Технология изготовления ступенчатого вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Астраханский государственный технический университет»

Система менеджмента качества в области образования, воспитания, науки и инноваций сертифицирована DQS

по международному стандарту ISO 9001:2015

Институт Морских технологий энергетики и транспорта

Направление Кораблестроение океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры

Профиль Судовые энергетические установки

Кафедра Судостроение и энергетические комплексы морской техники

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине «Основы технологии изготовления, монтажа и испытаний судовых энергетических установок»

на тему: «Технология изготовления ступенчатого вала»

КР-26.03.02-СЭУ-114172-2018

Работа выполнена

студентом группы ЗТКСб-41

Мамаев С.Ж.

Руководитель работы

проф. Мамонтов В.А.



Содержание

Введение

1. Краткое описание, конструкторская и технологическая характеристики детали

2. Описание типа производства

3. Выбор вида исходной заготовки и методы ее получения

4. Обоснование выбора марки стали и материала

4.1 Характеристика материала детали

4.2 Механические свойства стали 45

4.3 Технологические свойства

4.4 Термическая обработка

5. Выбор технологических баз и схем базирования

6. Расчет параметров резания при точении

6.1 Исходные данные

6.2 Расчет

7. Нормирование технологического процесса

8. Анализ технологичности детали

9. Основы техники безопасности и окружающей среды

Заключение

Список литературы

деталь сталь технологичность марка



Введение

Курсовая работа по дисциплине «Основы технологии изготовления, монтажа и испытаний судовых энергетических установок» включает в себя тему: «Технология изготовления ступенчатого вала». Выработка оптимальной технологии производства строится на основании следующих задач:

а) повышение качества выпуска продукции;

б) снижение затрат ручного труда и повышения эффективности использования трудовых ресурсов;

в) повышение технологического уровня машиностроительной продукции и ее надежности.

Целью данной курсовой работы является закрепление и углубление знаний, полученных в процессе изучения дисциплины «Основы технологии изготовления, монтажа и испытаний судовых энергетических установок», и применение этих знаний в расчете и составлении технологического процесса изготовления вала, включая проектирование средств технологического оснащения.

При выполнении курсовой работы принятие решений по выбору варианта технологического процесса, оборудования, оснастки, методов получения заготовки производится на основании технико-экономических расчетов, что дает возможность предложить оптимальный вариант.

Технологический процесс данного изделия должен обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа при максимальной производительности труда и наименьших затратах.



1. Краткое описание, конструкторская и технологическая характеристики детали

Вал - это элемент машин и механизмов, назначение которого заключается в передаче крутящего момента между отдельными деталями и узлами машины посредством шпоночного либо шлицевого соединения его с деталью, на которую передается вращение, в некоторых случаях применяется соединение с натягом.

В данном случае вал передает крутящий момент посредством шпоночного соединения.

Для облегчения монтажа деталей, расположенных на валу, последний выполняют ступенчатой формы. В данном случае вал конструктивно представляет собой объект цилиндрической формы, длиной 400 мм, со ступенчатыми переходами: первый - с Ш55 мм на Ш 70 мм, второй - с Ш 70 мм на Ш 65 мм, третий - с Ш 65 мм на Ш 55 мм, четвертый - с Ш 55 мм на Ш 55 мм.

Поверхности Ш 55 мм, поверхность Ш 65 мм, поверхность Ш 55 мм имеют шероховатость . Поверхности шпоночных пазов имеют шероховатость. Все остальные поверхности имеют шероховатость .

На валу имеется четыре канавки, предназначенные для выхода инструмента при обработке. На ступени Ш 70 мм просверлено сквозное отверстие Ш 5 мм.

Вал изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050-74, заготовка выполнена из круглого сортового проката. Масса детали 8900 г.



2. Описание типа производства

В машиностроении в зависимости от производственной программы выпуска изделий и характера изготовляемой продукции различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом их выпуска. Объем выпуска -- количество изделий определенных наименований, типоразмера и исполнения, изготовленных или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени.

В машиностроении на предприятиях единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок исчисляются штуками и десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или не повторяющиеся вообще; используется универсальное точное оборудование, которое расставляется в цехах по технологическим группам (токарный, фрезерный, зубонарезной, сверлильный и т. д. участок); специальные приспособления и инструменты, как правило, не применяются (они создаются только в случае невозможности выполнения операций без специальной технологической оснастки); исходные заготовки -- простейшие (прокат, литье в землю, поковки) с малой точностью и большими припусками; требуемая точность достигается методом пробных ходов и промеров с использованием разметки; взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует, широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая, так как от нее в значительной мере зависит качество продукции; технологическая документация сокращенная и упрощенная; технические нормы отсутствуют; применяется опытно-статистическое нормирование труда.

