МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
кафедра БФ2
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
“Технология криогенного и специального машиностроения”
Студент Кудряшов Д. В.
группа 9541д БФ-2
шифр 94711
Преподаватель Комаров В.В.
МОСКВА
1999
1. Механическая обработка вала.
1.1. Исходные данные и служебное назначение.
Габаритные размеры вала:
диаметр – 90 мм
длина – 638 мм
Материал - 40ХН2МА
Заготовка - прокат
Вал-шестерня является одной из основных деталей редуктора, служит для передачи большого крутящего момента, понижения скорости вращения промежуточного или выходного вала.
1.2. Выбор заготовки и описание конструкции вала.
Вал состоит из цилиндрической части, двух торцов с центровыми отверстиями (один торец с двумя шпоночными пазами) и участка с нарезанными зубьями косозубой передачи. Шероховатость вала Rа=1,6 мкм. Шероховатость поверхности вала под подшипники Rа=0,4 мкм. Твердость вала должна быть не менее 28…32 HRC. Вес готового вала-шестерни составляет 13,4 кг.
1.3. Анализ технологичности вала.
Качественный анализ технологичности вала.
|
№ |
Требования технологичности |
Характеристика технологичности |
|
1 |
2 |
3 |
|
1. 2. 3. 4. 5. 1 6 7. 8. 9. 10 11 |
Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Свойства материала детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки. Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов. Конструкция детали должна обеспечивать возможность многоместной обработки. Возможность обработки максимального количества диаметров высокопроизводительными методами и инструментами. Перепад диаметров шеек должен быть минимальным. Диаметры шеек должны убывать от середины к торцам вала или от одного торца к другому. При наличии резьб на концах вала предпочтение следует отдавать внутренней резьбе. Отсутствие глубоких отверстий малого диаметра. Форма конструктивных элементов детали (КЭД) – фасок, канавок и т.п. Элементов должна обеспечивать удобный подвод инструмента. Унификация КЭД для использования при обработке станков с программным управлением. С целью использования роботов, конструкция должна иметь поверхности удобных для захвата. |
Технологична Технологична Технологична Технологична Технологична Нетехнологична Технологична Технологична Технологична Технологична Технологична |
Вывод: деталь вала имеет конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 89% требований при отработке конструкции на технологичность.
Рассчитаем такт производства:
Тпр = Fд / N , где
F - годовой фонд времени;
N - годовой объем выпуска детали.
Тпр = 3945 / 20000 = 0,20 ч/шт. - крупносерийное производство.
1.4. Выбор баз.
При обработке вала необходимо провести операции: токарную и фрезерную. Токарная операция проводится за один установ при выборе установки в трехкулачковый самоцентрирующий патрон с использованием жесткого центра.
1.4.1. Составление маршрутной технологии обработки.
Содержание маршрутной технологии процесса обработки см. в Приложении.
1.5. Расчет припусков на обработку.
|
Маршрут обработки поверхности 55 f7 |
Элементы припуска мкм |
Расчетные величины |
Допуск на выпол-няемые размеры, мкм |
Принятые размеры по переходам, мм |
Предельный припуск |
||||||
|
|
Rz |
h |
|
|
припу-ска zi, мкм |
min диаметр, мм |
|
наиме-ньший |
наибо-льший |
Zmax |
Zmin |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Прокат |
160 |
250 |
2500 |
- |
|
61,472 |
2000 |
61 |
63 |
- |
- |
|
Точение: Черновое |
50 |
50 |
150 |
0 |
5820 |
55,652 |
400 |
55,7 |
56,1 |
6,9 |
5,3 |
|
Чистовое |
25 |
25 |
6 |
0 |
500 |
55,152 |
200 |
55,15 |
55,35 |
0,75 |
0,55 |
|
Шлифование Черновое |
10 |
20 |
0 |
0 |
112 |
55,04 |
60 |
55,04 |
55,1 |
0,25 |
0,11 |
|
Окончательное |
- |
- |
- |
- |
60 |
54,98 |
20 |
54,98 |
55 |
0,1 |
0,06 |
Суммарное отклонение расположения при обработке сортового проката круглого сечения (валик) в центрах:
,
где
к – общее отклонение оси от прямолинейности;
у – смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования;
,
где
Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центрировании, мм.
