Деталь «Вал№15»


Содержание

1 Описание детали и  ее основного места назначения  ……………………...

5

2 Анализ технологичности  детали …………………………………………..

6

3 Выбор типа производства  …………………………………………………

7

4 Выбор вида заготовки  и способа ее получения …………………………..

8

5 Выбор технологических  баз ………………………………………………

9

6 Установление маршрута  обработки отдельных поверхностей  детали ….

10

7 Расчет припусков …………………………………………………………

11

8 Термообработка детали  …………………………………………………….

15

9 Выбор оборудования инструментов  и приспособлений ………………..

16

10 Расчет нормирования  ……………………………………………………..

19

11 Экономический расчет  ……………………………………………………

26

Список используемых источников ………………………………………….

31


 

 

1 Описание детали и  ее основного места назначения


 

Деталь «Вал№15» изготавливается  из стали 40Х, представляет собой деталь цилиндрической формы с размерами Ø40 длина 300мм. Деталь обработана до твердости 220…360 единиц по шкале HB. Шероховатость детали Ra=12,5мкм.Вал представляет собой ступенчатую деталь. Рассмотрим каждую ступень подробно.

Первая ступень имеет  длину 22 мм, диаметр 28h6мм. Шероховатость Ra=1,25 мкм. Радиальное биение ступени относительно оси вала не более 0,03 мм. На данной ступени имеется фаска . Первая и вторая ступень соединены проточкой шириной 4 мм.Вторая ступень имеет длину 160 мм, диаметр 34h9 мм. Шероховатость Ra=2,5 мкм. Данная ступень имеет сквозное отверстие диаметром 8Н10. Расстояние от центра отверстиядо торца детали составляет 45 мм.Третья ступень длиной 4 мм, диаметром 35f9 мм. Третья и четвертая ступень соединены проточкойдлиной 2 мм, диаметром 34 мм.Четвертая ступень имеет размеры 35f9х85 мм. Шероховатость Ra=2,5 мкм.Пятая ступеньдлиной 4 мм Шестая ступень представляет собой квадрат со сторонами 26h12 мм, диагональю 38h12 мм. Длина ступени 24 мм. Шестая ступень соединена с седьмой проточкой. Длина проточки с седьмой ступенью составляет 22 мм. Диаметр ступени 28h6 мм.Шероховатость Ra=1,25 мкм.На данной ступени имеется фаска .

Химический состав стали 40Х (ГОСТ 4543-71), %

Таблица 1

С

Si

Mn

Cr

Ni

Cu

S

P

N

не более

0,36-0,44

0,17-0,37

0,50-0,80

0,80-1,10

0,30

0,30

0,35

0,35

0,008


 

 

2 Анализ технологичности  детали


 

С точки зрения механической обработки деталь типа вал-шестерня не технологична. В качестве не технологичных элементов детали можно отметить следующие:

  1. посадочные шейки вала имеют высокую точность (IT6), что потребует специального приспособления при шлифовании детали;
  2. термообработка.

В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие  базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции.

 

3 Выбор типа производства


 

Тип производства – организационно-технологическая  характеристика производственного  процесса, которая во многом определяет результаты проектирования процесса изготовления детали.

Тип производства определяется исходя из годового выпуска деталей и  массы детали. Деталь вал обладает массой 2,1 кг. Годовой выпуск данной детали равен 22 шт.

Определим тип производства по таблице 2.

Таблица 2

Масса детали, кг

Тип производства

единичное

мелко-

серийное

средне-

серийное,

крупно-

серийное,

массовое

Количество деталей, шт

<1,0

<10

10..2000

1,5..100

75..200

>200000

1,0..2,5

<10

10..1000

1..50

50..100

>100000

2,5..5,0

<10

10..500

0,5..35

35..75

>75000

5,0..10

<10

10..300

0,3..25

25..50

>50000

>10

<10

10..200

0,2..10

10..25

>25000


Данной программе выпуска и  массе детали соответствует мелкосерийное  производство.