Единичное производство характеризуется широким ассортиментом продукции и малым объемом выпуска одинаковых изделий, зачастую не повторяющихся. Особенности этого типа производства заключаются в том, что рабочие места не имеют глубокой специализации, применяются универсальное оборудование и технологическая оснастка, большая часть рабочих имеет высокую квалификацию, значительный объем ручных сборочных и доводочных операций, здесь высокая трудоемкость изделий и длительный производственный цикл их изготовления, значительный объем незавершенного производства.

Разнообразная номенклатура делает единичное производство более мобильным и приспособленным к условиям колебания спроса на готовую продукцию.

Единичное производство характерно для станкостроения, судостроения, производства крупных гидротурбин, прокатных станов и другого уникального оборудования. Разновидностью единичного производства является индивидуальное производство.



3. Выбор вида исходной заготовки и методы ее получения

Выбор заготовки для дальнейшей механической обработки во многих случаях является одним из весьма важных вопросов проектирования процесса изготовления детали. От правильности выбора заготовки, ее формы, размеров припусков на обработку, точности размеров (допусков) и твердости материала, зависящих от способа изготовления заготовки, обычно весьма сильно зависит число операций или переходов, трудоемкость и в итоге стоимость процесса обработки и изготовления детали в целом. Вид заготовки в большинстве случаев предопределяет в значительной степени дальнейший процесс обработки детали. Если заготовка будет достаточно точно и хорошо изготовлена с припусками не более чем это необходимо для обработки, то механическая обработка детали может быть сведена к минимальному числу операций, минимальной трудоемкости и стоимости, но при этом процесс изготовления заготовки, естественно, усложняется и удорожается. Грубое и не точное изготовление заготовки с излишне большими припусками удлиняет и удорожает процесс обработки детали, хотя в некоторых случаях упрощает и удешевляет процесс изготовления заготовки.

Таким образом, при разработке процесса изготовления деталей могут быть два принципиальных направления:

а) получение заготовки наиболее приближающейся по форме и размерам к готовой детали, когда на заготовительные цеха приходится как бы значительная доля трудоемкости изготовления детали и относительно меньшая доля приходится на механические цехи;

б) получение грубой заготовки с большими припусками.

В зависимости от типа производства будет более правильным то или иное из указанных направлений или какой-либо промежуточное между ними. Первое направление соответствует, как правило, массовому производству, т.к. дорогостоящие современное оборудование заготовительных цехов экономически оправдывается лишь при больших масштабах производства. Второе направление типично для единичного или мелкосерийного производства, когда применение дорогого оборудования в заготовительных цехах неэкономично.

Учитывая все вышеизложенные, а также материал детали делаем вывод, что наиболее целесообразным будет использование заготовки в виде проката сортового круглого сечения, изготовленного из стали 45 ГОСТ 1050-74.

Определяем коэффициент использования материала:

где mд = 8,64 кг - масса детали;

mз - масса заготовки, определяемая по формуле:

с - плотность стали: с = 7,85 г/см3;

Vз - объем заготовки:

V= р?r^2?h=3.14?4^2?41=2060 ?см?^3

m=2060•7.85=16,2 гр.

Определяем коэффициент использования материала:

k=8,64/16,2=0,53

Затраты на заготовку определяются по формуле:

где: S - цена 1 т. материала заготовки, руб;

Sотх - цена 1 т. отходов, руб.

Коэффициент использования для проката по справочной литературе составляет: kисп =0,50, при этом методе экономится до 20% металла и снижается себестоимость заготовки на 20-25%.



4. Обоснование выбора марки стали и материала

4.1 Характеристика материала детали

Сталь является наиболее универсальным и широко используемым в машиностроении материалом. Достоинством сталей является возможность получения нужного комплекса свойств, путем изменения их состава и термической обработки.

Вал выполнен из стали марки 45 ГОСТ 1050-74, отличающейся повышенной прочностью и средней вязкостью и применяемой для изготовления подвесок, шатунов, шестерен, осей и валов.

Сталь - это сплав железа с углеродом и неизбежными примесями марганца, кремния, серы, фосфора и других элементов. Обычные сорта стали, применяемые в машиностроении, содержат от 0,05 до 1,5% углерода. Основная характеристика стали, определяющая его марку - это механические качества, предел выносливости при изгибе, предел выносливости при растяжении и при кручении, предел текучести, временное сопротивление.

