Разработка механического процесса обработки детали "Вал выходной"

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Курсовая работа

по дисциплине «Основы технологии машиностроения»

на тему: Разработка механического процесса обработки детали «Вал выходной»



Содержание

Введение

1. Подготовка к проектированию технологического процесса механической обработки детали

1.1 Служебное назначение и конструкция детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.3 Определение типа и организационной формы производства

1.4 Выбор метода получения исходной заготовки

2. Проектирование технологического процесса механической обработки детали. Выбор и обоснование маршрута технологического процесса

2.1. Выбор оборудования и технологической оснастки

2.2. Расчет и назначение припусков на механическую обработку

2.3. Расчет и назначение режимов резания

Список литературы



Введение

Настоящее учебное пособие является учебно-методическим и справочным материалом, рассчитанным на использование его студентами при выполнении курсового и дипломного проектов. В пособии использованы материалы стандартов, отражающие положения единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), единой системы технологической документации (ЕСТД), единой системы конструкторской документации (ЕСКД), единой системы допусков и посадок. Некоторые положения и документы этих систем для целей учебного проектирования представлены в несколько упрощенном виде. Подробно изложены методические рекомендации к выполнению основных этапов проектирования технологических процессов, приведены справочные данные, необходимые для практического решения расчетных и проектных задач. При этом предполагается широкое использование дополнительных справочных материалов, которые приведены в учебной и справочной литературе. Особое внимание уделено теоретическим положениям и практическим рекомендациям по проектированию технологических процессов механической обработки заготовок на основе расчетно-точностного анализа выполнения технологических операций и переходов. Рассмотрены технологические подходы к расчету и определению отдельных составляющих суммарной погрешности обработки, приведены рекомендации по выбору методов и способов настройки станков. Для каждого метода настройки станка предлагается методика расчета настроечных размеров. Для разработки разделов, посвященных назначению технологических баз, правилам оформления технологической документации, проектированию контрольно-измерительных приспособлений, выбору станочного оборудования и технологической оснастки, рекомендуется пользоваться методическими указаниями, составленными на кафедре «Технология машиностроения».

1. Подготовка к проектированию технологического процесса механической обработки детали

1.1 Служебное назначение и конструкция детали

Вал- деталь машины или механизма предназначенная для передачи вращающего или крутящего момента вдоль своей осевой линии. Данный выходной вал широко применяется для передачи вращающего момента в редукторе.

Редуктором называют агрегат, содержащий передачи зацеплением и предназначенный для повышения вращающего момента и уменьшения угловой скорости двигателя. Редукторы широко применяют в различных отраслях машиностроения благодаря высоким экономическим, потребительским и другим характеристикам. В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валы. Валы опираются на подшипники, размещенные в гнездах корпуса. Установка передачи в отдельном корпусе гарантирует точность сборки, лучшую смазку, более высокий КПД, меньший износ, а также защиту от попадания в нее пыли и грязи. Во всех ответственных установках вместо передач назначают редукторы.

Габаритные размеры детали:

- максимальный диаметр 63 мм;

- длина детали 312 мм;

- масса детали 6,9 кг.

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Детали «Вал» изготовляется из стали 12ХН3. Конструктивные особенности детали позволяют в качестве исходной заготовки использовать поковку, но предпочтительнее получить исходную заготовку методом проката. Так как разность диаметров ступеней вала незначительны.

Деталь «Вал» технологична, так как имеются центровые отверстияс обоих торцов детали. Принимая в качестве технологических баз центровые отверстия на большинстве операций, решается задача повышения точности взаимного расположения обработанных поверхностей не только за счет соблюдения принципа постоянства баз, но и за счет минимизации в целом погрешности установки заготовки в центрах.

Деталь технологична, проста по конструкции, допускает применение высокопроизводительного технологического оборудования и высокотехнических режимов обработки с применением стандартного и унифицированного инструмента.

На чертеже детали имеются все необходимые размеры, даны сведения о шероховатости обрабатываемой поверхности и точности их изготовления. Показатели точности и шероховатости находятся в экономических пределах. Вал не имеет труднодоступных для обработки и измерения поверхностей.