 

4 Выбор вида заготовки и способа  ее получения


 

Метод получения заготовок для  изготовления деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку, значит установить способ её получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски  на неточность изготовления. Для рационального  выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные  исходные данные, так как между  ними существует взаимосвязь. Окончательное  решение нужно принимать только после экономического комплексного расчёта себестоимости заготовки  и механической обработки в целом. Для данного случая тип производства мелкосерийный. Будет целесообразно  выбрать заготовку из сортового  проката, сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

 

5 Выбор технологических баз


 

Одной из причин, вызывающих погрешности  выполняемого размера и отклонения взаимного положения обрабатываемых поверхностей заготовки, является погрешность ее установки на станке. У заготовок различают: обрабатываемую поверхность; поверхности, которыми ориентируют заготовку относительно инструмента, установленного на размер; поверхности, с которыми контактируют зажимные устройства; поверхности, от которых измеряют выполненный размер; свободные поверхности.

Поверхности заготовки, ориентирующие  ее при установке для обработки  на станке, называют базами.

Базами могут служить поверхности, линии, точки и их совокупности.

При выборе баз используется удобство и снятие заготовки, а так  же надежность и удобство её закрепления  в выбранных местах зажима, возможность  подвода режущего инструмента с  различных сторон заготовки.

Токарная операция выполняется  за два установа. Установ А: номер базовой поверхности 18и 13. Установ Б: номер базовой поверхности 11, 1.

Сверлильная операция  выполняется  за один установ. В качестве базовой поверхности используется поверхность 7.

Фрезерная операция выполняется  за один установ. В качестве технологической базы используется поверхность 13.

Шлифование выполняется  за два установа. Установ А: номер базовой поверхности 11. Установ Б: номер базовой поверхности 17, 7.

 

6 Установление маршрута обработки отдельных поверхностей детали


 

Составим маршрут обработки  отдельных поверхностей, которые  обрабатываются в 2 и более этапов.

а) Поверхность 2.

Заготовка JT 16Деталь JT 6


Ra= 80…20 мкм                                                                     Ra= 1,25мкм

        1. Точение черновое

JT12, Ra= 6,3…10,0

        1. Точение чистовое

JT10, Ra=3,2…6,3

        1. Шлифование Черновое

JT7, Ra= 0,63…1,0

        1. Шлифование чистовое

JT6, Ra=1,25

б) Поверхность 7.

Заготовка JT 16Деталь


Ra= 80…20 мкм                                                                     Ra= 2,5мкм

        1. Точение черновое

JT12, Ra= 6,3…10,0

        1. Точение чистовое

JT10, Ra=2,5

 

в) Поверхность 11.

Заготовка JT 16Деталь


Ra= 80…20 мкм                                                                     Ra= 2,5мкм

        1. Точение черновое

JT12, Ra= 6,3…10,0

        1. Точение чистовое

JT10, Ra=2,5

 

 

 

 

г) Поверхность 17.


Заготовка JT 16Деталь JT 6


Ra= 80…20 мкм                                                                     Ra= 1,25мкм

        1. Точение черновое

JT12, Ra= 6,3…10,0

        1. Точение чистовое

JT10, Ra=3,2…6,3

        1. Шлифование Черновое

JT7, Ra= 0,63…1,0

        1. Шлифование чистовое

JT6, Ra=1,25

д) Поверхность 8.

Заготовка JT 16ДетальJT 10


Ra= 80…20 мкм                                                                    

        1. Точение черновое

JT12, Ra= 6,3…10,0

        1. Точение чистовое

JT10, Ra=2,5

 

7 Расчет припусков


 

Расчетно-аналитическим  методом определим припуски на механическую обработку поверхности 2 . Последовательность обработки поверхности включает: точение черновое, точение чистовое, шлифование черновое, шлифование чистовое. Расчеты припусков приведены в таблицу 3.

Таблица 3

Маршрут обработки

Элементы min припуска

Расчеты min припусков

Расчеты min припусков заготовки

Допуски на промежуточные  размеры

Размеры заготовки по переходам

Предварительные размеры  припусков

наиб.

наим.

Z max

Z min

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

сортовой прокат

150

250

4200

-

-

38,7

1500

40,2

38,7

-

-

точение черновое

50

50

252

332

9226

29,5

210

29,7

29,5

10500

9226

точение чистовое

30

30

168

19,9

706

28,8

84

28,9

28,8

800

710

шлифование черновое

10

15

84

13,3

458

28,3

21

28,4

28,3

500

458

шлифование чистовое

5

10

8,4

6,6

218

28,1

13

28,2

28,1

300

219


Суммарное отклонение для  сортового проката

мкм.

