Машиностроение

26

Содержание

Введение                                                                                                                                                                            3

1 Общая часть                                                                                                                                                               4

1.1Служебное назначение и конструкция детали                                                                          4

1.2 Анализ детали на технологичность                                                                                                     5

1.3 Тип производства                                                                                                                                              5

2 Специальная часть                                                                                                                                               8

2.1 Разработка маршрутного технологического процесса                                                            8

2.2 Выбор заготовки и его обоснование                                                                                                     9

2.3 Расчет припусков на одну поверхность                                                                                        10

2.4 Расчет режимов резания и норм времени                                                                                        13

2.5              Выбор оборудования и инструмента на механические операции                                16

2.6              Расчет и конструирование режущего инструмента                                                            16

2.7              Проектирование станочного приспособления                                                                         20

2.7.1              Разработка технического задания на проектирование приспособления                 20

2.7.2              Схема базирования заготовки в приспособлении, расчет погрешности    

Базирования                                                                                                                 22

2.7.3              Расчет усилия зажима в приспособлении                                                                          22

2.7.4 Расчет параметров пневматического цилиндра                                              23

3 Результирующая часть                                                                                                                                  25

Список литературы                                                                                                                                               26

Приложения

Введение

Технология машиностроения - это наука об изготовлении машин механизмов    требуемого    качества    в    установленном    производственной программой количестве в заданные сроки при наименьших затратах живого и осуществленного труда, т.е. при наименьшей себестоимости.

В настоящее время развитие машиностроения должно осуществляться преимущественно интенсивным путем, т.е. за счет комплексной автоматизации механизации, использовании прогрессивной технологии.

Одним из главных элементов любого машиностроительного производства является      инструментальная      оснастка,      обеспечивающая      надежность.               Функционирования каждого отдельного станка и производственной системы в целом, качество продукции, производительность.

Основная задача при курсовом проектировании заключается в том чтобы при работе над проектом были внесены предложения по усовершенствованию существующей технологии, оснастки, организации и экономики производства значительно     опережающее     современный     производственный     процесс изготовления детали.

1 Общая часть

1.1Служебное назначение и конструкция детали.

Деталь «Шток» применяется в гидравлических системах, преобразуя силу давления рабочей жидкости в системе и цилиндре в механическое усилие, работает с повышенным действием трения, поэтому для его изготовления используют материал Сталь ХН35ВТ. В качестве заготовки используют сортовой прокат круглого сечения.

Таблица 1- Химический состав Сталь ХН35ВТ ГОСТ 5949-75

Таблица 2-Механические свойства Сталь ХН35ВТ ГОСТ 5949-75

           1.2 Анализ детали на  технологичность

Данная деталь «Шток» является одной из основных деталей гидравлического привода. Деталь представляет собой ступенчатый вал со сквозным отверстием и наружной резьбовой поверхностью. В основном обрабатывается на токарном и сверлильном станках, проходными резцами и спиральными сверлами. Особую точность при обработке необходимо применить диаметру 26d9 мм, т.к. эта поверхность работает с действием трения, для достижения нужной шероховатости эту поверхность обрабатывают алмазным выглаживателем. Для повышения твердости поверхностного слоя детали проводится закалка до твердости HRC 20…28. Деталь является не технологичной т.к. имеет поверхность с большом требованием к шероховатости  и сложную поверхность обрабатываемую фасонным резцом.

Габаритные размеры детали:

- длинна                                      -405мм;

- наибольший диаметр              -48мм;

- наименьший диаметр              -24мм.

1.3 Тип производства

В машиностроении различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделия, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно  большим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий, в партии и значения коэффициента закрепления операций, различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного времени.

При разработке курсового проекта можно считать, что тип производства зависит от двух факторов: заданной  программы и трудоемкости изготовления изделий. На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска изделия , а трудоемкость определяется средним штучным временем по операциям действующего на производстве или аналогичного  технологического процесса. Отношении этих величин называется коэффициентом серийности и определяется по формуле из [4, c.54]:

        ,                                                                 (1)

где  -штучное время, н/час;

        -такт выпуска, мин.

Из технологического процесса изготовления детали «Фланец для расчетов принимаем

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле из [4, c.55]:

                                                                                                          (2)

где -действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч/cм;

       N- годовая программа выпуска деталей, штук

Из индивидуального задания принимаем .

Найдем действительный годовой фонд времени работы оборудования по формуле из [4, c.55]:

                                          ,                                                             (3)

где -полученный фонд работ оборудования за год, час;

       -количество смен

Для расчетов принимаем [10, c.10].

Округляем коэффициент серийности до одного.

Определим к какому типу производства подходит полученный коэффициент [4, c.73]:

- массовое производство;

равно от 2 до 10 – крупносерийное производство;

равно от 10 до 20- серийное производство;

больше 20 –мелкосерийное производство.

