Технология изготовления вала

Технология изготовления вала

1. Выбор заготовки

Исходные данные: 1) рабочий чертёж детали; 2) Тип производства серийный.

Деталь представляет собой тело вращения. В качестве заготовки можно принять прокат - круг 120 мм обычной прочности. Определим коэффициент использования металла по формуле:

(2.1.1)

Где: - масса детали (2,8 кг)

- масса заготовки (6 кг)

K = 2,8/6 = 0,46

В серийном производстве недостаточно. При использовании заготовки штампованной поковки третьей группы (обычной точности) имеет следующие размеры для:

40-40=2P= (2.1.2)

Где P - припуск на обработку (1,8 мм)

- допуск на упаковку (0,5 мм)

D_заг = 40+2*1,8+0,5 = 44,1 мм44

50-50+2P+ (2.1.3)

D_заг=50+2*1,8+0,5=54,1 мм54 мм

По длине: 281+2*1,8=284,6 мм

Коэффициент использования металла заготовки штампованной поковки при массе m₃ = 3,4 кг будет равен:

К=2,8/3,4=0,83

Принимаем заготовку штампованная поковка

2. Технологический маршрут изготовления детали

Примем условно, что заготовка поступает с обработанными торцами в размер 281 мм и с выполненными торцевыми отверстиями.

Операция № 1: Токарная

Оборудование: Токарно-винторезный станок. 16Б16А

Операция № 2: Фрезерная

Оборудование: Горизонтально-фрезерный станок. 6Р80

Операция № 3: Сверление

Оборудование: Вертикально-сверлильный станок 2Н118

Операция № 4: Шлифование

Оборудование: Кругло - шлифовальный станок 3А110В

3 Расчет припусков на механическую обработку

Расчет припусков на механическую обработку проведем расчетно-аналитическим методом. Этот метод базируется на анализе допусков влияющих на припуск предшествующего и выполняемого перехода технологического процесса обработке поверхности.

Значение припуска определяется методом дифференцированного расчета по элементам, составляющим припуск.

Расчет проводим для поверхности 40; для остальных выбираем по справочнику.

Определение размеров заготовки ведем на 40 путем суммирования припусков и размеров готовой детали. Определим суммарное отклонение от правильной формы по формуле:

Где: R_z - высота микронеровностей на предшествующем переходе, мкм;

Т - глубина дефектного слоя, полученного на предшествующем переходе, мкм;

Р - геометрическая сумма пространственных отклонений.

,

Где: P_у - общее отклонение оси детали от прямолинейности, мм:

P_ц - смещение оси заготовки в результате погрешности центрования (0,25), мм.

Где: - удельная кривизна (=0,1 мм) мкм;

l - длина заготовки (284 мм)

Остаточная величина пространственного отклонения после соответствующего технологического перехода:

,

Где: К_ц - коэффициент уточнения формы;

К_ц = 0,06 - однократное и черновое растачивание штампов заготовки;

К_ц= 0,04 - чистовое растачивание;

К_ц= 0,02 - двукратное шлифование заготовки после токарной обработки.

После чернового растачивания:

После чистового растачивания:

После предварительного шлифования:

Минимальные припуски:

Под предварительное растачивание:

Под чистовое растачивание:

Под предварительное шлифование:

Общий припуск на диаметр при механической обработке:

Расчетные размеры d_p определяем, начиная с конечных размеров, путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технического перехода.

Расчет максимальных предельных размеров:



Предельные значения припусков определяются как разница больших предельных размеров; как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого перехода.

Общий припуск:

Общий номинальный припуск:

По расчетным данным составляем таблицу 2.1. припусков и предельных размеров по механическим переходам на обработку поверхности 40

4. Проектирование технологического процесса

Исходные данные: 1)рабочий чертеж детали;

2) тип производства - серийный;

3) чертеж заготовки.

При проектировании технологических операций выполняются следующие взаимосвязанные работы: выбирают структуру построения операции механической обработки, уточняют содержание технологических переходов в операции, выбирают технологическую оснастку, рассчитывают норму времени, определяют разряд работы, обеспечивают эффективность выполнения операций.