Примерный химический состав Стали 45 следующий:

Таблица 1

С, %	Ni, %	Сr, %	Р, %	Si, %	S, %	Mn, %
0,37 - 0,44	0.25	0,25	0.035	0.17-0.37	0,04	0,5 - 0,8

Рассмотрим влияние химического состава на физико-механические свойства легированной конструкционной стали.

Механические свойства зависят главным образом от содержания углерода. Углерод является вторым основным элементом, определяющим как структуру, так и свойства стали, ее прочность и поведение при эксплуатации и в производстве. С увеличением содержания углерода в стали увеличивается количество цементита и соответственно уменьшается количество феррита, т.е. увеличиваются прочность и твердость и уменьшается пластичность. Прочность повышается только до 1% С, а при более высоком содержании углерода она начинает уменьшаться.

Кремний способствует выделению углерода в соответствии со стабильной системой железо--графит; незначительно изменяет характер превращений по сравнению с превращениями в соответствующих марках углеродистой стали; несколько повышает устойчивость аустенита в перлитной и особенно в средней области; понижает чувствительность к закалке и повышает устойчивость против отпуска; кремнистая сталь отличается особым видом устойчивости против отпуска; повышает сопротивление износу, что ухудшает обрабатываемость конструкционной стали особенно при сверлении; стабилизирует аустенит; повышает упругость стали. Практически не растворяется в цементите.

Марганец. Каждый процент марганца понижает концентрацию углерода в перлите на 0,05--0,06%. Марганец повышает устойчивость аустенита в перлитной и в промежуточной областях; увеличивает степень его переохлаждения; увеличивает межпластинчатое расстояние в перлите; понижает температуру мартенситного превращения; увеличивает прокаливаемость стали за счет снижения критической скорости закалки; стабилизирует аустенит; повышает механические свойства стали, особенно упругие свойства; обладает незначительной склонностью к обезуглероживанию. В отличие от других элементов марганец способствует сильному росту зерна аустенита при перегреве стали.

Марганец и кремний вводят в процессе выплавки в сталь для ее раскисления, т. е. для удаления закиси железа, поэтому их называют технологическими примесями. Кроме того, марганец способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS в стали. Марганец и кремний растворяются в феррите, повышая его прочность; марганец может также растворяться и в цементите.

Сера - вредная примесь, попадающая в сталь главным образом с исходным сырьем - чугуном. Сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение FeS-сульфид железа. При взаимодействии с железом образуется эвтектика (Fe + FeS) с температурой плавления 988°С. Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации выше 900°С сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовки разрушаются. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов уменьшения влияния серы является введение марганца. Соединение MnS плавится при 1620°С, эти включения пластичны и не вызывают красноломкости.

Содержание серы в сталях допускается не более 0,06%.

Фосфор попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном, использованным для выплавки стали. До 1,2% фосфора растворяется в феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда могут образовываться участки, богатые фосфором. Располагаясь вблизи границ зерен, фосфор повышает температуру перехода в хрупкое состояние, т. е. вызывает хладноломкость. Поэтому фосфор, как и сера, является вредной примесью, содержание его в углеродистой стали допускается до 0,050%.

Чем больше углерода в стали, тем сильнее влияние фосфора на ее хрупкость.

Содержание серы и фосфора в стали зависит от способа ее выплавки.

Хром повышает температуру перлитного эвтектоидного превращения; перлитное превращение независимо от явлений перегрева и переохлаждения протекает в некотором интервале температур. Хромистая сталь характеризуется повышенной устойчивостью при отпуске, что вообще характерно для стали, легированной карбидообразующими элементами; уменьшает скорость коагуляции содержащего хром цементита и специальных хромистых карбидов. Хром относительно слабо воздействует на механические свойства в отожженном состоянии; стабилизирует аустенит; повышает прокаливаемость; способствует получению высокой и равномерной твердости, износостойкой поверхности. При высоком содержании хрома (13% и выше) сильно увеличивается сопротивление стали коррозии и окислению. Основным недостатком является склонность к отпускной хрупкости.