Деталь имеет ступенчатую цилиндрическую форму.

Первая ступень Ш50k6 мм и длиной 29 мм с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм . Имеются 2 фаски 2х45°. Допуск круглости цилиндрической поверхности 0,03 мм. Допускаемая поверхность цилиндра должна быть расположена между двумя соосными цилиндрами на расстоянии Т=0,01 мм.

Вторая ступень Ш55 мм и длиной 70 мм с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм. Имеется фаска 2х45°.Имеется допуск торцевого биения не более 0,03. Шпонка 5 ГОСТ 23360-78 - призматическая первого исполнения.

Третья ступень63h12 мм и длиной 70 мм с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм

Четвертая ступень Ш50k6 мм и длиной 42 мм с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм. Допуск круглости цилиндрической поверхности 0,03 мм. Допускаемая поверхность цилиндра должна быть расположена между двумя соосными цилиндрами на расстоянии Т=0,01 мм.

Пятая ступень Ш49n6 мм и длиной 80 мм с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм . Допуск круглости цилиндрической поверхности 0,02 мм. Допускаемая поверхность цилиндра должна быть расположена между двумя соосными цилиндрами на расстоянии Т=0,02 мм. Имеется допуск радиального биения не более 0,03 мм. Шпонка 5 ГОСТ 23360-78 - призматическая первого исполнения.

Деталь выполнена из конструкционной стали 12ХН3 ГОСТ 1050-81

Механическая обработка данного материала не вызывает особых затруднений.

Химический состав стали 12ХН3 представлен в таблице 1, механические свойства в таблице 2.

Таблица 1

C	Si	Mn	S	P	Ni
			не более
0.09-0.16	0.17-0.37	0.3-0.6	0.025	0,025	2.75-3.15

Таблица 2

			Ш, %
Не менее
245	685	11	55	88

1.3 Определение типа и организационной формы производства

Согласно заданию тип производства - единичный.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматриваются. Коэффициент закрепления операций для единичного производства обычно выше 40.

Технологические процессы в условиях единичного производства разрабатываются укрупненно в виде маршрутных карт на обработку деталей по каждому заказу; участки оснащаются универсальным оборудованием и оснасткой, обеспечивающей изготовление деталей широкой номенклатуры. Большое разнообразие работ, которые приходится выполнять многим рабочим, требует от них различных профессиональных навыков, поэтому на операциях используются рабочие-универсалы высокой квалификации. На многих участках, особенно в опытном производстве, практикуется совмещение профессий.

Особенности организации единичного производства сказываются на экономических показателях. Для предприятий с преобладанием единичного типа производства характерны относительно высокая трудоемкость изделий и большой объем незавершенного производства вследствие длительного пролеживания деталей между операциями. Структура себестоимости изделий отличается высокой долей затрат на заработную плату. Эта доля, как правило, составляет 20-25 %.

Данная деталь “Вал выходной” выпускается в единичном производстве, количество - 100 штук.

1.4 Выбор метода получения исходной заготовки

Рассмотрим два возможных метода получения исходной заготовки - горячекатаный прокат и поковка.

Определяем объем готового изделия:



??= = ++++)=

3,14 +) = 0,000724

Определяем массу готового изделия:

.

Определяем объем поковки:

= = ++++)=

3,14 +

)=

Определяем массу поковки:

Определяем объем горячекатаного проката:

Определяем массу заготовки горячекатаного проката:

Наименование показателей	Варианты
Вид заготовки	Прокат	Поковка
Материал	Сталь 12ХН3
Масса заготовки, кг	9	6,7
Масса готовой детали,кг	5,6

Одним из показателей технологичности детали является коэффициент использования материала. Коэффициент использования материала:

Коэффициент использования материала при изготовлении заготовки методом поковки:



= =0,83

Коэффициент использования материала при изготовлении заготовки методом проката:

= =0,62

Коэффициент использования материала при изготовлении заготовки методом поковки больше, поэтому экономичнее было бы использовать поковку, но т.к. у нас единичное производство целесообразнее выбрать горячекатаный прокат.