где мкм - удельная кривизна заготовок на 1 мм длины

Остаточное пространственное отклонение:

после предварительного обтачивания: мкм;

после чистового обтачивания: мкм;

после предварительного шлифования: мкм.

после чистового шлифования: мкм


Погрешность установки при  предварительном обтачивании:

мкм.

Остаточная погрешность  установки:

при чистовом обтачивании: мкм;

при черновом шлифовании: мкм;

при чистовом шлифовании: мкм

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь  основной формулой

,

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание

= 9226 мкм;

под чистовое обтачивание

= 706 мкм;

под предварительное шлифование

= 458 мкм.

под чистовое шлифование

= 218 мкм.

«Расчетный размер » заполняется начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

мм;

 мм


мм;

мм.

Наибольшие предельные размеры  вычисляем прибавлением допуска  к округленному наименьшему предельному  размеру:

мм;

мм

мм;

мм;

мм.

Предельные значения припусков  определяем как разность наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

мм =300 мкм;

мм =500 мкм;

мм = 800 мкм;

мм = 10500 мкм.

Общие припуски и рассчитываем, суммируя промежуточные припуски:

=12100 мкм; =10613 мкм.

Произведем проверку:

;

12100 – 10613 = 1500 – 13;

1487 = 1487.

 

 

8 Термообработка детали


 

Закалка придает стальной детали большую  твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают  некоторое время, чтобы весь объем  материала прогрелся, а затем  быстро охлаждают в масле (конструкционные  и инструментальные стали) или воде (углеродистые стали). Деталь нагревают  до 880—900° С в течении 63 минут. Нагревают деталь вначале медленно (примерно до 500° С), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в детали не возникли внутренние напряжения, что может привести к появлению трещин и деформации материала.

Применяют в основном охлаждение в  одной среде (масле или воде), оставляя в ней деталь до полного остывания. Деталь сначала охлаждают в воде до 300—400° С, а затем быстро переносят в масло, где и оставляют до полного охлаждения. Время пребывания детали в воде 10,5 минут. Время пребывания детали в масле 12 минут.

Качество закалки в значительной степени зависит от количества охлаждающей  жидкости. Важно, чтобы в процессе охлаждения детали температура охлаждающей  жидкости оставалась почти неизменной, а для этого масса ее должна быть в 30—50 раз больше массы закаливаемой детали. Кроме того, перед погружением  раскаленной детали жидкость необходимо тщательно перемешать, чтобы выровнять  ее температуру по всему объему.

В процессе охлаждения вокруг детали образуется слой газов, который затрудняет теплообмен между деталью и охлаждающей  жидкостью. Для более интенсивного охлаждения деталь необходимо постоянно  перемещать в жидкости во всех направлениях.

 

9 Выбор оборудования, приспособлений и инструмента


 

Выбор металлорежущего  станка для операции определяется методом  обработки, габаритными размерами  заготовок с учетом их конфигурации, мощностью, необходимой на резание, техническими требованиями, определяющими  точность и шероховатость обработанных поверхностей; производительностью  и себестоимостью в соответствии с типом производства. При выборе конкретной модели станка необходимо обязательно учитывать его технические  характеристики, основные из которых  размерные, скоростные и силовые.

Режущий инструмент необходимо выбирать в зависимости от методов  обработки, свойств обрабатываемого  материала, предусматриваемой точности обработки и качества поверхности. Следует отдавать предпочтение быстродействующим, автоматизированным многоместным приспособлениям, допускающим совмещение переходов, перекрытие основного и вспомогательного времени.

Заготовительная операция ведется  на отрезном станке 8А240.

Технические характеристики

Размеры абразивного круга (или пильного диска):

диаметр                                                                                    400 мм

высота                                                                                      3 – 4 мм.

Наибольшие размеры разрезаемого материала:

круглого прутка                                                                      60 мм

Длина отрезаемой заготовки  по упору:                                     30 – 500 мм

Мощность электродвигателя главного привода, кВт:                        10

Инструменты: отрезной резец.

Приспособления: трехкулачковый патрон.

Измерительные приборы: штангенциркуль ШЦ-I-125.

Токарная операция ведется  на токарно-винторезном станке 16Б04А.

Технические характеристики

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом: 115 мм


Наибольшая длина обрабатываемой заготовки:                               350 мм

Частота вращения шпинделя, об/мин: 3200

Мощность электродвигателя главного привода, кВт:                         1,1.

