Разработка типовых процессов для деталей вал

Содержание:

Задание ………………………………………………………………. 3 с.

1. Введение ……………………………………………………………..  5 с. 

2. Группа деталей ……………………………………………………...  7 с.

3. анализ технологичности деталей ………………………………….  9 с.

3.1. Качественный анализ технологичности  ……………………… 9 с.

3.2. Количественный анализ технологичности  ……………………10 с.

4. Расчет и выбор заготовки …………………………………………. 12 с.

5. Назначение группового технологического процесса …………… 14 с.

6. Маршрутный технологический процесс….………………………. 15 с.

7. Расчет припусков на заготовку детали ……….…………………... 16 с.

8. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента …………..22 с.

9. Расчет режимов резания …………………………………………… 26 с.

9. Расчет норм времени…..…………………………………………… 44 с

10. Список использованной литературы……………………………… 52 с.

11. Приложение.

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование

Студента группы ТМС-4

Тема: «Разработка группового технологического процесса для деталей типа__Вал____________________»

Исходные данные:

чертежи деталей:

Вал 1, Вал 2, Вал 3, Вал 4, Вал 5

Проектирование в условиях мелкосерийного производства

Целевая установка:

1. В технологическом процессе использовать современное оборудование с ЧПУ
2. При проектировании использовать принципы группирования по конструктивным и технологическим признакам
3. Разработка РТК на одну операцию или установ на станке с ЧПУ
4. Применение комплекта стандартных инструментов и переналаживаемых приспособлений

Содержание пояснительной записки:

1. Установление соответствия деталей по конструкторско-технологическим признакам (габариты, обрабатываемые поверхности, точность и др.)
2. Анализ исходных данных
1. Размерный анализ группы деталей
2. Конструкторский контроль чертежей, анализ технологичности
3. Разработка маршрутного технологического процесса на деталь-представитель. Выбор состава оборудования и схем базирования
4. Разработка единичного операционного технологического процесса на деталь-представитель
1. Расчет и выбор заготовки
2. Расчет припусков
3. Расчет режимов резания
4. Нормирование технологических операций
5. Маршрутно-технологическая карта, карты эскизов

Графическая часть:

1. Эскизы деталей и таблицы соответствия конструкторско-технологическим признакам (1 лист А4)
2. Чертеж детали-представителя (1 лист А4)
3. Размерный анализ деталей группы, выявление общих технологических баз (1 лист А4)
4. Операционные эскизы (2 листа, в том числе расчетно-технологическая карта РТК)

Литература:

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова/ М.:Машиностроение, 1985. 656с.
4. В.С. Корсаков. Основы технологии машиностроения М., Высшая школа, 1974, 334 с.
5. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства/ В 2-х томах Л.: Машиностроение, 1983
6. Обработка металлов резанием. Справочник технолога. /Под ред. А. А. Панова/  М.: Машиностроение, 1988. 736с.

Руководители      д.т.н.,доц. Кожуховская Л.Я.

ассистент Злобина И.А.

1. Введение.

Определение назначения детали и дальнейший выбор детали является началом изготовления детали. Назначение детали должно соответствовать техническим и технологическим требованиям, на основании которых составляется чертеж детали конструктором.

В данной курсовой работе разрабатывается групповой технологический процесс для группы деталей типа вал из пяти штук со сходными конструкторско-технологическими параметрами, а именно сходными габаритными размерами, сходными технологическими базами. В общем, деталь является простой, доступ ко всем элементарным обрабатываемым поверхностям открытый. Любые измерительные операции можно производить с помощью элементарных приспособлений, без применения специальных инструментов

Валы являются очень распространенными деталями в машиностроении. Они весьма разнообразны по форме, размерам, степени точности и другим кинематическим параметрам. Выбор метода изготовления валов зависит от многих факторов: типа и размеров вала, заданной точности и качества поверхностей вала, объема изготавливаемых однотипных валов, вида и материала заготовок, кинематической точности и других параметров.

Выбор схемы обработки вала должен производиться на основании тщательного анализа конструкции вала и технических требований на его изготовление и возможностей данного производства.

В данной работе преимущественно используются станки с числовым программным управлением поскольку в условиях мелкосерийного производства необходимы быстро переналаживаемые и универсальные станки которыми являются станки с ЧПУ и универсальные станки.

