Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Разработка технологического процесса детали общего машиностроительного назначения типа "Вал"

Разработка технологического процесса детали общего машиностроительного назначения типа "Вал"

Деталь как изделие общего машиностроительного назначения, описание ее характеристик и функциональных свойств. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности. Выбор типа производства данной детали. Разработка маршрута механической обработки.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.03.2010
Размер файла 34,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

Количество выпускаемой продукции, эффективность производства и его технический прогресс во многом зависит от развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от внедрения методов технико-экономического анализа.

Технический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства, заменой предшествующих технологических процессов более точными, производительными и экономичными.

Одним из основных направлений в технологии машиностроения является выбор заготовок, которые значительно снижают технологические отходы. При этом резко сокращается область применения отдельных видов обработки резанием.

Другим важным мероприятием является типизация технологических процессов обработки, унификация технологической оснастки, что позволяет применять их в различных отраслях машиностроения.

Наконец, повышение эффективности производства возможно на основе его оснащения высокопроизводительными станками-полуавтоматами, станками с ЧПУ, а также всесторонней механизацией процессов на основе промышленных роботов и вычислительной техники.

В разрабатываемом технологическом процессе используются основные мероприятия для обеспечения качественной и экономичной обработки заданной детали, применяется современная заготовка, используется типовой технологический процесс, высокопроизводительное оборудование и станки с ЧПУ, твердосплавные режущие инструменты и приборы активного контроля для измерений.

1. Общий раздел

1.1 Описание конструкции детали и ее служебного назначения

Деталь является изделием общего машиностроительного назначения и относится к классу валов (цилиндрическая поверхность с шейками). Ведущий вал используется в различных приводах и является ответственной деталью (в конструкциях шаровой мельницы). Конструкция представляет собой деталь, состоящую из двух поверхностей: тело вращения и тело квадратного сечения. Деталь работает в условиях среднестатистической нагрузки. Вал не является скоростным. В свою очередь, он удобен для обработки, так как является жестким. Расчет износостойкости не требуется. Требуется концентрическое расположение шеек. Обработка данной детали производится в патроне без заднего центра или с использованием заднего центра. Основными поверхностями детали является плоская торцовая поверхность O20h9 и прилегающие торцы ступеней, а также сферическая торцовая поверхность.

Дополнительными конструктивными элементами являются: 5 фасок 1.5х45о, канавки для выхода шлифовального круга и под стопорение кольца, поперечное отверстие.

Наиболее точными, ответственными в изготовлении являются: диаметры d=35 мм; d=25 мм; d=23.5 мм; d=20 мм; отверстие d=18 мм.

1.2 Технологический контроль чертежа детали и анализ технологичности

Чертеж детали содержит один вид, а также несколько местных видов, дающих представление о конструкции детали. Шероховатость поверхности, неуказанные шероховатости, размеры и предельные отклонения проставлены правильно.

В целом, конструкция чертежа содержит необходимую технологическую информацию для разработки технологического процесса. Информация представлена в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТП. Это подтверждается:

1. Изображение детали выполнено адекватно, с указанием всех элементов конструкции (необходимое количество проекций с местными разрезами). Не указана граница скругления R=30 мм. Кроме того, желательно присутствие вида в увеличенном виде на канавку шириной 1.4 мм.

2. Указаны все размеры, необходимые для изготовления детали.

3. На все размеры указаны допуски.

4. На все поверхности детали установлены требования по шероховатости.

5. Сформулированы все необходимые для изготовления детали условия.

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технического процесса. Поэтому технологический анализ - один из важнейших этапов технологической разработки. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки высокопроизводительными методами.

Анализ технологичности выполняется методом качественной и количественной оценки.

С точки зрения качественной оценки деталь имеет следующие технологические признаки:

1. Заготовка для детали может быть получена горячей объемной штамповкой.

2. Обрабатываемые поверхности являются простыми по форме.

3. Размеры поверхностей, а также отдельные элементы в виде фасок, канавок являются унифицированными и стандартными.

4. Обрабатываемые поверхности допускают свободный подход режущих элементов.

5. Все поверхности можно обрабатывать на производительном технологическом оборудовании.

6. Деталь имеет достаточно удобные технологические базы.

На основании вышеперечисленных показателей деталь следует считать технологичной.

Количественную оценку технологичности выполним по:

1. К у.э - коэффициент унифицированных элементов.

2. К тч. - коэффициент точности.

3. Кш - коэффициент шероховатости.