Инструменты: подрезной резец, прямой проходной резец, проходной упорный резец.

Приспособления: трехкулачковый патрон.

Измерительные приборы: штангенциркуль ШЦ-I-125, калибр-пробка.

Фрезерная операция ведется  на вертикально-фрезерном консольном станке 6Т104.

Технические характеристики

Размеры рабочей поверхности  стола:                                      160 630 мм,

Наибольшие перемещения  стола:

продольное                                                                                  400

поперечное                                                                                  160

вертикальное                                                                               320

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт:      2,2.

Инструменты: торцевая фреза.

Приспособления: 2 неподвижные  призматические опоры, регулируемая опора.

Измерительные приборы: штангенциркуль ШЦ-I-125.

Сверлильная операция выполняется  на вертикально-сверлильном станке 2H106П.

Технические характеристики

Наибольший условный диаметр  сверления в стали:                    9 мм

Рабочая поверхность стола:                                                            200 200

Частота вращения шпинделя, об/мин:                                         1000-8000

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт:        0,4

Инструменты: спиральное сверло, цилиндрический зенкер.

Приспособления: тиски станочные.


Измерительные приборы: штангенциркуль ЩЦ-I-125, калибр-пробка.

Для термообработки выбираем Электропечь 27.1150.МТ

Техническая характеристика электропечи

Максимальная длина вала ………………………………………………

400

Диаметр заготовки ………………………………………………………

80

Мощность, кВт …………………………………………………………..

1,5

Температура ………………………………………………………..

1150°С


Шлифовальная операция выполняется  на круглошлифовальном станке 3У10В.

Технические характеристики

Наибольшие размеры устанавливаемой  заготовки:

диаметр                                                                                       100 мм

длина                                                                                           400 мм

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт:      1,1.

Инструменты: абразивный круг.

Приспособления: цилиндрическая оправка,трехкулачковый патрон.

Измерительные приборы: образцы шероховатости, микрометр.

 

10Расчет нормы времени


 

В мелкосерийном производстве норма штучного времени определяется:

, где

 – основное время;

 – вспомогательное время ( );

 – время на организационное  обслуживание рабочего места ( );

 – время на техническое  обслуживание рабочего места ( );

 – время перерывов ( );

 – подготовительно-заключительное  время.

Для большинства видов  механической обработки величина определяется по формуле:

,

где – длина перемещения инструмента;

 – число проходов;

 – минутная подача.

Нормирование ведем по:

Операция 005 Заготовительная

Переход 1: Отрезать заготовку.

 сек.


сек.

сек.

Операция 010 Токарная

Переход 1: точить торец 1

сек.

сек.

сек.

Переход 2: точить поверхность  12

сек.

сек.

сек.

Переход 3: точить поверхность 11

сек.

сек.

сек.

Переход 4: точить поверхность 9

сек.


 сек.

сек.

Переход 5: точит поверхность 7

сек.

сек.

сек.

Переход 6: точить поверхность 2

сек.

сек.

сек.

Переход 7: точить поверхность 10

сек.

сек.

сек.

Переход 8: точить поверхность 5

сек.

сек.


сек.

Переход 9: точить поверхность 6

сек.

сек.

Переход 10: точить поверхность 3

сек.

сек.

сек.

Переход 11: точить поверхность 18

сек.

сек.

сек.

Переход 12: точить поверхность 13

сек.

сек.

сек.

Переход 13: точить поверхность 17


сек.

сек.

сек.

Переход 14: точить поверхность 15

сек.

сек.

сек.

Переход 15: точить поверхность 19

сек.

сек.

сек.

Операция 015 Сверлильная

Переход 1: сверлить отверстие 8

сек.

 сек.

сек.

Переход 2: зенкеровать отверстие 8

сек.


сек.

сек.

Операция 020 Фрезерная

Переход 1: фрезеровать квадрат 14

сек.

 сек.

сек

Операция 025 Термообработка

Термообработать деталь до твердости HB 220…260

сек.

 сек.

сек.

Операция 030 Шлифовальная

Переход 1: шлифовать поверхность 2

Деталь «Вал№15» 📙 Курсовая → 🆔 70729

Деталь «Вал№15» 📙 Курсовая → 🆔 70729

Деталь «Вал№15»