Технологический процесс изготовления детали «муфта»

Министерство науки  и образования РФ

 

Омский Государственный  Технический Университет

 

 

 

Кафедра «Технология  машиностроения»

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему

«Технологический процесс изготовления детали «муфта».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа: ЗБП-511

Вариант: 1.06

Выполнила: Кравцева В.

Преподаватель:  Г.А.Нестеренко

 

 

 

 

 

 

 

2005

 

 
Аннотация

 

Тема курсового проекта  «Технологический процесс изготовления детали “Муфта”».

Курсовой проект содержит пояснительную записку на 25 листах и 4 листа графической части:

–   чертеж детали,

–   чертеж заготовки,

  • анализ технологического процесса,
  • технологическая наладка на токарную операцию №10.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Производственный процесс  изготовления машин является системой связи свойств материалов, размерных, информационных, временных и экономических. Технология машиностроения исследует эти связи с целью решения задач обеспечения в процессе производства, требуемого качества машины, наименьшей себестоимости и повышения производительности труда.

Большинство деталей  в процессе изготовления подвергается различным видам обработки, механической, термической, электрохимической и т.д.

Производительность процесса обработки зависит от режимов  резания (скорости, глубины, подачи) а, следовательно, от материала режущей части инструмента, его конструкции, геометрических параметров лезвий инструмента и т.д.

Современное производство предъявляет повышенные требования к технологической оснастке: точность базирования изделий, жесткость, обеспечивающая полное использование мощности оборудования на черновых операциях и высокую точность обработки на чистовых операциях, высокая гибкость, сокращающая время на наладку и замену оснастки, универсальность, позволяющая обрабатывать изделия определенного типа размеров с минимальным временем на переналадку, надежность и взаимозаменяемость.

 

1 Анализ исходных  данных

 

1.1 Выбор  метода получения заготовки

 

Метод получения заготовки  в большинстве случаев определяет конструктор, исходя из требуемых эксплуатационных свойств детали при работе ее  в условиях конкретной сборочной  единицы (наличие и вид нагрузки, условия трения т.д.).

При выборе способа получения заготовки и ее вида необходимо учесть следующие моменты:

-назначение детали  и условия ее эксплуатации;

-технологические характеристики  материала заготовки;

-геометрическая форма  детали;

-требуемая точность  поверхностей детали;

-тип производства.

В курсовом проекте задан  вид заготовки – штамповка на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Таблица 1.

Характеристики  методов штамповки.

№

Методы получения заготовки

Характеристики методов [11]

масса

форма

точность размеров

оборудование

1

2

3

4

5

6

1

Прокат горячекатаный  круглый

-

сечение профиля по ГОСТ 2590-71, 2591-71, 8560-67; прямолинейная ось

соответствует 12-14 квалитету

прокатные станы

2

Выдавливание и прошивка

до 75 кг

с прямолинейной осью круглые, конические или ступенчатые, фасонного сечения; стержень с массивной головкой; типа втулок с глубокой глухой или сквозной полостью или односторонним фланцем

припуски и допуски  для наружных Ф5-150мм от мм до мм, для Ф полостей 10-100мм - мм до мм

кривошипные горячештамповочные винтовые фрикционные и гидравлические прессы

3

Штамповка на ГКМ

до 30 кг

Стержни с головками или утолщениями, полые, со сквозными или глухими отверстиями, фланцами и выступами; предпочтительна форма тела вращения

припуски от 0,6 до 6,4 мм, допуски от 0,7 до 11мм

горизонтально-ковочные машины


1.2 Выбор  расположения заготовки в форме

 

Штамповку на ГКМ выполняют  в штампах с двумя плоскостями  разъема: одна – перпендикулярна  оси заготовки между матрицей и пуансоном (3), вторая – вдоль оси, разделяет матрицу и неподвижную (1) и подвижную (2) половины, обеспечивающие зажим штампуемой заготовки. В настоящее время получают все большее распространение ГКМ с горизонтальным разъемом матриц [7]. Благодаря осевому разъему уклон в участках зажатия на поковках не требуется [11]. Внутренние полости могут быть получены прошивкой после штамповки или непосредственно в процессе штамповки пуансоном (рис. 1), что более производительно.

 

После придания заготовке требуемой  формы она отрезается (или пережимается) на необходимую длину от исходного  материала.

 

Расчет  заготовки.

ведется по рекомендациям [2]

    • Определение массы детали

,

где n -- количество элементарных геометрических фигур, которые можно выделить в форме детали,

V – объем i-ой фигуры (рис.2),

ρ – плотность материала (для  стали 45 ρ=7,821 кг/м3)

 

    • Определение ориентировочной массы заготовки

,

где Кр – расчетный коэффициент, зависящий от характеристики детали.