к= к*Lк=0,12*449=54 мкм
Lк=l1+l2=449 мм
Черновое обтачивание.
черн.=Кт* =0,06*2500=150 мкм, где
Кт – коэффициент уточнения(0,06).
чист.=0,04*150=6 мкм
Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода.
2Zmin=2(160+250+2500)=5820 мкм
2Zmin=2(50+50+150)=500 мкм
2Zmin=2(25+25+6)=112 мкм
2Zmin=2(10+20)=60 мкм
Расчет наименьших размеров по технологическим переходам производим складывая наименьшие предельные размеры соответствующие предшествующему технологическому переходу с величиной припуска на выполняемый переход.
54,98+0,06=55,04
55,04+0,112=55,152
55,152+0,5=55,652
55,652+5,82=61,472
Определяем наибольший предельный размер.
54,98+0,02=55
55,04+0,06=55,1
55,15+0,20=55,35
55,7+0,4=56,1
61+2=63
Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая соответствующее значение наибольших и наименьших предельных размеров соответствующих выполняемому и предшествующему технологическому переходу.
Максимальные припуски:
55,1-55=0,1
55,35-55,1=0,25
56,1-55,35=0,75
63-56,1=6,9
Минимальные припуски:
55,04-54,98=0,06
55,15-55,04=0,11
55,7-55,15=0,55
61-55,7=5,3
Z0max=0,1+0,25+0,75+6,9=8 мм
Z0min=0,06+0,11+0,55+5,3=6,02 мм
Проверка.
Zобщ.мах - Zобщ.min=Тз-Тд
8-6,02=2-0,02
1,98 =1,98,
расчет выполнен верно.
1.6. Проектирование операционной технологии процесса обработки вала.
Разрабатываемый технологический процесс должен обеспечить повышенную производительность труда и качество стали, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию.
Заготовка вала выбрана из прутка в целях экономии материала. Штучное время обработки вала можно уменьшить за счет сокращения вспомогательного времени, для этого применим станок с ЧПУ 16К20Ф3.
1.7. Выбор оборудования, технологической оснастки и средств контроля.
Применение станков с ЧПУ существенно уменьшает вспомогательное и основное время на обработку вала по сравнению с универсальными станками, учитывая меньшее количество установок в приспособлении при фрезеровании пазов и зубьев.
1.7.1. Станки.
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
Зубофрезерный полуавтомат 53А50.
1.7.2. Вспомогательное оборудование.
1) Слесарный инструмент:
Напильник ГОСТ 1465-80
2) Режущий инструмент:
Резец 2103-0075 ГОСТ 18879-73
Резец 2141-0014 ГОСТ 18883-73
Резец 2130-0005 ГОСТ 18884-73
Сверло центр. 6,3 2317-0006 ГОСТ 14952-75
Сверло 3,9 2301-0030 ГОСТ 10902-77
Сверло 14,5 2301-0048 ГОСТ 10903-77
Развертка 2361-0052 ГОСТ 1672-80
Метчик 2621-1611 ГОСТ 3266-81
Шлифовальный круг ГОСТ 2424-83
Шлифовальный круг ГЕМ ГОСТ 4381-80
Фреза 125 2214-0003 ГОСТ 24359-80
Фреза 6 2234-0355 ГОСТ 9140-78
3) Станочное приспособление:
Планшайба поводковая
Хомутик
Центра
Призмы
4) Измерительный инструмент:
Штангенциркуль I 125-0,1 ГОСТ 166-80
Штангенциркуль II 160-0,05 ГОСТ 166-80
Штангенциркуль III-250-800-0,1 ГОСТ 166-80
Пробка резьбовая М16х1,5-7Н 8221-3068 ГОСТ 17758-72
Калибр-кольцо 1:10 ик 9585; 1:10 ик 9366
Калибр на симметричность шпоночных пазов ИК 11127
Скоба индикаторная ик 8291А; ик 5699
Штатив ГОСТ 10197-70
Концевые меры длины ГОСТ 9038-83
Индикатор ич ГОСТ 577-68
Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75
Нутромер 50-100 ГОСТ 868-82
Микрометр мк 0-25 ГОСТ 6507-78
Микрометр мк 50-75 ГОСТ 6507-78
Микрометр мк 75-100 ГОСТ 6507-78
Микрометр мр 50-0,002 ГОСТ 4381-80
Микрометр мр 100-0,002 ГОСТ 4381-80
1.8. Расчет режимов резания.