Никель понижает температуру мартенситного превращения; за счет снижения критической скорости закалки увеличивает прокаливаемость, что и определяет применение никелевой машиностроительной стали для массивных деталей; никелевая сталь значительно менее чувствительна к перегреву, чем марганцовистая; в отожженном состоянии никель незначительно повышает прочность, наиболее сильно и надежно уменьшает склонность к хрупкому разрушению закаленной и отпущенной стали, увеличивает дисперсность карбидов, но способствует развитию процесса их роста и коагуляции; стабилизирует аустенит; способствует сохранению вязкости при температурах ниже 0°С (до 150-- 80°С) и плавному распределению углерода в цементованном слое. Повышает сопротивление стали окислению при нагреве и ее прочность при высоких температурах, (особенно при наличии аустенитной структуры). После термической обработки имеет тонкую структуру, позволяющую получить при повышенной прочности высокие свойства пластичности и вязкости.

4.2 Механические свойства стали 45

Таблица 2

Предел текучести	ут = 340 МПа
Предел прочности	ув = 580 МПа
Твердость	220 НВ
Относительное удлинение	д =16%
Относительное сужение	ш = 40%
Ударная вязкость	ан=49 Дж/см2



4.3 Технологические свойства

Свариваемость является сложной комплексной характеристикой стали, под которой следует понимать способность материала образовывать при рациональном технологическом процессе сварки прочное соединение, без существенного снижения свойств в эксплуатационных условиях.

Сталь по свариваемости условно можно разделить на четыре группы: свариваемая без ограничений; ограниченно свариваемая; трудно свариваемая; не применяемая для изготовления сварных конструкций.

Сталь 1-й группы сваривают без подогрева и последующей термической обработки. Сварку толстостенных изделий ответственных конструкций рекомендуется вести с подогревом и подвергать их после сварки термической обработке.

При сварке стали 2-й группы следует применять предварительный и сопутствующий подогревы, промежуточную и последующую термическую обработку, назначаемые в зависимости от толщины свариваемых элементов, жесткости конструкции, химического состава стали и требований, предъявляемых к сварным соединениям.

При сварке стали 3-й группы для получения качественных соединений применяют специальные технологические приемы (подогрев, проковку, промежуточную термическую обработку и т. д.). При ручной или автоматической дуговой сварке подогрев применяют для углеродистой стали с содержанием углерода выше 0,25%,. а для легированной при эквивалентном содержании углерода (Сэ) -- более 0,5.

Сталь 45 - ограниченно свариваемая.

Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии составляет 70% обрабатываемости холоднотянутой автоматной стали марки А12.

Практически не подвержена отпускной хрупкости.

Температура начала ковки 1200-1250°С. Температура конца ковки 800-850°С. Охлаждение после ковки на воздухе.

4.4 Термическая обработка

Таблица 3

Операция	Температура в °С	Охлаждающая среда
Отжиг Нормализация Высокий отпуск Закалка Отпуск	840 - 870 850 - 900 680 - 720 820 - 860 На требуемую твердость	Атмосфера печи Воздух Воздух Теплая вода или масло Воздух



5. Выбор технологических баз и схем базирования

Большую роль в точности изготовления заготовок играет их базирование на станке. Если не соблюдаются некоторые условия, то возникают погрешности базирования, понижающие точность обработки заготовки.

Базирование - это придание заготовкам на станке определенного положения (ориентация заготовок) относительно их рабочих органов или относительно выбранной системы координат.

Рабочий орган - это патрон для токарного станка, стол для фрезерного станка, приспособления, суппорт с резцами, шпиндель со сверлами и т.д.

В процессе базирования используются поверхности, линии, точки заготовки или их совокупность, которые называются базами.

База - это поверхность, линия или точка, принадлежащая заготовке, относительно которой обрабатываются другие поверхности, линии или точки.

По назначению базы бывают:

- конструкторские: основные и вспомогательные;

- технологические;

- измерительные.

Конструкторской называется поверхность, линия или точка, относительно которой формируются другие поверхности заготовки в процессе проектирования.

Основной конструкторской называется поверхность, линия или точка, которая определяет рабочее положение детали в узле или механизме.

Вспомогательной конструкторской называется поверхность, линия или точка, которая определяет положение присоединяемых к детали других деталей.

Технологическая база - это поверхность, линия или точка, которой заготовка устанавливается при обработке.

Измерительная база - это поверхность, линия или точка, относительно которой происходит отсчет размеров.

Схемы базирования зависят от формы поверхностей обрабатываемых заготовок.

Погрешность базирования не возникнет, если будут соблюдаться следующие принципы базирования: принцип постоянства баз, принцип совмещения баз, принцип единства баз.

Принцип постоянства баз состоит в том, что для выполнения всех или большинства операций технологического процесса механической обработки используют одни и те же технологические базы. Желательно использовать этот принцип на всех операциях, но особенно это важно при окончательных операциях.