    • Класс точности поковки – Т4.

Класс точности заготовки  устанавливается в зависимости  от оборудования для ее изготовления. Индекс увеличивается при уменьшении точности размеров поковки.

    • Группа стали – М2.

Группа стали определяется в зависимости от среднего массового  содержания углерода и легирующих элементов. Индекс возрастает с увеличением  содержания углерода и легирующих элементов, и служит для характеристики обрабатываемости резанием материала детали.

    • Степень сложности – С1.

Степень сложности является одной из конструктивных характеристик  формы поковок, качественно оценивающей  ее. Чем больше индекс, тем ближе  заготовка по форме к готовой  детали. Степень сложности в общем случае определяют путем вычисления отношения массы (объема) поковки Мп к массе (объему) геометрической фигуры Мф, в которую вписывается форма поковки (рис.2):

Для поковок, полученных на ГКМ, допускается определять степень сложности формы в зависимости от числа переходов:

С1 – не более, чем при  двух переходах,

С2 – при трех переходах,

С3 – при четырех  переходах,

С4 – более, чем при  четырех переходах или при  изготовлении на двух ковочных машинах.

При определении степени сложности по переходам также получаем С1.

    • Исходный индекс определяется в зависимости от массы заготовки, марки стали, степени сложности и класса точности – 13.
    • Радиусы закругления.

При конструировании  поковок наружные R закругления предусматриваются для предотвращения концентраций напряжений и снижения усилий, необходимых для заполнения углов и обеспечения плавного изменения направления волокон. Наименьшие значения R зависят от массы поковки и глубины полости ручья.

Радиусы закругления внутренних углов поковки r влияют на условия течения металла, стойкость штампа и качество поковок. Внутренние r должны быть в 3-4 раза больше R, в противном случае возможно образование зажимов или перерезание волокон.

Наружные при глубине  полости ручья 50мм R = 30, свыше 50мм R = 40; внутренний r = 90.

    • Штамповочные уклоны облегчают удаление поковки из ручья.

Максимально допустимые штамповочные уклоны составляют  для  наружных поверхностей 70 и для внутренних 100. Значения уклонов рекомендуется выбирать из ряда: 10,30,50,70,100.

Согласно рекомендациям [7] : наружный α≤50 (назначаем α=30) , а уклоны внутренних поверхностей зависят от соотношения полости (20/65=0,308 → α1=00, 110/45=2,44 → α2=0030’).

    • Определение припусков для последующей обработки.

Припуски должны учитывать  вмятины от окалины, слои обезуглероженного  слоя, искажения формы поверхности  и другие возможные дефекты. Припуск на обработку поверхности зависит от исходного индекса заготовки, размера и параметра шероховатости этой поверхности.

    • Допускаемые отклонения размеров поковки.

Назначаются в зависимости  от исходного индекса и размера  поковки.

    • Назначение технических требований.

Допускаемые отклонения по изогнутости, от плоскостности и  от прямолинейности для плоских  поверхностей устанавливаются в зависимости от наибольшего размера и класса точности поковки – 0,8 мм.

Допуск радиального  биения цилиндрических поверхностей не должен превышать удвоенной величины допуска плоских поверхностей и  назначается по согласованию между  изготовителем и потребителем.

Допускаемое наибольшее отклонение от концентричности пробитого  в поковке отверстия зависит  от наибольшего размера и класса точности поковки – 1,0 мм. Назначаем 0,5 мм.

Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа определяется в зависимости от массы поковки, конфигурации поверхности разъема штампа и класса точности – 0,8 мм.

 

    • Определение массы заготовки окончательно (рис.3):

    • Определение коэффициента использования материала (КИМ):

 

 

1.3 Анализ служебного  назначения детали

 

Деталь «муфта» изготовлена из материала сталь 45 ГОСТ 1050-74 .

Это углеродистая качественная конструкционная  сталь с содержанием углерода 0,45% [1]. Предел текучести при растяжении σВ=75кгс/мм2=750МПа.

По видам обработки конструкционную  сталь делят на горячекатаную  и кованую; калиброванную; круглую  со специальной отделкой поверхности  – серебрянку.

По требованиям к испытаниям механических свойств сталь делят  на категории 1, 2, 3, 4 и 5. При отсутствии указаний поставляют сталь 2 категории.

По состоянию материала сталь  поставляют: без термической обработки, термически обработанную – Т, нагартованную  – Н (для калиброванной стали  и серебрянки).

В зависимости от назначения сталь  горячекатаную и кованую делят на подгруппы: а – для горячей обработки давлением, б – для холодной механической обработки по всей поверхности, в – для холодного волочения.