Поверхность детали

Кол-во

Кол-во

унифицированных и

стандартизированных

поверхностей

Квалитет

точности

Класс

шерохо

ватости

Торец правый

1

-

12

4

Канавка кольцевая

b=3 мм

2

2

12

4

Фаска наружная

1.5 х 45о

4

4

12

4

Канавка кольцевая

1.4h9

1

1

9

6

Торец правый

O 25

1

-

12

6

Диаметр наружный

O 25

1

1

12

4

Торец правый

O 35

1

-

12

6

Диаметр наружный

O 35

1

1

12

4

Торец левый

O 35

1

-

12

6

Отверстие O 18

1

1

12

4

Торец левый

1

-

12

4

ВСЕГО

15

10

К у.э= Q у.э/Q общ = 10/15= 0.67> 0.61 - технологично.

Аср = (12*14+9*1)/15=11.8 - средний квалитет точности.

К тч = 1 - 1/Аср= 1-1/11.8=0.92 > 0.8 - технологично.

Бср=(4*11+6*4)/15=4.5 - средний класс шероховатости.

Кш=1/Бср=1/4.5=0.22 > 0.16 - технологично.

Таким образом, по результату количественной оценки, деталь технологична и дополнительной обработки не требует.

1.3 Материал детали и его свойства

Материалом детали является конструкционная легированная среднеуглеродистая сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Вид поставки - сортовой прокат различного профиля, калиброванный пруток, полосы, а также поковки и штамповки.

В моторостроении применяется для коленчатых валов, зубчатых колес, фрикционных дисков, выпускных клапанов тихоходных изделий, шатунных болтов, гаек шатунных болтов, силовых шпилек, коромысел клапанов и других деталей, закаливаемых в масле.

В турбостроении - для турбинных дисков, ободьев колес зубчатых передач, валов зубчатых передач, деталей соединительных муфт турбин и турбомашин, болтов, гаек и деталей общего назначения.

Химический состав в%:

Углерод - 0.36…0.44%;

Кремний - 0.17…0.37%;

Марганец - 0.5…0.8%;

Медь - 0.8…1.1%.

Остальных не более:

Никель - 0.3%;

Фосфор - 0.035%.

Твердость в состоянии поставки HB ? 217.

2. Технологический раздел

2.1 Характеристика установленного типа производства

Тип производства ориентировочно установим на основе заданной годовой программы и массы детали.

Согласно данным, при массе детали m=0.7 и годовой программе Nзад= 80000 штук, ориентировочно примем среднесерийный тип производства.

Этот тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой выпускаемых изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями в достаточно большом объеме. Кроме того, этому типу производства свойственно:

1. Выполнение на одном рабочем месте нескольких периодически повторяющихся операций.

2. Применение специализированного переналаживаемого оборудования (станки с ЧПУ).

3. Переналаживаемая оснастка с механизированным приводом.

4. Расположение станков на участке в порядке выполнения операций, т.е. по технологичности маршрута.

5. Заготовка от простой до усложненной конструктивной формы. В большинстве случаев, применение штамповок и специальных видов литья.

6. Технологическая документация в виде маршрутной карты и комплекта операционных карт с картами эскизов для каждой операции.

7. Квалификация рабочих - средняя (от 3 до 5 разрядов).

2.2 Выбор вида и способа получения заготовки; обоснование выбора заготовки

Выбор вида заготовки зависит от конструктивных форм детали, их назначения, условий их работы в собранной машине, испытываемых напряжений.

Так как материалом заготовки является конструкционная легированная сталь, а ее форма представляет собой совокупность тела вращения и тела квадратного сечения, то для условий среднесерийного производства в качестве заготовки целесообразно использовать горячую объемную штамповку.

Определим общие припуски на все формируемые в штамповке поверхности по ГОСТ 7505-89.

Припуски найдем в зависимости от класса точности штамповки, группы стали и степени сложности штампов.

Порядок определения общих припусков

1. Вид штамповочного оборудования - кривошипный горячештамповочный пресс (КГШП).

2. Нагрев заготовки - индукционный (ТВ4)

3. Исходные данные по детали:

3.1 Материал детали - сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Химический состав по основным элементам в%

C=0.36…0.44, Si=0.17…0.37, Mn=0.5…0.8, Cu=0.8…1.

3.2 Масса детали m=0.7 кг

3. Исходные данные для расчета

3.1 Расчетная масса штамповки (mшр)

mшр=m*кр= 0.7*1.45=1.015 кг, где m - масса детали, кр - расчетный коэффициент в зависимости от типа детали. кр=1.45 - для валов, осей, цапф, шатунов.