Принцип совмещения баз состоит в том, что для выполнения технологического процесса механической обработки одной или нескольких поверхностей в качестве измерительной базы используют технологическую.

Принцип единства баз состоит в том, что для выполнения технологического процесса механической обработки одной или нескольких поверхностей в качестве технологической и измерительной баз используют комплект конструкторских баз.

000. Заготовительная

Измерительной и конструкторской базами является правый торец заготовки, технологической - наружная поверхность Ш80 мм (заготовка устанавливается на ножовочное полотно).

005. Токарно - винторезная

Установ А

Правый торец заготовки является измерительной базой, конструкторской базой является ось заготовки, технологической базой - поверхность Ш55 (заготовка устанавливается в 3-х кулачковый патрон).

Установ Б

Конструкторской базой - ось вращения заготовки. Технологической - левый торец и наружная поверхность заготовки.

020. Фрезерная

Измерительная база - правый торец заготовки. Технологической базой является левый торец и наружные поверхности. Конструкторская база - ось заготовки

030. Сверлильная

Измерительная база - правый торец заготовки. Технологической базой является левый торец и наружная поверхность Ш70. Конструкторская база - ось заготовки

040 Шлифовальная.

Измерительная база - ось вращения заготовки. Конструкторская база - ось вращения заготовки. Технологическая база - центровочные отверстия.



6. Расчет параметров резания при точении

6.1 Исходные данные

Тип станка - токарно-винторезный 1К365

Вид обработки - получистовое точение вала , до на длине L= мм.

Общая длина вала L=410±0,5 мм.

Тип заготовки - прокат круглый ГОСТ 2590-71

Материал заготовки - сталь 45 ГОСТ 1050-74 с

Способ крепления заготовки - в трёхкулачковом патроне

Шероховатость обработанной поверхности

6.2 Расчет

Выбор резца и его геометрические параметры.

Принимаем токарный упорный проходной резец прямой правый из быстрорежущей стали Т15К6.

Сечение державки h Ч b = 16 Ч 25 мм

Длина резца L = 120 мм

Обозначение: резец 2101-0567 ГОСТ 18870-73

Геометрические параметры:

Форма передней грани - криволинейная с фаской

Величина переднего угла фаски г2= 0°

Ширина фаски f = 0,6 мм

Радиус выемки R = 6 мм

Выбор режима резания.

Глубина резания.

Припуск на обработку удаляем за один проход, т.е. глубина резания равна припуску на сторону:

Подача назначается как доля от глубины резания:

S = (0,15…0,25) t - при черновой обработке

S = (0.05…0.15) t - при чистовой обработке

S = 0.15 • 2.5 = 1,875 мм/об

Полученная подача корректируется по паспортным данным станка.

Принимаем S = 1,8 мм/об.

Период стойкости резца.

Из справочных данных имеем Т =60 мин.

Допустимый износ резца по задней поверхности hз = 1…1,4 мм.

Скорость резания.

Cv = 350 - эмпирический коэф.

x=0.15 - эмпирический коэф.

y=0,35 - эмпирический коэф.

m=0,2 - эмпирический коэф.

- коэф. учитывающий влияние материала заготовки, инструмента и состояние поверхности.

Knv=0.9 - коэф. учитывающий состояние поверхности заготовки (табл. 5.6 [2])

Kuv =1.0 - коэф. учитывающий влияние материала инструмента (табл. 5.7 [2])

Кv = 1.28 • 0.9 • 1.0 = 1.152

Частота вращения шпинделя станка.

D = 80 мм - диаметр обрабатываемой поверхности

В соответствии с паспортными данными станка 16К20 принимаем частоту вращения nр = 1000 об/мин

Силы резания при точении.

Тангенциальная (Рz), радиальная (Рy) и осевая (Рx) составляющие силы резания рассчитываются по формуле:

Коэффициент для тангенциальной составляющей Рz ( табл. 5.8 [2])

Ср = 200

X =1

Y = 0.75

n =0

Коэф. для радиальной составляющей Рy ( табл 5.8 [2])

Ср = 125

X =0.9

Y = 0.75

n =0

Коэф. для осевой составляющей Рx ( табл 5.8 [2])

Ср = 67

X =1.2

Y = 0.65

n =0

- поправочный коэффициент

- коэф. при величине главного угла в плане ц0 = 90°

- для

Мощность станка необходимая для резания.

Действительная скорость резания.

Проверка мощности станка.

, где

- мощность на шпинделе станка по приводу

Из паспортных данных станка имеем:

Т.е.