Тогда полное обозначение материала  детали: .

Область применения стали 45 термически не обработанной: средненагруженные детали, работающие при небольших скоростях и средних удельных давлениях (валы, работающие в подшипниках качения, шлицевые валы, шпонки, втулки, вилки).

В общем детали типа «муфта» предназначены  для предохранения от перегрузок некоторого узла путем размыкания цепи, передающей крутящий момент. При возникновении превышающих допустимые оборотов на входном звене, муфты начинают проскальзывать и выходят из зацепления, тем самым препятствуя перегрузке и возможному разрушению узла. 

 

 

1.4 Анализ технологичности  конструкции детали

 

Технологическим контролем, проводимым в соответствии с ГОСТ 2.121.-73, называется контроль конструкторской документации, при котором проверяют соответствие конструкции изделия требованиям ее технологичности.

Технологичность конструкции изделия  – это совокупность свойств конструкции  изделия, определяющих ее приспособленность  к достижению минимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте  для заданных качества, объема выпуска  и условий выполнения работ. Чем менее технологична деталь, тем больших затрат времени и ресурсов она требует, тем выше ее себестоимость.

Правила обеспечения технологичности  конструкции детали приведены в  ГОСТ 14.204-73. Оценка может количественная и качественная. Количественная оценка технологичности может быть дана лишь при использовании соответствующих базовых показателях технологичности, поэтому в курсовом проекте технологичность оценивается лишь качественно.

Обрабатываемость материала (углеродистая качественная конструкционная сталь) хорошая.

Форма детали в целом  технологична, простые цилиндрические поверхности и плоскости легко  обрабатываются на универсальных токарных станках. Форма детали позволяет проводить обработку без затруднений доступа инструмента к обрабатываемым поверхностям.

Общая точность поверхностей детали невысокая – Rz30, точность отдельных поверхностей не превышает Ra1,25. Деталь не является прецизионной и по показателю точности также является технологичной.

В целом деталь “муфта” является технологичной.

 

1.5 Анализ технических  требований

 

Таблица 2.

Анализ технических  требований чертежа.

ТТ чертежа

Назначение ТТ и способы их обеспечения

1

2

радиальное биение внутренней цилиндрической поверхности D2 относительно D3 и внутренней поверхности D3 к внешней D4

Радиальное биение относится  к суммарным отклонениям формы  и расположения профиля. Точность взаимного  расположения данных цилиндрических поверхностей обеспечивается:

  • D3 к D4 – на оп. 05 при совместной обработке и на оп.20, где D4 является технологической базой для обработки D3;
  • D2 к D3 – на оп.10, когда D3 является базой для обработки D2.

 

 2 Анализ технологического процесса

 

Технологический процесс включает следующие основные этапы:

-заготовительный (оп.00);

-черновой (оп.05 и 10);

-получистовой (оп.15);

-окончательный (оп.20).

Таблица 3.

ТП изготовления детали «муфта».

 

3 Расчет линейных  технологических размеров

 

Расчет ведется по методике [8].

 

 

Таблица 4.

Исходные данные для расчета ЛТР.

Хар-ка операции

Допуск

Припуск

№  оп в ТП

Содержание

Символ  размера

Точность IT

Ориентировочная величина

Табличный допуск

Доминирующая погрешность

Качество

пов-тей

Припуски

Rz ij, мм

T ij, мм

Символ

Z ij min, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

00

Заготовительная

А0.1

А0.2

А0.3

15

15

15

132

22

52

1,6

0,84

1,2

-

-

-

0,16

0,16

0,16

0,2

0,2

0,2

-

-

-

-

-

-

05

Токарная черновая

А5.1

А5.2

13→12

13→12

132

82

0,63→0,4

0,54→0,35

ρк=0,5

-

0,03

0,03

0,08

0,08

Z5.1 Z5.2

0,36

0,36

10

Токарная 

черновая

А10.1

А10.2

13→12

13→12

132

22

0,63→0,4

0,33→0,21

-

-

0,03

0,03

0,08

0,08

Z10.1 Z10.2

0,36

0,36

15

Токарная получистов→чистовая

А15.1

А15.2

11→10

11→10

52

22

0,19→0,12

0,13→0,084

-

-

0,008

0,008

0,02

0,02

Z15.1

Z15.2

0,11

0,11

20

Шлиф-ная предв-ная

А20.1

9

110

0,087

-

0,008

0,02

Z20.1

0,028


 

Таблица 5.

Ожидаемые погрешности  и уравнения замыкающих звеньев.