Форма организации выбраны групповая с высокой концентрацией операций поскольку необходимо свести к минимуму число используемых станков и стараться использовать легко переналаживаемые станки.

Поскольку в данной работе использовались в большинстве универсальные станки и станки с ЧПУ, то здесь имеет место групповой метод обработки, модульная технология применяется преимущественно на станках типа обрабатывающий центр или агрегатных станках с ЧПУ.

Важное условие группирования деталей здесь выполняется поскольку габаритные и другие размеры лежат в одинаковых пределах у всех деталей. Этот факт позволяет свести к минимуму разницу между инструментами применяемыми для разных деталей группы.

2. Группа деталей.

По заданию деталь – вал, к этой детали подбираем группу деталей по схожим параметрам, т.е. чтобы габариты, модуль и технические требования находились в узких пределах. Деталь по заданию обозначим под номером 4 (см. приложение).

Группирование происходит по следующим принципам: анализируются технические требования и разрабатывается информационная таблица о группе деталей. Технические требования считываются с чертежей деталей и охватывают информацию о типе деталей, числе элементарных обрабатываемых поверхностей, квалитетов точностей JT, диаметральных и линейных размерах поверхностей, точности расположения элементарных обрабатываемых поверхностей, качество поверхностей Rz или Ra, твердость поверхностей HRC, материал деталей.

3. Анализ технологичности деталей.

3.1. Качественный анализ детали

Определение назначения детали и дальнейший выбор детали является началом изготовления детали. Назначение детали должно соответствовать техническим и технологическим требованиям, на основании которых составляется чертеж детали конструктором.

Конструктивный контроль чертежа проводиться конструктором более высокого ранга (ведущим, зам. Начальника конструкторского отдела, начальником конструкторской группы) на предмет рациональности использования выбранной конструкции и материалов, способов обработки, степеней точности, габаритов и массы. В основной надписи: проверил, т. Контр, нач. Кг.

При конструктивном контроле чертежа и нормоконтроле проводится анализ технических требований и технологичности детали, то есть анализируется возможность упрощения конструкции и удешевления детали без ущерба для ее прочностных характеристик.

Анализ технических требований включает в себя: информацию об изделии (детали): обработка, точность обработки, дифференцирование размеров (справка, инструкции по месту), сварка, контроль и специальные требования. Обязательно соответствии технических требований ГОСТу.

В общем, деталь является средней сложности, доступ ко всем элементарным обрабатываемым поверхностям открытый. Любые измерительные операции можно производить с помощью элементарных приспособлений, без применения специальных инструментов.  Материал детали – сталь 40Х говорит о том, что она является относительно дешевой и хорошо обрабатываемой. Из технических требований к детали видно, что наиболее точным квалитетом (6) обладают наружная цилиндрическая поверхность и плоский торец, к которым имеется хороший доступ и они легко обрабатываются. У детали есть ряд сложных комбинированных поверхностей – это шлицевая поверхность. При обладании специального оборудования и инструмента образование этих поверхностей не составит труда.

3.2. Количественный анализ технологичности:

Количественный анализ технологичности конструкции производится по следующим показателям:

1. коэффициенту точности обработки

,

где - средний квалитет;

      - квалитет;

      - число размеров соответствующего квалитета.

,

.

2. коэффициенту шероховатости

,

где - средний класс шероховатости;

      - класс шероховатости;

      - число поверхностей соответствующего класса шероховатости

,

.

Полученные коэффициенты сведём в таблицу 1, сравним их нормальными и сделаем вывод по технологичности изделия.

Таблица 1

Вывод: анализ технологичности показал.

1. Изделие относится к средней точности.
2. Соответственно по коэффициенту количественной оценки технологичности конструкции, изделие относятся к технологичным. 

Коэффициент использования материала

Kи=Vд/Vз;   

  Ки=454248/592492=0.77

где Мд=454248 мм3-  объем детали,

      Ми=592492 мм3-  объем заготовки.

4. Расчет и выбор заготовки.

При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения, определяют конфигурацию, размеры, допуски, припуски на обработку, формируют технические требования на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоёмкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоёмкой обработки и повышенного расхода материала. Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска. Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальной себестоимости.

       Предпочтительными  методами получения заготовки  являются: прокат и штамповка.

Себестоимость заготовки из проката:

Sза г=M+Со;  Sза г=149,8 руб.