3.2 Класс точности штамповки (Т)

Для штамповок на КГШП класс точности Т3.

3.3 Группа стали М2

Так как сталь 40Х относится к сталям с массовой долей углерода от 0.35% до 0.65% включительно или суммарной долей основных элементов свыше 2% до 5% включительно.

3.4 Степень сложности штамповки (С)

Определяется отношением расчетной массы штамповки mшр к массе геометрической фигуры mфиг, в которую вписывается форма штамповки. Геометрическая фигура - прямой цилиндр.

С=mшр/mфиг.

Габаритные размеры описывающей фигуры следует находить через соответствующие габаритные размеры детали и коэффициент увеличения кув=1.05

Dфиг=Dдет*1.05=4*1.05=42 мм.

Lфиг=Lдет*1.05=160*1.05=168 мм.

Степень сложности штамповки соответствует значению отношения mшр/mфиг.

mфиг=1.3 кг

С=1.015/1.3=0.78, что соответствует С1.

3.5 Исходный индекс 5. выбран на основании исходных данных

Составим таблицу размеров всех формируемых поверхностей в штамповке с указанием их шероховатости.

Размер по

чертежу и

класс шеро

ховатости

Основной

припуск

Zосн (мм)

Дополнительный

припуск

Суммарный

общий припуск

Размер в штамповке

(мм)

Допуски на размер в штампо

вке (мм)

По смеще

нию

По плоско

сти

Z0 (мм)

2Z0 (мм)

O 40 v1.25

0.8

0.2

1

2

42

+0.5

-0.2

O 35

vRz 40

1.8

0.3

2.1

4.2

39.2

+0.5

-0.2

O 25

vRz 40

2.0

0.3

2.3

4.2

29.2

+0.5

-0.2

O 20

vRz 40

1.8

0.3

2.1

4.2

24.2

+0.5

-0.2

L 45

1.8

0.5

2.3

4.6

49.6

+0.5

-0.3

L 25

1.7

0.5

2.2

4.4

29.4

+0.5

-0.2

L 60

2.0

0.5

2.5

5

65

+0.5

-0.3

L 30

1.7

0.5

2.2

4.4

34.4

+0.5

-0.2

Разобьем заготовку на элементарные фигуры и определим массу каждой части и массу штамповки:

Деталь разбивается на 4 прямых цилиндра. Их масса, соответственно, составит:

m1= 0.15 кг;

m2= 0.28 кг;

m3= 0.34 кг;

m4= 0.124 кг.

Масса штамповки составит, таким образом,

mшт=m1+m2+m3+m4=0.894 кг.

Ким=m/mшт=0.7/0.894=0.783 - коэффициент использования материала.

Кимрек=0.7 - рекомендованный коэффициент использования материала.

Ким > Кимрек - заготовка подсчитана правильно.

3.3 Разработка маршрута механической обработки с выбором баз оборудования, станочных приспособлений, режущего и мерителного инструментов

Маршрутный план механообработки детали «вал» разработан на основе типового технологического процесса обработки деталей класса «круглые стержни» в серийном производстве. Основными технологическими задачами будут являться:

1. Получить центровые отверстия, реализующие ось вала;

2. Обработать наружные поверхности вращения с требуемой точностью;

3. Обработать лыски на валу.

4. Обработать отверстие в вале с требуемой точностью.

Технологические базы выберем исходя из основных принципов базирования. В качестве черновых баз для первой операции используем две наружные поверхности и один из прилегающих к ним торцев.

В качестве чистовых баз на последних операциях применим центровые отверстия и один из крайних торцев детали.

Объем обработки каждой поверхности установим исходя из требований точности и качества на основе рабочего чертежа.

Формообразующими являются токарные операции, дополнительными - сверлильная, горизонтально - фрезерная, уточненными - кругло-шлифовальная.

Выбор станков выполнен для основных станочных операций.

Исходными данными для выбора станков являются: выбор обработки, форма и расположение обрабатываемых поверхностей, точность обработки, количество используемых инструментов, тип производства, диапазон скоростей и подач. Для токарных операций выберем станок с ЧПУ, также станок с ЧПУ можно выбрать для вертикально - фрезерной операции. Для сверлильной операции выберем простой станок, для шлифовальной - также простой. Для обработки R30 - горизонтально - фрезерный станок.

3.4 Определение операционных (промежуточных) припусков табличным методом

Наружная поверхность O20h9(-0.052) vRa1.25

1. Маршрутный план обработки поверхности, исходя из точности и шероховатости.