Определим коэффициент перегрузки станка Кп и новое - меньшее значение частоты вращения шпинделя.

Принимаем стандартное значение n = 800 об/мин, при этом действительная скорость резания:



Условие выполнено, следовательно обработка возможна.

Основное (машинное) время обработки.

L = l + y + Д - путь инструмента в направлении рабочей подачи

i = 1 - количество проходов

y = 0 - величина врезания (при величине главного угла в плане ц0 = 90°)

Д = 1…2 мм - величина перебега

l = 27 мм - длина обрабатываемой поверхности

S = 0,4 мм/об - подача

n = 800 об/мин - частота вращения шпинделя



7. Нормирование технологического процесса

Под техническим нормированием понимается установление нормы времени на выполнение определенной работы или нормы выработки в штуках в единицу времени.

Правильное нормирование затраты рабочего времени на обработку деталей, сборку и изготовление всей машины имеет весьма большое значение для производства. Величина затраты времени на изготовление той или иной продукции при надлежащем качестве ее является одним из основных критериев для оценки совершенства технологического процесса.

Норму времени определяют на основе технического расчета и анализа, исходя из условий возможно более полного использования технических возможностей оборудования и инструмента в соответствии с требованиями к обработке данной детали или сборке изделия.

В машиностроительном производстве при обработке деталей на металлорежущих станках определяется норма времени на отдельные операции (комплекс операций) или норма выработки деталей (изделий) в штуках в единицу времени (час, смену).

Итак, под технической нормой времени понимают время (в минутах или долях минуты), устанавливаемое на выполнение данной операции при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства с учетом передового производственного опыта.

Техническая норма времени, определяющая затрату времени на обработку (сборку или другие работы), служит основой для оплаты работы, калькуляции себестоимости детали и изделия. На основе технических норм рассчитываются длительность производственного цикла, необходимое количество станков, инструментов и рабочих определяется производственная мощность цехов (или отдельных участков), производится все планирование производства.

При выборе оптимальных вариантов технологических процессов обработки деталей или сборки изделий наряду с другими технико-экономическими показателями пользуются нормой времени для оценки технологического процесса.

При установлении нормы времени необходимо обеспечить следующие условия:

1) работа должна выполняться рабочим соответствующей квалификации;

2) должны быть применены наиболее эффективные для данной работы приспособления и инструменты;

3) должны быть установлены оптимальные режимы резания исходя из возможности рационального применения одновременной обработки нескольких деталей, одновременной работы несколькими инструментами и в тех случаях, где это возможно, одновременного обслуживания одним рабочим нескольких станков;

4) припуски на обработку должны быть оптимальными, сорт и качество материала -- нормальными для данного завода; станок должен быть исправным, а качество инструмента нормальным;

5) в норму времени не должны быть включены те ручные приемы, которые могут быть выполнены одновременно с работой станка, т. е. перекрыты машинным временем;

6) в норму времени не должно включаться время на исправление забракованных деталей или на изготовление взамен их новых;

7) организация рабочего места должна предусматривать заблаговременную доставку к нему чертежей и нарядов на работу, материалов, инструментов, приспособлений, а также сдачу их по окончании работы вспомогательными рабочими;

8) заточка инструмента должна быть централизованной, т. е. инструмент должен затачиваться в заточном отделении цеха специальными рабочими -- заточниками. Инструмент заменяется через установленные промежутки времени (принудительная смена инструмента) или по требованию станочника. Каждое рабочее место должно быть обеспечено дополнительным комплектом инструмента. Заточенный инструмент подается к рабочему месту в готовом виде;

9) в норму времени не должны входить потери времени из-за каких-либо организационных неполадок; к числу этих неполадок относятся: перерыв в подаче электроэнергии, задержка в доставке материала, приспособлений, инструмента, задержка транспортных средств, наряда на работу или сдачи работы, неисправность электродвигателя и т. д.; следовательно, должно быть предусмотрено непрерывное и своевременное обслуживание рабочего места всем необходимым для выполнения бесперебойной работы;

10) норма времени должна устанавливаться в расчете на нормальные условия работы, и какие-либо потери времени, связанные с отклонениями от нормальных условий, как зависящие от рабочего, так и не зависящие от него, не входят в норму.

Техническая норма времени - время, необходимое для выполнения операций или определенного вида работ при нормальной интенсивности с применением передовых средств и приемов труда.