2. Проектирование технологического процесса механической обработки детали. Выбор и обоснование варианта маршрутного технологического процесса

Первый вариант технологического процесса механической обработки детали “Вал выходной”

01	Заготовительная	Получение исходной заготовки методом проката;
05	Контроль ОТК
10	Фрезерно-центровальная	Сверлить центровые отверстия, фрезеровать торцы с 2-х сторон
15	Контроль ОТК
20	Токарная	Обработка детали по контуру;
25	Контроль ОТК
30	Круглошлифовальная	Шлифование всех ступеней;
35	Контроль ОТК
40	Вертикально-ферезрная	Фрезерование шпоночных пазов согласно чертежу;
45	Контроль ОТК

Второй вариант технологического процесса механической обработки детали “Вал выходной”

01	Заготовительная	Получение исходной заготовки методом поковки;
05	Контроль ОТК
10	Фрезерно-центровальная	Сверлить центровые отверстия, фрезеровать торцы с 2-х сторон
15	Контроль ОТК
20	Токарная	Обработка детали по контуру;
25	Контроль ОТК
30	Вертикально-ферезрная	Фрезерование шпоночных пазов согласно чертежу;
35	Контроль ОТК
40	Круглошлифовальная	Шлифование всех ступеней;
45	Контроль ОТК

Более рационально использовать первый вариант маршрута механической обработки детали, так как:

1) для получения точной глубины шпоночного паза сначала проводится круглошлифовальная операция, а только затем вертикально-фрезерная;

2) исходную заготовку в единичном производстве рациональнее получать методом проката т.к. разность диаметров ступней вала невелика.

2.1 Выбор оборудования и технологической оснастки

Выбор оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса восстановления детали. От правильного его выбора зависит производительность и качество обработки детали; экономное использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимости ремонта изделия.

Токарные станки предназначены для осуществления операций технической обработки резанием и точением деталей и заготовок из различных материалов (металл, дерево и др.).

На токарных станках возможно осуществление следующих видов обработки деталей:

* Обточка и расточка фасонных, конических и цилиндрических поверхностей;

* Подрезка;

* Нарезание резьбы;

* Обработка торцов деталей;

* Обработка отверстий: зенкерование, развертывание, сверление;

* Обдирка;

* Снятие фасок.

Шлифовальные станки предназначены для обработки деталей шлифовальными кругами. На них можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчатых колес, затачивать режущий инструмент и т.д.

Фрезерные станки - группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок.

Оснастка технологическая в машиностроении - орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части технологического процесса.

Примерами технологической оснастки являются режущий инструмент, приспособления, предназначенные для установки и закрепления заготовок и инструментов в требуемое положение относительно рабочих органов станка, а также служащие для перемещения деталей или изделий (приспособления - спутники) и выполнения сборочных операций.

Типы технологической оснастки:

* Измерительная;

* Контрольная;

* Транспортная;

* Фиксационная;

* Обрабатывающая;

* Манипулирующая.

Выполнение той или иной операции маршрута обработки возможно выполнить на разном оборудовании, с применением определенной оснастки.

Произведем выбор, который наиболее рационален в данном случае обработки.

2.2 Расчет и назначение припусков на механическую обработку

Исходная заготовка - прокат.

Расчет припусков ступени вала ?50k6.

Маршрут обработки этой поверхности:

-прокат (14 квалитет)

-черновое обтачивание (11 квалитет)

-чистовое обтачивание (8 квалитет)

-шлифование (6 квалитет)

Обработка	Кв.	Допуск Т, мкм	На мкм	мкм	мкм	мкм	мкм	мкм	мкм	мкм
Прокат	14	740	300	250	370	-	-	-	-	-
Черновое обтачивание	11	190	38	30	90	0	400	400	1094,8	2189,6
Чистовое обтачивание	8	46	9,2	-	3,6	0	0	0	158	316
Шлифование	6	19	3,8	6	0	0	0	0	12,8	25,6

Выбор данных таблицы производится из справочника технолога - машиностроителя.

Коэффициенты уточнения формы:

После чернового после чистового шлифования .

;

=1094,8 мкм

=158 мкм.

=12,8 мкм.

Расположение межоперационных припусков, допусков удобно изображать графически. При построение такой схемы начинаем построение с исходных размеров готовых деталей с минимальным диаметром полученным при шлифование.