- точение предварительное (черновое)

- точение получистовое

- шлифование однократное

2. Находим промежуточные припуски в порядке, обратном маршрутному плану.

- припуск на шлифование 2Zшлиф=0.2 мм

- припуск на получистовое точение 2Zпч= 0.6 мм

- припуск на предварительное точение

2Zчерн= 2Z0 - (2Zшлиф+2Zпч)=2*1.9 - (2*0.2+2*0.6)=3.8-0.4-1.2=2.2, где Z0 - общий припуск, найденный табличным методом.

3. Находим промежуточные размеры и их допуски в порядке, обратном маршрутному плану. Номинальный размер поверхности по чертежу, т.е. Dшлиф=20 мм.

а) Размер после получистового точения с допуском h9:

Dп/чист=Dшлиф+2Zшлиф=20+0.2=20,2 мм.

б) Размер после предварительного (чернового) точения с допуском h12:

Dчерн=Dп/чист+2Zп/чист=20.2+0.6=20.8 мм.

в) Номинальный размер в заготовке штамповки с допуском ГОСТ 7505-89

Dзаг=Dчерн+2Zчерн=20.8+2.2 =23 мм.

4. Найденные результаты сведем в таблицу:

Размер обрабатыва

емой поверхности

и шероховатости

Маршрут обработки

поверхности в обрат

ном порядке

Промежу

точный размер

мм

Промежу

точный

Допуск

Промежу

точный

припуск

20h9 Ra2.5

Шлифование

Точение п/чистовое

Точение черновое

В заготовке

20

20.2

20.8

23

+0.018

+0.002

h9 (-0.062)

h12 (-0.25)

0.2

0.6

2.2

25k6 Rz 20

Шлифование

Точение п/чистовое

Точение черновое

В заготовке

25

25.2

26.9

29.2

+0.018

+0.002

h9 (-0.06)

h12 (-025)

0.2

1.7

2.3

35h14 Rz 20

Шлифование

Точение п/чистовое

Точение черновое

В заготовке

35

35.4

37.6

39.2

+0.018

+0.002

h9 (-0.062)

h12 (-0.25)

0.4

2.2

2.2

1.6

40h9 Rz 20

Шлифование

Точение п/чистовое

Точение черновое

В заготовке

40

40.6

41.6

42

+0.018

+0.002

h9 (-0.062)

h12 (-0.25)

0.6

1.0

0.4

3.5 Расчет режимов резания

Исходными данными являются: вид обработки, наименование перехода, конструкция режущего инструмента, материал режущей части, материал обрабатываемой детали, точность обработки, шероховатость поверхности, тип производства, технологичность оборудования.

Подробно опишем выбор режима резания на токарную операцию с ЧПУ. Для остальных операций составим таблицу. Определяем режимы обработки для первого перехода - точить торец.

Задаем скорость V=120 м\мин.

Определяем частоту вращения по формуле

n=1000*V/?D, где D - наибольший диаметр заготовки D=42 мм.

Тогда n=909 об\мин. Примем n=1000 об\мин.

Тогда V=1000*3.14*42\1000=131 об\мин.

S0 - подача, мм\об. Задаем S0=0.2 мм\об.

Скорость подачи

F=n*S0.

F=1000*0.2=200 мм\мин, t - глубина подачи, мм. Примем t=0.1 мм. Lрх - длина рабочего хода. Lрх=42 мм.

Окончательные результаты сведем в таблицу.

Режимы резания для токарной операции

№ п\п

Наименование

операции

Название

перехода

V, м\мин

n, об\мн

S, мм\об

F, мм\мин

t, мм

Lрх, мм

1

Токарная

1. Точить торец

120

1000

0.2

200

0.1

42

2. Точить

контур предварительно

120

1400

0.2

280

0.1

900

3. Точить

контур окончательно

150

1400

0.2

280

0.1

900

4. Точить канавки II

120

1400

0.1

140

0.1

0.5

5. Точить канавки I

120

1400

0.1

140

0.1

0.5

2

Токарная

1. Точить торец

120

1000

0.2

200

0.1

42

2. Точить контур предварительно

120

1200

0.2

240

0.1

700

3. Точить контур окончательно

150

1400

0.2

280

0.1

700

Составим аналогичные таблицы для фрезерной и сверлильных операций.

Режимы резания для фрезерных и сверлильной операций

№п/п

Название операции

V м/мин

S, мм/об

1

Горизонтально - фрезерная

50

0.02

2

Вертикально - фрезерная

40

0.03

3

Сверлить отверстие d=17 мм

30

0.2

4

Зенкеровать отверстие d=17.9 мм

40

0.3

5

Развертывать отверстие d= 18 мм

5

0.8

Составим аналогичную таблицу для шлифовальной операции.