Где М=9,6 x 15,6 =149,8  руб. - стоимость материала детали

Со=1,8- технологическая себестоимость операции правки.

Себестоимость штампованной заготовки:

Sза г=(С*Q*kТ*kС*kB*kM*kП)-(Q-q)*Sотх;

Sза г=(18.65x15,6x1x1x0.7x1x1)-(15,6-12)x1,4=198,6 руб.,

Где С=18,65 руб./кг - себестоимость штамповочных работ

kT=1 - коэффициент, зависящий от точности получаемой заготовки,

kM=1 - коэффициент, зависящий от марки материала,

kB=0.7 и kC=1 [2] табл. 2.12 стр. 38, kП=1 [2] табл. 2.13 стр. 38,

Q=15,6 кг - масса заготовки,

q=12 кг - масса детали,

Sотх=1,4 руб./кг - стоимость отходов Стали 45.

Сравнивая себестоимости заготовок из проката и штамповки выбираем заготовку из проката.

5. Назначение группового технологического процесса.

Группирование деталей должно быть не только по конструкторским элементам, но и по структуре технологического процесса. Таким образом необходимо выявить схожесть между технологическими процессами группы деталей, чтобы однотипные операции повторялись не менее двух раз (таков принцип группирования деталей). Групповой технологический процесс можно представить в виде таблицы:

Таблица 2. Групповой технологический процесс.

6. Маршрутный технологический процесс.

Технологическая схема изготовления вала

Таблица 3. Маршрутный технологический процесс.

7. Расчет припусков на заготовку детали.

При проектировании технологического процесса механической обработки заготовки необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обработанной поверхности.

По ГОСТ 3.1109 – 82 припуском называют слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

Припуски могут быть операционными и промежуточными.

Операционный припуск – это припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода, называется промежуточным.

Общий припуск, который удаляют в процессе механической обработки рассматриваемой поверхности для получения заданного размера, определяется разностью размеров исходной заготовки и детали.

На припуск устанавливают допуск, который является разностью между наибольшим и наименьшим значениями припуска.

Значения припусков и допусков определяют промежуточные (операционные) размеры.

Увеличение припусков приводит к повышенному расходу материалов и энергии, введению дополнительных технологических переходов, что увеличивает трудоемкость и повышает себестоимость изготовления деталей.

Уменьшенные припуски не дают возможности удалять дефектные поверхностные слои материала и достигать заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, что приводит к браку.

Значение допуска на припуск оказывает существенное влияние на выполнение технологической операции. С уменьшением этой величины возрастает трудоемкость обработки. Большие допуски на припуски усложняют выполнение технологической операции на предварительно настроенных станках, снижают точность обработки и затрудняют использование приспособлений.

Припуски на обработку могут быть симметричными и асимметричными.

Симметричные припуски имеют место при обработке наружных и внутренних цилиндрических поверхностей вращения, а также при одновременной обработке противолежащих поверхностей с одинаковыми припусками.

Симметричный припуск для наружных поверхностей

        (1)

Симметричный припуск для внутренних поверхностей

        (2)

Асимметричный припуск будет в том случае, когда противолежащие поверхности обрабатываются независимо одна от другой.

Асимметричный припуск для наружных поверхностей

        (3)

       (4)

Существует два основных метода определения припусков на механическую обработку поверхностей: расчетно-аналитический и опытно-статистический.

Расчет припуска

1.Определение операционного припуска  на поверхность вала Æ60 h14( ) Ra 12.5.

 В качестве заготовки принят  горячекатаный прокат обычной  точности.

Допуски на изготовление заготовки из проката обычной точности:

d=1.4        [3]  табл.1 стр.180

Точность изготовления горячекатаного проката обычной точности

Rz=160, h=250 мкм     [3]  табл.62   стр.169

Механическая обработка:   [3]  табл.5   стр.181

 Черновое обтачивание  Rz=63  ,h=60мкм;

Чистовое обтачивание  Rz=30   ,h=30 мкм;

Черновое обтачивание  d=0.25 мм

Чистовое обтачивание  d=0.1 мм

Минимальный припуск:

2zmin=2(Rz+h+Ör2+e2 )

где h-толщена дефектного слоя,

r- кривизна профиля,

e- погрешность установки.