Из расчетов следует, что производство массовое.

2 Специальная часть

2.1 Разработка маршрутного технологического процесса

Структура и содержание технологического процесса обработки резанием заготовки дели «Шток», зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы вида заготовки, сложности предъявляемых технических требований и характера производства.

005 Заготовительная:

1. Отрезать заготовку диаметром 50мм и длинной 425 мм.

010 Токарная:

         2.Зажать заготовку в 3-х кулачковом патроне. Торцевать в размер 422,5мм и сверлить центровочное отверстие.

3. Перевернуть заготовку, торцевать в размер 420мм иссверлить центровочное отверстие.

4. Закрепить заготовку в центрах и точить с диаметра 50мм до диаметра 48мм на всю длину.

5. Точить диаметр 43мм на длину 344мм.

6. Точить диаметр 27мм на длину 342мм.

7. Точить диаметр 26мм на длину 205мм.

8. Выглаживать алмазом.

9. Точить диаметр 24мм на длину 50мм.

10. Точить диаметр 23.8мм на длину 40мм под зезьбу.

11. Точить фаску 1.6мм на 45градусов.

12. Нарезать резьбу М24.

13. Точить угол 35 градусов, поворотом плиты резцедержателя на 35градусов.

14. Точить с диаметра 48мм до 38мм на длину 60мм.

15. Перевернуть деталь и закрепить в 3-х кулачковом патроне за диаметр 27мм, торцевать деталь до длины 405мм.

16. Точить сферу радиусом 60мм фасонным резцом.

015 Сверлильная:

17. Установить на вертикально-сверлильном станке в специальном приспособлении и сверлить отверстие диаметром 10мм.

18. Рассверлить отверстие до диаметра 19 мм.

2.2 Выбор заготовки и его обоснование

Одно из основных направлений современной технологии машиностроения – совершенствование заготовительных процессов с целью снижения припусков на механическую обработку, обеспечение малоотходной или безотходной технологии.               Метод получения заготовок в значительной мере определяется размерами программного задания, материалом детали, её назначением и технологическими требованиями на изготовление, формой поверхности и размерами.

                            Выбор метода выполнения заготовки существенно зависит от времени подготовки технологической оснастки, однако дополнительные затраты на оснащение заготовительных цехов окупаются только при достаточных размерах программного задания.

Для производства детали «Шток»  рассмотрим экономическую эффективность двух видов получения заготовки.

Стоимость производства из проката:

Коэффициент использования материала равен:

                                      Ки.м.=mдет/mзаг,                                                            (4)       

где  mдет =2,5 – масса детали, кг;

        mзаг=6,1 – масса заготовки, кг;

Выбираем метод получения заготовки прокат круглова сечения диаметром 50 мм, т. к. данный материал поставляется только в таком виде.

              2.3 Расчет припусков на одну поверхность

Таблица 3 – Расчёт припусков Ø26d9

Находим суммарное значение пространственных отклонении для заготовки:

                                                                                          (6)                                                                                                                                                                                                                         где  ρк  и ρц – пространственные отклонения,  мкм.

                                                                           ρк=∆к∙L,                                            (7)                      

где   ∆к -  удельная кривизна заготовки,  мкм;

                    L – длинна заготовки, мм.

Принимаем для расчёта: ∆к=0,12 мм.

                                           L=77,5    

                                           ρц=0,25 мкм.

                                           ρк=0,12∙77.5=9.3 мкм.

          Находим остаточные пространственные отклонения:

                                                   ρост= ρзаг∙ky,                                                                                                     (8)                                                                                                                           

          где ky - коэффициент уточнения Принимаем для расчёта: ∆к=283.75мм.

                                          ρчерн.=0,06∙250.1=15,006мкм.

                                          ρчист.=0,05∙250,1=12,505 мкм.

          Рассчитываем величины припусков на обработку:

                                 2zmin =2∙(R zi-1+T i-1+ρ i-1),                                                           (9)

где   R zi-1- глубина дефектного слоя поверхности заготовки после         

предыдущего перехода, мкм;

              T i-1 – глубина дефектного слоя поверхности заготовки после                                                                                                              предыдущего перехода, мкм;

                   ρ i-1 – пространственное отклонение полученное на предыдущим               переходе, мкм;

                                      2Zчер. =2∙(150+250+250.1)=1300,2мкм

                                      2Zчист. =2∙(50+50+15,006)=230,012мкм

Находим придельное значение допусков:

                                        2zmin пр=d mini-1-dmin,                                                                              (10)

где    d mini-1 -  минимальный диаметр на предыдущем переходе, мм;

                  dmin – минимальный диаметр на выполняемом переходе, мм.