4.1 Токарная операция

Исходя из размеров диаметра заготовки и обработанные детали принимаем глубину резания при черновом растачивании t_чер=1,5 мм; при чистовом растачивании t_чис=0,25 мм.

Подача при черновом растачивании принимается равной максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности держалки.

Подачу при черновом растачивании выбираем в зависимости от требуемых параметров шероховатости и радиусе при вершине резца Р=2.

Скорость резания:

Где C_v - постоянная величина, зависит от ряда факторов (материала инструмента, от обработки), C_v=350

m=0,2; x=0,15; y=0,35.

K_mv - коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала;

K_nv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки (1);

K_uv - коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента (1);

Т - стойкость режущего инструмента (Т=30…60 мин);

K- коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания (0,7).

Где: K_r - коэффициент, характеризующий группу стали, по обрабатываемости (0,85).

Скорость резания при черновом растачивании:

Скорость резания при чистовом точении:

Количество оборотов вала двигателя при черновом растачивании:

При чистовом точении:

Проводим корректировку числа оборотов, т.е. принимаем ближайшее по паспорту:

для черновой обработки: n_чер=900 об/мин

для чистовой обработки: n_чис=1500 об/мин

Действительные скорости:

n_чер=3,14*40,3*900/1000=125,9 м/мин

n_чис=3,14*40*1500/1000=247 м/мин

Сила резания:

Где: K_p - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Мощность резания:

Выбираем эл/двигатель марки 4А100М2У2 с мощностью N=4,2 кВт.

Исходя из того, что наиболее сильнее двигатель работает при черновом точении, выбранный нами токарный многошпиндельный горизонтальный патронный полуавтомат 16Б16А с мощностью главного привода 2,8 кВт, подходит по мощности для операции чистового чернового растачивания.

4.2 Операция Фрезерование

Выбираем глубину резания: t=4

Подачу определяем по формуле:

Где Z - число зубьев фрезы (2);

N - частота вращения фрезы (300 об/мин);

S_z - величина подачи на один зуб (0,18).

Скорость резания:

Где: C_v=350; m=0,2; x=0,15; y=0,35.

Сила резания:

Крутящий момент:

Мощность резания:

Выбираем станок 6Р80 с мощностью эл/двигателя привода 4кВт.

4.3 Операция сверление

Выбираем глубину резания: t=0,5D

Выбираем согласно ГОСТ 10903-77: 10 мм; t=5мм

Подачу при сверлении отверстия выбираем максимально допустимую по прочности сверла: S=0,2 мм

Скорость резания:

Где: С_б=9,8; q=0,4; y=0,5; m=0,2; охлаждение;

Т - период стойкости сверла, Т=25 мин;

К_б - общий поправочный коэффициент на скорость резания (0,95);

D - диаметр сверла (10).

Число оборотов:

Крутящий момент:

Где: С_м=0б0345; q=2; y=0,8.

Мощность резания:

4.4 Операция шлифования

Выбираем инструмент:

AW 10x16 24A 25H Cm1 6кА 35 м/с ГОСТ 2447-62

Предварительное шлифование

Скорость заготовки: V_заг=30 м/сек

Глубина шлифования: t=0,025 мм

Продольная подача: S=55,8 мм/об

Число проходов при предварительном шлифовании: i=2

Выбираем оборудование: кругло - шлифовальный станок 3А110В

5. Нормирование технологического процесса

Нормой времени называется время, необходимое для выполнения операций в определенных организационно-технологических условиях, исходя из рационального использования производственных возможностей оборудования и рабочего места с учетом передового производственного опыта.

Норма времени на выполнение операции по обработке одной заготовки сборочной единицы называется штучным временем:

Где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_т = время технологического обслуживания рабочего места, мин;

Т_орг - время организационного обслуживания рабочего места, мин;

Т_пер - время перерывов, мин.

Основное время Т_о - время затрачиваемое на непосредственное изменение размеров, формы или вида обрабатываемой заготовки.

Где: i - число рабочих ходок инструмента, мм;

S_м - минутная подача инструмента, мм/мин;

l_p - расчетная длина обработки, мм.