Время, необходимое на изготовление детали состоит:

,

где Тп.з. - подготовительно-заключительное время; Тшт - штучное время:

,

Пример определения основного (машинного) времени обработки для одного перехода:

Токарной операции:

L = l + y + Д - путь инструмента в направлении рабочей подачи

i = 1 - количество проходов

y = 0 - величина врезания (при величине главного угла в плане ц0 = 90°)

Д = 1…2 мм - величина перебега

l = 27 мм - длина обрабатываемой поверхности

S = 0,4 мм/об - подача

n = 800 об/мин - частота вращения шпинделя

Фрезерной операции:

L = l + y + Д - путь инструмента в направлении рабочей подачи

y = - величина врезания

Д = 1…5 мм - величина перебега

l = 110 мм - длина обрабатываемой поверхности

Sм = 15,12 мм/мин - минутная подача

Шлифовальной операции:



8. Анализ технологичности детали

Технологичность конструкции - это свойство конструкции, проявляемое в наименьших затратах труда, средств и материалов по сравнению с базовыми вариантами на всех этапах: проектирование, изготовление, сборка, монтаж, ремонт, эксплуатация.

Рациональные конструкции деталей, обеспечивающие необходимые эксплуатационные требования, не могут быть созданы без учета трудоемкости и материалоемкости их изготовления. Соответствие конструкции детали требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости определяет технологичность конструкции.

На стадии проектирования рассматриваются следующие аспекты технологичности:

- конструкторский;

- технологический;

- эксплуатационный;

- экологичный;

- безопасность жизнедеятельности человека.

Рассмотрим технологические аспекты. Их соблюдение отмечаем знаком «+», несоблюдение «». В конце определим относительную технологичность детали в целом.

1) сокращать протяженность механически обрабатываемых поверхностей до конструктивно необходимого минимума «+»

Т. е. если возможно, шероховатость неответственных поверхностей не понижается.

2) уменьшать количество металла, снимаемого при обработке «+»

Т. е. припуски на механическую обработку назначаются как можно меньшими, но в то же время достаточными для получения требуемых шероховатостей поверхностей.

3) предусматривать изготовление детали или ее отдельных поверхностей наиболее производительными методами (чеканкой, штамповкой) «+»

Заготовка - прокат, более приближена к форме и размерам готовой детали.

4) шире применять сортовой и профильный прокат с сохранением наибольшего числа черных поверхностей «+»

5) предусматривать изготовление детали из заготовок с формой, близкой к форме детали «+»

Форма проката наиболее приближена к форме детали.

6) избегать излишней точности механической обработки «+»

7) применять в каждом отдельном случае наиболее грубую точность, обеспечивающую правильную работу узла и удовлетворяющую условию взаимозаменямости «+»

8) обеспечить возможность применения наиболее производительных способов механической обработки «+»

9) предусматривать возможность обработки напроход, являющуюся главным условием повышения производительности, получения более высокой точности «+-»

Т. е. не все поверхности возможно обрабатывать напроход.

10) при невозможности обработки напроход обеспечить выход инструмента (канавки) на расстоянии, достаточном для получения точных поверхностей «+»

11) обеспечить удобный подход к обрабатываемой поверхности «+»

12) предусматривать возможность обработки максимального числа поверхностей на одной операции на одном станке с одного установа одним и тем же инструментом (принцип концентрации операций) «+»

13) обеспечить возможность обработки точных соосных и параллельных отверстий с одного установа, облегчающую получение точных межосевых расстояний «+»

14) предусматривать четкое разделение поверхностей, обрабатываемых различным инструментом и с различной точностью «+»

15) избегать совместной обработки деталей в сборе, нарушающей непрерывность производственного цикла и затрудняющей смену детали в эксплуатации «+»

16) сокращать номенклатуру обрабатывающего инструмента путем унификации размеров и формы поверхностей «+»

17) в единичном и мелкосерийном производстве сводить к минимуму применение специального режущего инструмента «+»

18) придавать обрабатываемым участкам поверхности высокую и равномерную жесткость «+»

Те поверхности, при удалении припусков с которых снижается жесткость заготовки (отверстия), обрабатывают в последнюю очередь.

19) предусматривать удобные измерительные базы для контроля размеров с применением универсального измерительного инструмента «+»

20) сокращать машинное время за счет увеличения скорости резания, подачи и глубины резания «+»

Т. е. глубину резания, подачу и скорость резания назначают предельно возможными.

21) сокращать вспомогательное время за счет применения быстродействующих приспособлений для установки, закрепления и снятия заготовки «+»

Т. е. применяют стандартные приспособления (патроны, электромагнитную плиту), которые способствуют быстрой установке, закреплению и снятию заготовки. Проектируют же такие приспособления, которые по возможности будут максимально быстродействующими и удобными в эксплуатации.