                                        2zmin пр=27.560-26,260=1300 мкм

                              2zmin пр=26,260-26,030=230мкм

                                        2zmax пр= d maxi-1- dmax,                                                                                              (11)

где   d maxi-1 -  максимальный диаметр на предыдущем переходе, мм;

                 dmax – максимальный диаметр на выполняемом переходе, мм;

                                             2zmax=27,89-26,470=1420 мкм

                                             2zmax=26,47-26,100=310 мкм

          Проверка:

                                            ∑2zmax-∑2zmin= δз-δд                                                                                 (12)

                                1730-15300=210-130

   ∑2zmax-∑2zmin= δз-δд(390=390), следовательно  припуски рассчитаны верно.

Рисунок 1 –  Графическое изображение полей припусков и допусков на  Ø40d11

2.4 Расчет режимов резания и норм времени

Определим режимы резания и основное время на обтачивание ступени вала L=405мм. D=48мм.

Выбираем   резец   и   устанавливаем   его   геометрические   элементы, принимаем токарный проходной отогнутый резец. Материал рабочей части пластины твердый сплав Т5К12, державка резца сталь 45; поперечное       сечение   25x25;   длина   резца   200мм. геометрические элементы выбираем

[ 5 стр. 120]. Геометрические параметры: φ=10; α=80;  φØ=180; f=1мм; r=1мм.

Назначаем режимы резания

Устанавливаем глубину резания

а) глубина резания:

                                          t=(D-d)/2,                                                              (13)

где  D –диаметр не обработанной поверхности, мм;

        d – диаметр обработанной поверхности, мм.

t=(50-48)/2=2мм.

б) выбор подачи по таблице S=0,4-0,5 , по таблице станка выбрано ближайшее наименьшее значение подачи S=0,5 мм/об.

в)По таблице справочника выбираем скорости резания: Vпр.=179 м/мин .

              г) определение частоты вращения шпинделя и выщитываем скорость резания:

                                                       n=1000U/πD,                                                        (16)

   где  nпост – паспортное значение частоты вращения шпинделя станка,   об/мин.

            n=1000∙179/3,14∙48=1187,6 об/мин.

По таблице станка выбираем ближайшее наименьшее значение:

                         nпост=1250 об/мин

V=D∙n∙П/1000=48∙1250∙3,14/1000=188,4 м/мин.

д) определение мощности двигателя кВт.

                                                                                             (17)  

е) сила резания при точении определяется по формуле:

                                       Pz=Cpz∙txpz∙Sypz∙Kpz∙Un,                                                                         (18)  

где   Kpz – суммарный поправочный коэффициент

                       Pz=300∙11,0∙0,250,75∙200-0,15∙1,08=653 н

где Ср – постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств обрабатываемого материала;

x,y,n – показатели степени

ж) определение мощности резания

                                                                                                 (19)                                              

                                     Nрез=3,2кВТ

                                     Nшп= Nдв∙η,                                                            

где  Nшп – мощность шпинделя, кВт;

            Nдв – мощность двигателя станка, кВт;

        η – коэффициент полезного действия станка.

                                     Nшп=4,9∙653=3,2 кВт

з) находим коэффициент использования станка по мощности

                                                                                                                          (20)

и) расчёт основного времени:

                                                                                                                   (21)

где    Lp – расчётная длинна обработки, мм.

Lp= L1+L2+L3

L1 – Длина обрабатываемой поверхности (L2 и L3   - величина врезания и перебега)  

Lp=406,5мм

к) расчёт вспомогательного времени:

                                               Тв= Тв1+ Тв2+ Тв3+Тв4,                                                                          (22)

где      Тв1 – время на установку заготовки, мин;

                     Тв2 – время связанное с переходом, мин;

                     Тв3 – время на приёмы не входящие в комплекс, мин.

                                               Тв=0,4+0,14+0,07=0,61 мин.

л) расчёт оперативного времени:

                                               Топ= То+ Тв                                                                                                         (23)

                                               Топ=0,61+0,65=1,25 мин.

м) расчёт времени на обслуживание:

                                   Тобс= Топ∙(а/100%),                                                       (24)

где а - процент от оперативного времени.

                                   Тобс= 1,25∙(3/100%)=0,04 мин.

н) расчёт времени на отдых и личные потребности                              

                                   Тотл= Топ∙b/100%,                                                          (25)                                                                         

где b – процент от оперативного времени.

                                   Тотл=1,25∙(4/100%)=0,05 мин

о) расчёт штучного времени:

                                   Тшт= Топ+ Тобс+ Тотл                                                                                   (26)

                                   Тшт=01,25+0,04+0,05=1,34 мин.

2.5 Выбор оборудования и инструмента на механические операции

  Таблица 4 - техническая характеристика оборудования