Где: l_в - размер врезания инструмента, мм;

l_сх - размер схода инструмента, мм.

Где: S - подача при резании, мм/об;

n - число оборотов двигателя, об/мин.

Вспомогательное время Т_в - это время, затраченное на различные действия, обеспечивающие выполнение работы, относящиеся к основному времени.

Т_m - время, затрачиваемое рабочим на смену инструмента, его правку, регулировку и другие действия, связанные с уходом от рабочего стола при выполнении заданной работы.

Где: T_on - оперативное время, мин.

Т_орг. - организационное время - включает затраты времени рабочего на уход с рабочего места в течение смены.

Т_пер. - время перерывов для механических цехов.

Нормирование токарной операции:

Нормирование фрезерной операции:

Нормирование операции сверление:

Нормирование операции шлифования:

			Припуски и предельные размеры по механическим переходам на обработку поверхности 40 Таблица 2.1.
			Маршрут обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчетныйприпуск	Расчетныйдиаметр	Допуск наизготовлен.	Предельные размеры заготовки	Предельные значения припусков
								dmin	dmax
			Заготовка	Rz	T	Pост		41,416	600	41?416	42?016
1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ
	Черновое растачивание	160	250	250	1080	40,096	240	40,096	40,336	1080	1920
	Чистовое растачивание	63	60	15	156	39,82	70	39,32	39,94	156	516
	Итого	30	30	10						1236	2436
	Лист
			Маршрутная карта



Материал

Масса детали

Заготовка

Единиц. нормирования

Норма расхода

Коэф. использования металла

Наименование марка

Код

Код и вид

Профиль и размеры

Код дет.

Сталь 40 X ГОСТ 1577-70

2,8

0,83

Цех

участок

операция

Наименование и содержание операции

Оборудование (код, наименование, инвентарный номер)

Приспособление, инструмент

Код профессии

Кол.раб

Кол.одн.рем.обраб.дет.

Код детали

Объем произ. партии

Тnз

Разраб.

Единица нормирова ния

Код норм

Тш

1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ

1

Токарная

Токарно-винторезный станок 16Б16А

Резец Т15К6

4,64

2

Фрезерование

Горизонтально-фрезерный станок 6Р80

Фреза шпоночная ГОСТ 16463-80

0,07

3

Сверление

Вертикально-сверлильный станок 2Н118

Сверло 10,8 ГОСТ 10903-77

1,2

4

Шлифование

Круглошлифовальный станок 3А110В

Шлифовальный круг AW 10*16 ГОСТ 2447-82

0,04

лист



Операционная карта механической обработки

4 Rz 20 () 1 0 2303 0,63 2 5 S4 S3?5 S2?8 S6 216 S7 281

Номер цеха

Номер участка

Номер операции

Наименование операции

1

ТОКАРНАЯ

Наименование и марка материала

Масса деталей

Заготовка

Профиль и раз.

Твердость

масса

Сталь 40 X ГОСТ 1577-70

2,8

НВ 260

3,4 кг

Кол.одн.обр.дет.

Оборудование(наименование, модель)

1

Токарно-винторезный станок 16516А

1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ

Приспособление(код и наименование)

Центра ГОСТ 8742 75

Охлаждение

№

Содержание перехода

Инструмент (код и наименование)

Расч. разм

t

i

Режим обработки

Т0

Тш

Вспомогательный

Режущий

Измерительный

Диам.ширин.

длина

S

n

V

1

Установить заготовку

2

Точить начерно поверхность1

Центра ГОСТ 8742-75

Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18868-73

Штангенциркуль

40

216

1,5

1

0,6

900

126

0,58

1,39

3

Точить поверхность 2 начерно

Центра ГОСТ 8742-75

Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18868-73

Штангенциркуль

30

30

1,5

1

0,6

900

126

0,58

0,15

4

Точить поверхность 5 начерно

Центра ГОСТ 8742-75

Резец проходной Т15К6 ГОСТ 18868-73

Штангенциркуль

30

15

1,5

1

0,6

900

126

0,58

0,16

лист



Операционная карта механической обработки

S 11 Rz50 10 281 12 2,5 2,5 40,1

Номер цеха

Номер участка

Номер операции

Наименование операции

2

Фрезерная

Наименование и марка материала

Массадеталей

Заготовка

Профиль и раз.

