий изменение главного угла в плане φ (табл. 16, с. 427), KφV=0,9, так как φ=60°.KОV - поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки (табл. 17, с. 427), KОV=1, так как осуществляется наружное продольное точение.Определяем общий поправочный коэффициент на скорость главного движения резания по формуле (7.3):KV=1,53×0,8×1×0,9×1=1,1Подставив все найденные величины в формулу (7.1), получим:Vи=350600,2×4,9950,15×0,70,35×1,1=151 м/минВ единицах СИ:Vи=15160=2,52 м/с1.11.2.5. Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости по формуле (7.4):n=1000×1513,14×60,853=790,25 мин-1Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка мод. 16К40П и устанавливаем действительное значение частоты вращения: n=800 мин-1 [6].1.11.2.6. Определяем действительную скорость главного движения резания по формуле (7.5):Vд=3,14×60,853×8001000=152,8 м/минВ единицах СИ:Vд=152,860=2,55 м/с1.11.2.7. Определяем главную составляющую силы резания по формуле (7.6).По таблице 20 (с.429) находим значения коэффициента CPz и показателей степеней nPz, xPz, yPz формулы. Для наружного продольного точения твердосплавным резцом конструкционной стали σв=490 МПа: CPz=300, xPz=1, yPz=0,75, nPz=-0,15.Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания. KPz - общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки. Определяем значения этих коэффициентов: KMPz – поправочный коэффициент, учитывающий изменение механических свойств обрабатываемого материала (табл. 21, с. 430). KMPz определяется по формуле (7.7).Показатель степени nPz определяем по табл. 22, с. 430. Для обработки конструкционной стали твердосплавным резцом nPz=0,75. Тогда KMPz=4907500,75=0,73KγPz - поправочный коэффициент, учитывающий изменение переднего угла γ (табл. 24, с. 431), KγPz=1, так как γ=15°.KλPz - поправочный коэффициент, учитывающий изменение угла наклона главной режущей кромки λ (табл. 24, с. 431), KλPz=1, так как λ=0°.KφPz - поправочный коэффициент, учитывающий изменение главного угла в плане φ (табл. 24, с. 431), KφPz=0,95.Определяем общий поправочный коэффициент на силу резания по формуле (7.8):KPz=0,73×0,95×1×1=0,69Подставив все найденные величины в формулу (7.6), получим:Pz=300×4,9951×0,70,75×152,8-0,15×0,69=302кгсВ единицах СИ:Pz=9,81×302=2965 Н1.11.2.8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание по формуле (7.9):Nрез=302×152,860×102=7,44 кВт1.11.2.9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. Необходимо проверить выполнение условия, формула (7.10). Мощность (кВт) на шпинделе станка по приводу определяется по формуле (7.11). В паспортных данных станка 16К40П находим:Nд=10 кВт; η=0,75Nшп=10×0,75=7,5 кВтСледовательно, 7,44<7,5, т.е. обработка возможна.1.11.3. Определяем основное время (мин), по формуле (7.12).В решении были определены следующие параметры формулы: число проходов i=1, частота вращения шпинделя станка nд=800 мин-1, подача резца s0=0,7 мм/об.Определяем длину рабочего хода резца L по формуле (7.16):L=l+y+∆, (7.16)По условию l=72 мм. Врезание резца определяется по формуле (7.14):y=3,1×0,58=1,8 ммПеребег резца ∆=(1÷3) мм; принимаем ∆=2 мм.L=72+1,8+2=75,8ммT0=75,8×1800×0,7=0,135 мин1.11.4 Назначаем режим резания для фрезерования шпоночного паза В=14 мм.1.11.4.1 Выбираем фрезу и устанавливаем ее геометрические элементы. Принимаем концевую фрезу с нормальным зубом из быстрорежущей стали Р6М5. Диаметр фрезы принимаем равным ширине паза, т. е. D = В = 14 мм; число зубьев фрезы z = 3 (карта 81, с. 215). Геометрические элементы (прил. 2, с. 369): γ = 15°; α = 14°; φ1= 3°.1.11.4.2. Назначаем режим резания.1.11.4.3. Устанавливаем глубину резания. При фрезеровании пазов концевой фрезой глубиной резания считается ширина паза, в данном случае t=b=14 мм. Глубина паза при фрезеровании его за один рабочий ход принимается за ширину фрезерования В. В данном случае В = h = 6 мм.1.11.4..4 Назначаем подачу на зуб фрезы (карта 81, с. 215). Для фрезерования стали, D = 14 мм, z = 3 и h = 6 мм Sz = 0,05 мм/зуб.1.11.4.5 Назначаем период стойкости фрезы (табл. 2, с. 204). Для концевой фрезы диаметром D = 14 мм из быстрорежущей стали Р6М5 рекомендуется период стойкости Т = 60 мин. 1.11.4.6 Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы (карта 87, с. 228). Для фрезы с нормальным зубом, D = 14 мм, z = 3, ширины паза 14 мм, глубины паза до 18 мм и Sz до 0,07 мм/зуб Vтабл =18 м/мин.1.11.