Качественная оценка технологичности (путем рассмотрения процентного отношения технологичности к нетехнологичности) показывает, что технологичность изготовления вала - 82% - достаточно высокая.



9. Основы техники безопасности и окружающей среды

Несчастные случаи при работе на станках происходят вследствие:

1. Отсутствия или неисправности ограждения станка;

2. Непрочного крепления детали или инструмента;

3. Неисправности или притупления режущего инструмента;

4. Неисправности электрооборудования (заземления);

5. Беспорядка на рабочем месте.

До начала работы станочнику следует:

1. Правильно одеть спецодежду;

2. Спрятать волосы под головной убор;

3. Застегнуть обшлаги рукавов на пуговицы;

4. Проверить наличие и надежность крепления защитных ограждений и соединения защитного заземления (зануления) с корпусом станка;

5. Разложить инструменты и заготовки в установленном порядке на приставной тумбочке;

6. Прочно закрепить режущий инструмент и обрабатываемую деталь, отвести режущий инструмент от заготовки;

7. Проверить работу механизмов станка, рычагов управления, а также исправность пусковой аппаратуры путем включения кнопок.

Во избежание травм во время работы станочнику запрещено:

1. Наклонять голову к вращающимся частям станка или режущему инструменту;

2. Передавать или принимать предметы через вращающиеся части станка;

3. Облокачиваться или опираться на станок, класть на него инструменты или заготовки;

4. Измерять обрабатываемую деталь, смазывать, чистить, убирать стружку со станка до его полной остановки;

5. Останавливать вращающиеся части станка путем торможения их рукой;

6. Поддерживать и ловить руками отрезаемую деталь.

При выключении тока в сети во время работы станок следует немедленно отключить.

Одним из основных условий обеспечения безопасности труда при работе на металлообрабатывающих станках является такая организация производственного процесса, при которой все станки обслуживаются только прикрепленными к ним рабочими. Это помогает избежать возможных несчастных случаев, связанных с неопытностью или незнанием специфичных требований безопасности, характерных для того или иного вида обработки.

Важным условием безопасной работы на станках является хорошая организация рабочих мест и надлежащее их освещение.

Производственная санитария - система практических мероприятий, разрабатываемых гигиеной труда и направленных на предупреждение неблагоприятных воздействий условий труда на здоровье работающих.

Гигиена труда - отрасль медицины, которая изучает воздействие трудовых процессов и окружающей производственной среды на организм работающих и разрабатывает гигиенические нормативы и мероприятия для обеспечения благоприятных условий труда и предупреждения профессиональных болезней.

Широкое использование в машиностроении ручного механизированного инструмента вызвало необходимость виброзащиты операторов и разработки режимов труда рабочих виброопасных профессий.

Задачи, стоящие перед гигиеной труда и промышленной санитарией, могут быть успешно разрешены только при совместной комплексной работе санитарных врачей, конструкторов, технологов, сантехников и других специалистов.

Знание вопросов гигиены труда и производственной санитарии необходимо также для научной организации труда (НОТ).

Мероприятия, разрабатываемые гигиеной труда, направлены на улучшение здоровья и самочувствия работающих и повышение производительности труда.



Заключение

Данная курсовая работа представляет собой описание технологического процесса изготовления ступенчатого вала. При ее выполнении были затронуты вопросы, касающиеся как принципов проектирования технологического процесса механической обработки, так и теоретических основ технологии машиностроения. В соответствии с основами проектирования станочных приспособлений, были разработаны конструкции приспособлений для сверления и фрезерования поверхностей заготовки.



Список литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656., ил

2. Комаров В.В. Параметры резания при механической обработке / Методические указания для студентов механических специальностей при выполнении курсового и дипломного проектирования. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 1998. - 40 с.

3. Расчет припусков и межоперационных размеров в машиностроении: Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов/ Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртладзе, М.С. Островский; под. ред. В.А. Тимирязева. М.: Высшая школа, 2004. - 272 с.: ил.

4. Справочник токаря универсала / Д.Г. Белецкий, В.Г. Моисеев, М.Г. Шеметов; Под. ред. М.Г. Шеметова. - М.: Машиностроение. 1987. - 560с.: ил.

5. Справочник машиностроителя под ред. д.т.н. проф. Э.А.Сателя/В 6-ти томах. Т.5. - М.: Машгиз, 1956 - 795 с.

Размещено на Allbest.ru