Твердость

масса

Сталь 40 X ГОСТ 1577-70

2,8

НВ 260

3,0 кг

Кол.одн.обр.дет.

Оборудование(наименование, модель)

1

Горизонтально-фрезерный станок 6Р80

1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ

Приспособление(код и наименование)

Центра ГОСТ 8742 75

Охлаждение

№

Содержание перехода

Инструмент (код и наименование)

Расч. разм

t

i

Режим обработки

Т0

Тш

Вспомогательный

Режущий

Измерительный

Диам.ширин.

длина

S

n

V

1

Установить заготовку

2

Фрезеровать шпоночный паз

Центра ГОСТ 8742-75

Фреза шпоночная ГОСТ 16463-80

Штангенциркуль

4

70

4

2

108

200

8,4

0.04

0.07

3

Снять заготовку

лист



Операционная карта механической обработки

n S 10 6 отв 12

Номер цеха

Номер участка

Номер операции

Наименование операции

3

Сверление

Наименование и марка материала

Масса деталей

Заготовка

Профиль и раз.

Твердость

масса

Сталь 40 X ГОСТ 1577-70

2,8

НВ 260

3,0 кг

Кол.одн.обр.дет.

Оборудование(наименование, модель)

1

Вертикально - сверлильный станок 2Н118

1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ

Приспособление (код и наименование)

Зажим гидравлический

Охлаждение

Содержание перехода

Инструмент (код и наименование)

Расч. разм

t

i

Режим обработки

Т0

Тш

Вспомогательный

Режущий

Измерительный

Диам.ширин.

длина

S

n

V

Установить заготовку

Сверлить 6 отверстий 10

Зажим гидравлический

Сверло ГОСТ 10903-77

Штангенциркуль

10

12

5

2

0,2

810

11,4

0,7

1,2

лист



Операционная карта механической обработки

n S S 0,63 184 281

Номер цеха

Номер участка

Номер операции

Наименование операции

4

Шлифование

Наименование и марка материала

Масса деталей

Заготовка

Профиль и раз.

Твердость

масса

Сталь 40 X ГОСТ 1577-70

2,8

НВ 260

2,8 кг

Кол.одн.обр.дет.

Оборудование(наименование, модель)

1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ

1

Круглошлифовальный станок 3А110В

Приспособление (код и наименование)

Центра ГОСТ 8742-75

Охлаждение

№

Содержание перехода

Инструмент (код и наименование)

Расч. разм

t

i

Режим обработки

Т0

Тш

Вспомогательный

Режущий

Измерительный

Диам.ширин.

длина

S

n

V

1

Установить заготовку

2

Шлифовать поверхность 1

Центра ГОСТ 2447-82

Шлифовальный круг ГОСТ 2447-82

Микрометр

40

184

0,2

2

55,8

160

30

0,02

0,04

3

Снять деталь

лист



			Операционная карта механической обработки
			№	Содержание перехода	Инструмент (код и наименование)	Расч. раз.	t	i	Режим обработки	T0	Tш
					Вспомогательный	Режущий	Измерительный	Диам.шири.	длина			S	n	V
			5	Нарезать резьбу М 30*1,5 на длину 30 мм	Центра ГОСТ 8742-75	Резец резьбовой ГОСТ 18868-73	Штангенциркуль	30	30	1,5	1	2,5	630	3,56	0,03	0,05
			6	Точить поверхность 3 начерно	Центра ГОСТ 8742-75	Резец резьбовой ГОСТ 18868-73	--//--	120	60	1,5	1	0,6	900	126	0,1	0,2
			7	Точить поверхность 4 начерно	Центра ГОСТ 8742-75	--//--	--//--	120	35	1,5	1	0,6	900	126	0,1	0,2
			8	Точить поверхность 1 начисто	Центра ГОСТ 8742-75	--//--	--//--	40	184	0,2	1	0,15	1500	247	1,4	2,4
1709СМ49ДП00.00.0.00ПЗ
	9	Снять заготовку
	лист