Материал вала - сталь 40ХН2МА.
в=850 МПа
Точить поверхность вала 55 f7.
Т.к. Ra=1,6 мкм, то t=0,2 мм (см. [4], стр. 142).
Подача SI=0,165 мм/об, но т.к. Ra=1,6, то радиус при вершине резца r=1,0 мм.
Для стали в=850 МПа S=0.45*SI=0,074 мм/об
Находим скорость резания по формуле:
(м/мин),
где
Cv;m,x,y – коэффициент и показатели степени в формуле скорости резания при обработке;
Т – среднее значение стойкости (30 – 60 мин);
t – глубина резания;
S – подача;
Кv – коэффициент является произведением коэффициентов.
Кv=Кмv*Киv*Кпv
Кv=1*1*1=1
,
где
Сv=350;
Х=0,15;
У=0,35;
m=0,2.
Находим частоту вращения:
.
Расчет точности контрольного приспособления.
Схема контрольного приспособления для измерения точности зубчатого профиля представлена на рис. 1.3.
Погрешность измерения будет зависеть от погрешности (биения) делительной окружности профиля:
д.о. = 0,009 мм .
Также погрешность будет возникать от смещения оси рычага при посадке с зазором в отверстие 4Н6:
р = 0,021 мм.
Схема контрольного приспособления.
Рис. 1.3.
Определим суммарную погрешность измерения на контрольном приспособлении:
сум = д.о.2 + р2
сум. изм. = 0,0092 + 0,0212 = 0,023 мм.
Погрешность измерения должна составлять 25 - 50% от поля допуска на контролируемый размер:
пр = 0,05 мм,
сум. изм. < пр
0,023 < 0,05 , условие выполнено, расчет произведен верно.
1.10. Нормирование технологического процесса.
Технологическое нормирование – установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов (ГОСТ 3.1109 – 82). Под ресурсами понимаются энергия, материалы, инструмент, рабочее время и др. Особенно важной задачей, решаемой проектированием технологических процессов, является задача технического нормирования вспомогательного времени, т. е. нормирование труда.
Норма штучного времени – это норма времени выполнения объема работы, равной единице нормирования.
Твсп=То+Тв+Тобс+Тотд=Топ+Тобс+Тотд
,
где
К – процент оперативного времени на обслуживание рабочего места и на отдых.
|
Наименование |
Тшт, мин |
|
1 |
2 |
|
Операция 105 дробеструйная |
|
|
Удалить коррозию, окалину |
0,4 |
|
Операция 110 разметочная |
|
|
Разметить торцы в размер 642 |
0,15 |
|
Операция 115 фрезерно-цент-ровальная |
|
|
Установить заготовку в приз-мы, выверить, закрепить Фрезеровать торец по разметке Центровать торец Повернуть стол Фрезеровать торец по разметке Центровать торец |
0,25 0,15 0,10 0,05 0,15 0,10 |
|
Операция 120 токарная |
|
|
Установить заготовку в цент-ра, выверить, закрепить. Точить 58, выдерживая размер 482 Притупить острые кромки Точить 94 Притупить острые кромки Контрольная (проверить раз-меры и шероховатость) Контрольная (проверить дета-ль ультразвуком) |
0,25 0,55 0,1 0,3 0,1
0,15
0,9 |
|
Операция 130 токарная |
|
|
Установить деталь в 3х кулач-ковый патрон, по 94 пос-тавить люнет, закрепить Подрезатьторец в размер 640 Центровать торец Притупить острые кромки Переустановить деталь в кула-чки по 94, по 58 поставить люнет, закрепить Подрезать торец в размер 638-0,8 1 |
0,25 0,1 0,1 0,1
0,25 0,1 2 |
|
Сверлить отверстие 14,43+0,3 Расточить отв. 16,6+0,18 Расточить фаску под 60 Расточить фаску под 45 Нарезать резьбу М16х1,5-7Н Притупить острые кромки Контрольная |
0,2 0,1 0,1 0,1 0,25 0,1 0,3 |
|
Операция 135 токарная |