№п/п

Название операции

V, м/с

Sкр, м/мин

Sпрод, 2х/мин

Sвр., мм

1

Шлифовать d=25 мм

35

20

30

0.2

2

Шлифовать d=20 мм

35

20

30

0.2

3.6 Расчет норм времени

Расчет норм штучно - калькуляционного времени.

Штучно - калькуляционное время

Тшт.к.=t0+tв+tтех+tор+tп+tпз, где

t0 - основное время, рассчитанное с учетом длины рабочего хода и скорости движения подачи для каждого основного перехода, tв - вспомогательное время (рассчитывается на операцию, которая включает: взять, установить, зажать, выверка положения детали, подвести, настроить на размер режим работы инструмента, включение рабочего хода и т.д.), tтех - техническое время, продолжительность технического обслуживания рабочего места, tор - организационное время, затрачиваемое на снабжение заготовками, заточку инструмента, tп - продолжительность регламентированных перерывов, tпз - подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на наладку, освоение новой партии деталей.

Расчет приведен для первой токарной операции.

?to=to1+to2+to3+to4+to5, где

to1 - время первого перехода to1=Lp\n*S;

to1=42/1000*0.2=0.21 мин;

to2=900/1200*0.2=3.75 мин;

to3=900/1400*0.2=3.21 мин;

to4=0.5/1400*0.1=0.0035 мин;

to5=0.5/1400*0.1=0.0035 мин.

Тогда ?to=0.21+3.75+3.21+0.0035+0.0035=7.18 мин.

Далее принимаем tв=0.5 мин.

tтех=(10-12%)*?to=0.72 мин;

tор=(10-12%)*(?to+tв)=0.8 мин;

tп=2.5%*(?to+tв)=1.9 мин;

tпз=300/N=300/1000=0.3 мин.

Тогда Тшт.к=7.18+0.5+0.72+0.8+1.9+0.3=11.4 мин.

Результаты расчетов норм времени для остальных операций сведем в таблицу.

Нормы времени

№п/п

Наименование операции

Тшт.к

1

Токарная с ЧПУ

11.4

2

Токарная с ЧПУ

9.2

3

Горизонтально-фрезерная

5.2

4

Вертикально-фрезерная

4.3

5

Сверлильная

5.7

6

Кругло-шлифовальная

6.8

3.7 Технико-экономическое сравнение вариантов обработки в одной из операций

Технико-экономическое обоснование выполнено методом бухгалтерского расчета. Кроме него существует еще два метода: прямого счета или метод калькуляции, расчет с уточняющими коэффициентами.

Критерием для сравнения разных вариантов технологических процессов является цеховая себестоимость. Так как технологический процесс один, расчет производим один раз.

С=М+Т (1+Н/100), где М - затраты на материал,

Т - штучно-калькуляционное время, Н-накладные расходы. Приблизительно примем М=700, Т=55,25, Н=200.

Тогда С=700+55.25 (1+200/100)=865.75.

Для примера возьмем другой процесс обработки (увеличим время обработки) и материал заготовки (более дорогой). Примем М=1000, Т=70.25, Н=350 (также увеличится, так как увеличится время обработки).

Тогда С=100+70,25 (1+350/100)=1316.125. таким образом, очевидно, что выбранный процесс обработки, а также материал заготовки удовлетворяют технико-экономическим показателям.

Заключение

В результате выполненного курсового проекта были поведены необходимые расчеты по разработке технологического процесса детали общего машиностроительного назначения типа «Вал». В ходе работы были проведены все необходимые расчеты, операции, которые необходимы для изготовления данной детали, а именно: выбраны определенные операции, переходы к этим операциям, выбраны режимы резания, время обработки заготовки.

Все эти этапы были проведены с учетом типа производства, материала заготовки и материала режущих частей инструментов. Кроме того, был проведен выбор металлорежущего оборудования, режущего инструмента, технологической оснастки. После разработки технологического процесса произвели технико-экономическое обоснование.

Технология обработки деталей машиностроительного производства является сложной и постоянно развивающейся отраслью промышленности. Она требует постоянного исследования и развития новых возможностей, но кроме этого необходимо знать и фундаментальные дисциплины.

Список литературы

1. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков, М. «Машиностроение», 1971.

2. Станочные приспособления: справочник. М. «Машиностроение», 1984.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта, под ред. д.т.н. проф. Фираго В.П., М. 1977.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены