Разработать технологический процесс обработки гладкого вала
Министерство образования
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
(ГОУ МГИУ)
Кафедра «ИДО «Технология машиностроения»
Курсовой проект
По дисциплине «Технология машиностроения»
На тему «Разработать технологический процесс обработки гладкого вала»
Группа
№ зачетной книжки 54-03-39
№ задания
Студент
Руководитель проекта,
должность, звание
______________ В. В. Клепиков
ДОПУСКАЕТСЯ К ЗАЩИТЕ
Должность,
ученая степень, звание
______________
Оценка работы
Дата «__»________
Подписи членов комиссии
______________
Москва 2012г
Оглавление
Введение…………………………………………………………
1. Служебное назначение изделия………………………………………………
2. Анализ технологичности
конструкции изделия……………………………
3. Определение типа
и организационной формы
4. Выбор способа получения заготовки…………………………………………
5. Выбор маршрута механической обработки……………………………………
6. Выбор технологических баз……………………………………………………
7. Выбор технологического
автоматизации……………………………………………
8. Выбор припусков на
9. Расчет режимов резания и норм времени……………………………………
10. Маршрутная технологическая карта…………………………………………
11. Эффективность предлагаемого
технологического процесса……………
Введение
В настоящее время важно качественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами труда изготовить деталь, машину в целом,
применив современное высокопроизводительное оборудование, инструмент,
технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит долговечность и надежность работы выпускаемой машины, а также экономичность её эксплуатации.
Совершенствование технологического
процесса изготовление детали и машины
в целом способствует конструированию
и использованию более
Совершенствование конструкций машин характеризуется её соответствии современному уровню техники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой то мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов её изготовления, применительно к заданному выпуску и условиям производства.
Совокупность методов и
Однако под “технологией
машиностроения” принято
Эти обстоятельства объясняет развитие “технологии машиностроения“ как научной дисциплиной в первую очередь в направлении изучения вопросов технологии металлической обработки и сборки, в наибольшей мере влияющие на производственную деятельность предприятия.
В данной курсовой работе подробно изложена технология изготовления вала с подборкой оборудования, режущего инструмента. Учтены нормы времени на обработку.
Задание:
Марка стали 20, твердость НВ 163, годовая программа выпуска N=2500
L = 190-0,46 , l1 = 120-0,35 , l2 = 38-0,25 , l3 = 9-0,15 , l4 = 20-0,21 ,
d1 = 66-0,03 , h1 = 14+0,18 , h2 = 12+0,18 , ,
1. Служебное назначение изделия.
По конструктивным и технологическим признакам деталь относится к классу «Валы».
Служебное назначение гладких валов (не имеющие уступов) – передача вращательных движений и поддерживание вращающихся деталей. С двух сторон вала имеются шпоночные пазы. Деталь не подвергается термической обработке (НВ 178…197). Фаски по поверхностям не предусмотрены, следовательно, острые кромки следует притупить.
- Анализ технологичности констру
кции изделия.
Для приведенного на рис.1.1 вала можно сделать вывод его технологичности на следующих основаниях:
- вал достаточно жесткий (равножесткий) (l/d < 12);
- простая конфигурация детали облегчает выбор исходной заготовки;
- не имеет труднодоступных поверхностей;
- возможно применение стандартного отечественного оборудования, режущего и измерительного инструмента;
- удобные базирующие поверхности при фрезеровании шпоночных пазов и обточке вала (наружная поверхность и торец, при токарной обработке – центровые отверстия и торец);
- шпоночные пазы открытые, легкодоступные, размеры заданы от торца (базового торца);
- отсутствие термической обработки упрощает технологический процесс обработки;
- могут быть использованы стандартные зажимные приспособления на всех технологических операциях;
- контроль заданных параметров вала может осуществляться стандартными контрольно-измерительными приборами.
- Определение типа и организационной формы производства.
Тип производства — классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. Различают типы производства: единичное, серийное, массовое.
Ориентировочно тип производства можно определить по табл.3.1.
Таблица 3.1
Тип производства |
Годовой объем выпуска деталей в штуках | ||
Тяжелые (масса свыше 500 кг) |
Средние (масса от 30 до 500 кг) |
Легкие (масса до 30 кг) | |
Единичное Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное Массовое |
До 5 5-100 100-300 300-1000 Свыше 1000 |
До 10 10-20 200-500 500-5000 Свыше 5000 |
До 100 100-500 500-5000 5000-50000 Свыше 50000 |
Тип производства можно установить по коэффициенту серийности (Кс)
где tв – такт выпуска;
Tшт ср – среднее штучное время.
=14.2
Величина такта выпуска (tв) деталей рассчитывается по формуле:
где Fд – действительный годовой фонд времени работы оборудования (2070
час/ смену);
N – годовая программа выпуска деталей. (2500 шт.)
(мин/шт)
Размер партии запуска.
a – периодичность запуска деталей в производство.
N – годовой объем выпуска деталей.
F = 240 – количество рабочих дней в году.
Обычно считается, что коэффициент серийности определяет количество различных операций по обработке детали, закрепленных за одним станком в течение года: для массового производства Кс = 1…2, для крупносерийного
Кс = 2…10, для среднесерийного Кс = 10…20, для мелкосерийного и индивидуального Кс > 20.
Т.к 14.2 , наше производство является среднесерийным.
- Выбор способа получения заготовки.
После получения чертежа детали и технических условий на ее изготовление, необходимо привести данные о материале детали по химическому составу и свести их в таблицу.
Деталь изготавливается из стали 20.
Химический состав стали 20:
Содержание элементов в % Таблица 4.1
С |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
As |
не более | ||||||||
0.17…0.24 |
0.17…0.37 |
0.35…0.65 |
0.25 |
0.04 |
0.04 |
0.25 |
0.25 |
0.08 |
Механические свойства стали 20:
Таблица 4.2
σт, кгс/мм |
σв, кгс/мм |
δ, % |
ψ, % |
а н/мм |
НВ ( не более ) | |
Не менее |
горячекатаный |
отожженный | ||||
65 |
80 |
11 |
40 |
60 |
156 |
163 |
В среднесерийном, крупносерийном и массовом производстве заготовки обычно получают ковкой, штамповкой, электровысадкой и т.д., приближая форму заготовки к готовой детали.
Выбор метода получения исходной заготовки определяется типом производства, экономическими факторами и техническими возможностями
производства.
При значительных программах выпуска затраты на получение исходной заготовки возрастают, но при этом уменьшаются затраты на механическую обработку и увеличивается коэффициент использования материала.
Экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки может осуществляться по различным методикам. Но в любом случае следует определить величину коэффициента использования материала заготовки по формуле:
где - масса детали;
- масса заготовки
В качестве
метода получения заготовки
5. Выбор маршрута механической обработки.
Процесс изготовления вала состоит из следующих этапов:
- Термообработка исходной заготовки (нормализация);
- Подрезка торцев и зацентровка базовых (технологических) отверстий;
- Предварительная обработка, обтачивание наружных поверхностей, фрезерование шпоночных пазов;
- Термообработка;
- Окончательная обработка (шлифование, полирование).
- Выбор технологических баз.
В типовом технологическом процессе обработки деталей класса “Валы” (длинной более 120 м) предусмотрено обеспечение принципа постоянства баз за счет обработки вала в центрах. Поэтому первой операцией будет обработка торцов и выполнение центровых отверстий.
Схема базирования заготовки
на фрезерно-центровальной
представлена на рис 6.1 б).
а)
б)
Рис. 6.1 Схемы базирования заготовки
Рис. 6.1 Схемы установки заготовки для определения погрешности базирования при фрезеровании шпоночного паза.
Рассмотрим варианты схем базирования заготовки при обработке шпоночного паза (рис. 6.1) Для первого варианта ( рис. 6.1а ). При установке заготовки в призмы погрешность базирования ( ) будет определяться по формуле:
Для второго варианта ( рис. 6.1б )при установке заготовки на плоскость (в
станочных тисках) погрешность базирования ( ) будет равняться половине допуска на диаметр заготовки:
Для третьего варианта (рис. 6.1в) при установке заготовки в центрах
погрешность базирования ( ) будет равняться нулю ( ), т.к.
установочная и измерительная базы совпадают. Следовательно, целесообразно выбирать третий вариант (рис. 6.1в).
7. Выбор технологического оборудования, оснастки и средств автоматизации.
Так как годовая программа выпуска деталей соответствует среднесерийному производству, для изготовления деталей используем переналаживаемую линию.
7.1 Фрезерная обработка
На первой операции используется Фрезерно-центровальный полуавтомат Мод. МР-71. В качестве приспособления используются: тиски(принадлежность станка). В качестве вспомогательного инструмента: 2 оправки для торцевых фрез; 2 сверлильных патрона. Режущий инструмент: 2 торцевые фрезы; 2 центровочных сверла. Контрольно-измерительный: линейка, штангенциркуль.
7.2 Токарная обработка
На второй операции используется токарно-винторезный станок мод. 16К20. В качестве приспособления используются: центр жесткий; поводок; центр вращающийся. Режущий инструмент: Токарный проходной упорный резец . Контрольно-измерительный: предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера.
7.3 Фрезерная обработка
Оборудование: горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г, мощность двигателя Nдв=5,5 кВт.
В качестве приспособления используется: специальное пневматическое тисочного типа. В качестве вспомогательного инструмента: оправка для фрезы. Режущий инструмент: фреза дисковая трехсторонняя.
Контрольно-измерительный: калибр пазовый; шаблон.
- Содержание раздела “Выбор припусков и операционных размеров”
Выбрав и обосновав метод получения исходной заготовки определяются размеры заготовки по формулам:
Для валов
где - диаметр заготовки вала, - общий припуск на обработку,
- диаметр вала по чертежу детали.
- Расчет режимов резания и норм времени
Нормирование токарной операции
- Определение длины рабочего хода:
,
– величина подвода, врезания и перебега инструмента
= + = 190 + 6 = 196 мм
=
- длина врезания,
– длина перебега
37мм (1 торец)
37мм (2 торец)
- Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя мм/об:
= 0,3 мм/об – для , ,
- Определение стойкости Тр. мин, предположительно лимитирующих инструментов:
= × λ
мин. согласно приложениям
λ=1 – коэффициент времени резания
= 60×1=60
- Расчет скорости резания V, м/мин, и частоты вращения шпинделя n, об/мин.
= 165 м/мин; =1,25 =1 =1
Тогда: = 165 × 1,25 × 1×1=206,3 м/мин
Из приложений:
= 220 м/мин; =1,25 =1 =1
Тогда : = 220 × 1,25 × 1×1=275 м/мин
= = 335 об/мин
= = 1288 об/мин
= = 1288 об/мин
- Расчет основного времени :
=
= = 1,95 мин
= = 0,2 мин
= = 0,2 мин
= 2,35 мин
Определение режимов резания и норм времени при фрезеровании шпоночных пазов.
- Определение длины рабочего хода:
= 70 + 7 = 77 мм
мм
=7 мм
= 38 + 7 = 45 мм
38 мм
7 мм
2)Назначение подачи на зуб фрезы:
= ×Z
= 0,1×4=0,4; об/мин
3)Определение стойкости Тр =40 мин
4)Расчет скорости резания V, м/мин
V = × × ×
= 29 м/мин; =1,25 =1,15 =0,85
Тогда: V = 29 × 1,25 × 1,15×0,85 = 35,4 м/мин
5)Число оборотов n:
n =
n = = 939,5 об/мин
6)Расчет минутной подачи :
7)Расчет основного времени :
мин мин
- Маршрутная технологическая карта
Таблица10.1
Маршрутный план обработки гладкого вала
№ операции |
Наиме-нова-ние и содер-жание |
Обо-ру-до-вание |
При-спо-соб-ле-ние |
Инструмент |
Схема базирования детали | ||
Вспомогательный |
Режущий |
Контрольно-измерительный |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
05 |
Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы начисто и зацентровать с 2 сторон |
Фрезерно-центровальный полуавтомат Мод. МР-71 |
Тиски (принадлежность станка) |
2 оправки для торцевых фрез; 2 сверлильный патрона. |
2 торцевые фрезы; 2 центровочных сверла |
Линейка, штангенциркуль. |
|
Продолжение таблицы 10.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
Токарно-винторезная. Обточить длинную часть вала начерно |
Токарно-винторезный станок мод. 16К20 |
Центр жесткий; Поводок; центр вращающийся |
Стойка для крепления резцов на суппорте |
Токарный проходной упорный резец |
Предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера. |
|
15 |
Токарно-винторезная. Обточить длинную часть вала начисто |
Токарно-винторезный станок мод. 16К20 |
Центр жесткий; Поводок; центр вращающийся |
Стойка для крепления резцов на суппорте |
Токарный проходной упорный резец |
Предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера. |
|
20 |
Горизонтально-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз с левой части вала |
Горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г |
Специальное пневматическое тисочного типа. |
Оправка для фрезы |
Фреза дисковая трехсторонняя |
Калибр пазовый; шаблон |
|
25 |
Горизонтально-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз с правой части вала |
Горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г |
Специальное пневматическое тисочного типа. |
Оправка для фрезы |
Фреза дисковая трехсторонняя |
Калибр пазовый; шаблон |
11.Эффективность предлагаемого технологического процесса.
Предложенный в работе технологический процесс полностью отвечает поставленным требованиям для заданной программы выпуска деталей. Он является экономически выгодным при среднесерийном производстве.