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить Точить 47,5 Точить 32h6 Врезаться и обточить 50,5 Точить 55,5 Точить 75h9 Точить 70,5 Врезаться и обточить 64-0,3 Точить 65h9 Проточить профиль гребней Точить конус 1:10 Притупить острые кромки |
0,2 0,3 0,2 0,65 0,3 0,3 0,25 0,4 0,3 0,4 0,25 0,2 |
|
Операция 140 токарная |
|
|
Точить 90h9 Точить 78 с 15 Врезаться, точить 64-0,3 с 15 Точить 73,96 предваритель-но до 74,5 Точить 2 фаски 1х45 Притупить острые кромки Контрольная |
0,2 0,25 0,25 0,15 0,25 0,15 0,25 0,6 |
|
Операция 145 разметочная |
|
|
Разметить шпоночные пазы |
0,15 |
|
Операция 150 фрезерная |
|
|
Установить деталь в делитель-ную головку, поджать цент-ром, выверить, закрепить Фрезеровать 2 паза |
0,2 0,3 |
|
Операция 155 слесарная |
|
|
Запилить заусенцы и приту-пить острые кромки по пазам 1 |
0,2 2 |
|
Контрольная |
0,2 |
|
Операция 160 шлифовальная |
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить Шлифовать 73,96h6 Шлифовать 50j6 и торцы в размер 80Н9 Шлифовать 47f7 Шлифовать 55f7 Шлифовать 70S6 Шлифовать конус 1:10 Установить вал на ложемент Контрольная |
0,3 0,4
0,4 0,3 0,3 0,4 0,25 0,1 0,7 |
|
Операция 165 слесарная |
|
|
Маркировать наружный диа-метр зубчатого венца Контрольная |
0,1 0,1 |
|
Операция 170 разметочная |
|
|
Разметить 2 отверстия 4Н7 |
0,1 |
|
Операция 175 сверлильная |
|
|
Установить деталь на призмы, выверить, закрепить Сверлить 2 отверстия 3,9 с пере-установом, выверкой, креплением Развернуть 2 отверстия 4Н7 с переустановом Притупить острые кромки в 2 отверстиях с переустановом Контрольная |
0,2
0,3
0,3
0,3 0,15 |
|
Операция 180 зубофрезерная |
|
|
Установить деталь, закрепить Фрезеровать зубья начерно Фрезеровать зубья начисто Контрольная |
0,3 0,8 0,65 0,5 |
|
Операция 185 слесарная |
|
|
Притупить острые кромки Контрольная |
0,4 0,2 |
|
Операция 190 шлифовальная |
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить 1 |
0,2 2 |
|
Полировать 70jS6; Полировать 50jS6, торцы в размер 80Н9 Контрольная |
0,2
0,2 0,2 |
|
Операция 195 маркирование |
|
|
Маркировать обозначение де-тали ударным способом Контрольная |
0,1 0,05 |
|
Операция 900 консервация |
|
|
Смазать полированные шейки смазкой, обернуть ветошью |
0,3 |
Норма
штучного времени
Тшт= 21,2 мин.
1.11. Составление маршрутной и операционной технологической документации.
Разработанные технологические процессы оформляются на соответствующих технологических документах.
В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 в технологической документации могут быть применены следующие описания:
Маршрутное описание технологического процесса (см. приложение).
Производится сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов технологических режимов. Обычно используются в единичном, мелко серийном и опытном производстве.
Операционное описание техпроцесса.
Полное описание с указанием переходов технологических режимов.
Характерно для серийного, крупно серийного и массового производства.
Маршрутное – операционное описание технологического процесса.
(См. приложение).
Список использованных источников.
Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 304 с., ил.
Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Изд. 3-е, под ред. Г. А. Монахова. М., “Машиностроение”, 1974.
Косилова А. Г., Мещеряков Р. К., Калинин М. А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М., “Машиностроение”, 1976. – 288 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с., ил.