Величина отклонения r при обработке в центрах :

r=Örоф.+rц

где rоф - кривизна профиля проката,

      rц - отклонение при центрировании.

rоф=2 DL

где Dкривизна профиля  [3]   стр.180-181

D=0.5 мкм/мм,

L=380 мм - размер от сечения для которого определяется  кривизна до опоры

rоф=2*0,5*380=380мкм

rц=0,25Öd2+1=0,25Ö1.42 +1=0,43 мм

r=Ö0.0382+0.432=0.574 мм=574 мкм

погрешность установки при базировании в центрах.

e=0,25d=0,25*1400=350 мкм

2zmin=2(160+250+Ö5742+3502)=2165 мкм

Остаточная суммарная погрешность после чернового обтачивания в центрах [3] табл.4 стр10    r=160 мкм

Погрешность базирования в центрах:

e=0,05d    e=0.0125 мм

2zmin=2(63+60+Ö1602+12.52)=566 мкм

Максимальный припуск:

2zmax=2zmin+da+db

Черновое обтачивание  2zmax=2165+1400-250=3315 мкм

Чистовое обтачивание  2zmax=566+250-100=716мкм

Выбираем прокат [3] табл. 62 стр. 169

d=65-1+0.4 мм

Припуск на черновое точение увеличивается из-за заготовки:

2zmax=dз.max-dчерн.max

2zmin=dз.min-dчерн.min

2zmax=65.4-60.000=5.4 мм

2zmin=64-60.74=3.26 мм

Таблица 4-Операционные припуски

2.Определение операционного припуска  на длину вала 785( ) Ra 12.5.

 В качестве заготовки принят  горячекатаный прокат обычной  точности.

Механическая обработка:   [3]  табл.5   стр.181

Допуски на резку заготовки из проката дисковыми пилами:

d=±0.4        [3]  табл.1 стр.180

Отклонение перпендикулярности торцев 0,01D=0.01*65=0.65мм

Rz+h=200 мкм     [3]  табл.62   стр.169

 Черновое фрезерование Rz=60  ,h=60мкм;

Минимальный припуск:

2zmin=2(Rz+h+r+e )

где h-толщена дефектного слоя,

r- кривизна профиля,

e- погрешность установки.

Величина отклонения r при обработке в призмах :

r=r1+r2

где r1 - Отклонение перпендикулярности торцев 0,01D=0.01*65=0.65мм=650мкм,

где D=0,01 уд. величина неперпендикулярности[3]   стр.180-181

      r2 - отклонение при центрировании в призме

r2=0,25Öd2/3+1=0,25Ö0,82/3 +1=0,275=275мкм

r=650+275=925 мкм

погрешность установки при базировании:

e=0,25d=0,25*800=200 мкм

2zmin=2(100+100+925+200)=2650 мкм

Остаточная суммарная погрешность после чернового фрезерования [3] табл.4 стр10    r=230 мкм.

Погрешность базирования в призмах:

e=0.25d    e=0.1 мм

2zmin=2(60+60+160+100)=760 мкм

Максимальный припуск:

2zmax=2zmin+da+db

Черновое обтачивание  2zmax=2650+800-250=3200 мкм

Таблица 4-Операционные припуски

8. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента

        Для изготовления  оси применяются следующие виды  станков

Фрезерно-центровальный станок модели МР71

• наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм                     200х700
• высота центров над столом, мм                                                           110
• наибольшее продольное перемещение стола, мм                              650
• частота вращения шпинделя                                                                63-400
• скорость автоматического перемещения                                            0,1-6
• частота вращения шпинделя, об/мин                                                1500-1110
• мощность двигателя главного привода, кВт                                      22
• габариты: длина, мм                                                                             3100       

                       ширина, мм                                                                          2100

                       высота, мм                                                                           1500

• масса, т                                                                                                  4,2

Токарно-винторезный 16К20Ф3

наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной, мм  400

над суппортом, мм  220

• наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, мм  53
• наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм  710
• частота вращения шпинделя. об/мин  12.5-2000
• число скоростей шпинделя  22
• подача суппорта: продольная 3-1200 мм/мин

поперечная                                                        1.5-6000мм/мин

• мощность электродвигателя главного привода, кВт  11
• габариты, мм: длина  2505

ширина  1240

высота  1500

• масса, т  5

Станок вертикально-фрезерный 6Т104:

• размеры рабочей поверхности стола  210x820
• наибольшие перемещения: стола, мм  800