Среднее значение диаметра:



2.3 Расчет и назначение режимов резания

деталь обработка резание производство

Расчет режимов резания ступени вала ?50k6.

Выбор материала резца:

Материал обтачиваемой детали Сталь- 12ХН3

Для чернового точения поволок целесообразно использовать резец из материала Т14К8.

Главный угол в плане .

Глубина резания, число проходов и подача:

Предел прочности .

На черновой обработке необходимо снять металла на сторону.

Поэтому, черновая обработка осуществляется в два проход.

Для первого чернового прохода = 3 мм на сторону.

Для второго чернового прохода =1,4 мм на сторону

Для чистовой обработки, чтобы получить минимальную шероховатость, принимаем подачу S=0.14 мм/об.

Скорость резания:

Для первого чернового обтачивания при , t=3 мм и S=0,97 мм/об соответствует скорость V=92,8 м/мин.

Для второго чернового обтачивания при , t=1,4 мм и S=1,65 мм/об соответствует скорость V=82,4 м/мин.

Для чистового обтачивания при , t=0,6 мм и S=0,14 мм/об соответствует скорость V=189 м/мин.

Значение скорости резания для первой черновой обработки определяем из частоты вращения шпинделя:

По кинематической схеме токарно-винторезного станка 1К62 принимаем n = 500 об/мин.

Тогда скорость резания на первой черновой обработке:

По кинематической схеме токарно-винторезного станка 1К62 принимаем n = 500 об/мин.

Тогда скорость резания на второй черновой обработке:

По кинематической схеме токарно-винторезного станка 1К62 принимаем n = 1000 об/мин.

Тогда скорость резания на чистовой обработке:

Мощность резания:

По таблице мы выясним, что при глубине резания t=3 и подаче S=0,97 мощность на образование стружки составит 7 кВт, но так как в станке энергия также расходуется и на шестеренки, то потребляемая мощность будет больше на величину КПД станка.

Примем, что з=0,8, тогда потребляемая мощность составит:

Что вполне допустимо, так как в паспорте станка потребляемая мощность не должна превышать 10 кВт.



Список литературы

1.Проработка чертежа детали и анализ ее технологичности: методические указания к курсовой работе по технологии машиностроения/ сост: Н.Н.Ситов, А.В. Гропянов, М.Н. Жукова, Д.С. Федорова; СПбГТУРП.- СПб., 2014.-24 с.

2. Разработка процесса изготовления детали: методические указания к курсовой работе по технологии конструкционных материалов/ сост: А.В. Гропянов, Н.Н.Ситов, М.Н. Жукова, Д.С. Федорова; СПбГТУРП.- СПб., 2013.-26 с.

3.Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А.: Справочник технолога-машиностроителя в 2-х ч. М.: Машиностроение, 1972. - 568 с.

4.Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А.: Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении.: Справочник технолога. М.: Машиностроение, 1976.- 288 с.

5.Выбор режимов резания: методические указания к курсовой работе и практическим занятиям по технологии машиностроения/ сост: Н.Н.Ситов, А.В. Гропянов, М.Н. Жукова, Д.С. Федорова; СПбГТУРП.- СПб., 2014.-39 с.

6. Проектирование процесса механической обработки детали: метод. указания / сост. Н.Н. Ситов, Ю.Н. Маслов, А.М. Пейсахов, А.М. Кучер; СПбГТУРП, СПб, 1998.

7. Выбор инструментов: метод. указания / сост. Н.Н. Ситов, А.М. Пейсахов, А.М. Кучер; СПбГТУРП, СПб, 2003.

8. Типовые технологические процессы механической обработки валов: метод. указания / сост. Н.Н. Ситов, А.М. Пейсахов, Ю.Н. Маслов; СПбГТУРП, СПб, 2002.

9. Типовые технологические процессы механической обработки корпусов: методические указания к курсовой работе по технологии машиностроения /сост.: А.В. Гропянов, Н.Н. Ситов, М.Н. Жукова; ВШТЭ СПбТУПТД: СПб., 2016,-19 с.

Приложения



Размещено на Allbest.ru