Замыкающее

звено

Погрешность

замыкающего

звена ρ(s.z)мм

Заданные значения

S,Z мм

Уравнения размерной

цепи

Порядок расчета

ном

min

max

1

2

3

4

5

6

7

S1

0,73→0,47

129,4

130

S1-A5.2-А15.1=0

2

S2

0,11

49,8

50

S2-A15.1=0

1

S3

0,022

109,9

110

S3-A20.1=0

3

 

Z5.1

-

-

0,36

-

Z5.1-A0.1+A5.1=0

6

Z5.2

-

-

0,36

-

Z5.2-A0.3+A5.1-А5.2=0

7

Z10.1

-

-

0,36

-

Z10.1+A10.1-A5.1=0

5

Z10.2

-

-

0,36

-

Z10.2-А10.2+А10.1-А5.1+A0.2=0

9

Z15.1

-

-

0,11

-

Z15.1+А15.1+А5.2-А10.1=0

4

Z15.2

-

-

0,11

-

Z15.2-A15.2+A5.2-A10.1+A10.2=0

10

Z20.1

-

-

0,028

-

Z20.1+А20.1-А10.1+A10.2=0

8


Проверка показывает, что точность размера S1 не выдерживается.  Вывод: необходимо ужесточить допуски, для чего вносим изменения в табл.4. 
 
 
 
4 Анализ технологической операции

 

4.1 Выбор  оборудования

 

Осуществление различных  технологических процессов изготовления деталей предусматривает наличие  средств технологического оснащения (СТО), которые включают технологическое  оборудование и технологическую оснастку. СТО для механической обработки – это металлорежущие станки, приспособления (станочные, контрольные, вспомогательные) и инструмент.

Оборудование выбирается универсальное, широкого применения. На универсальных станках выполняют  самые разнообразные работы, используя заготовки многих наименований.

Токарный 16К20 имеет следующие  характеристики:

    • Наибольший диаметр заготовки над станиной – 400 мм;
    • Наибольшая длина заготовки – 1000 мм;
    • Частота вращения шпинделя – 12,5÷1600 об/мин;
    • Мощность электродвигателя – 11 кВт.

Внутришлифовальный 3К227В имеет следующие характеристики:

    • Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки – 400 мм;
    • Диаметр шлифуемых отверстий – 5÷015 мм;
    • Наибольший диаметр и высота шлифовального круга – 80х50 мм;
    • Максимальная частота вращения внутришлифовального шпинделя – 22000 об/мин
    • Мощность электродвигателя привода шлифовального круга – 4 кВт.

На токарных операциях 5, 10, 15 применяем патрон трехкулачковый самоцентрирующий рычажно-клиновой по ГОСТ 24351-80, который применяется для токарного оборудования для закрепления как по обработанным, так и по необработанным ранее поверхностям [11].

Для шлифовальной операции 20 применяем патрон трехкулачковый спирально-реечный высокой точности ГОСТ 2675-80 [11].

 

 

4.2 Выбор инструмента

 

На токарных операциях 05, 10 и 15 используем резцы с режущими пластинами из быстрорежущего сплава Т15К6. Применение твердосплавных пластин нецелесообразно для резания материала с хорошей обрабатываемостью, а также ввиду их стоимости и необходимости использования менее производительных режимов обработки.

Шлифовальные круги  прямого профиля находят самое  широкое применение, при диаметре до 150 мм – для внутреннего шлифования.  Круги с керамическими связками предназначены для всех основных видов шлифования, кроме прорезки узких пазов и обдирочных работ на подвесных станках. Выбор зернистости круга зависит от области его применения. Для предварительного и чистового шлифования деталей с параметром шероховатости Ra=2,5÷0,32 мкм используются круги зернистостью 40 или 32.

Таблица 6.

Выбор инструмента  для механической обработки.

№ оп.

Переход

Применяемый инструмент

№

содержание

05

1

подрезать торец

подрезной резец ГОСТ 18871-73

2

расточить отверстие Ф45

расточной ГОСТ 18883-73

3

проточить Ф75 с подрезкой торца

проходной упорный отогнутый ГОСТ 18870-73

10

1 

подрезать торец 

подрезной резец ГОСТ 18871-73

2 

расточить отверстие Ф65 с подрезкой торца

расточной ГОСТ 18883-73

3

проточить Ф130

проходной прямой с пластиной из быстрорежущей стали ГОСТ 18869-73

15

1

подрезать торец

подрезной резец ГОСТ 18871-73

2

расточить отверстие Ф45

расточной ГОСТ 18883

3

расточить отверстие Ф65 с подрезкой торца

расточной ГОСТ 18883

4

проточить Ф130

проходной прямой с пластиной  из быстрорежущей стали ГОСТ 18869-73

20

1

шлифовать торец

шлифовальный круг прямого профиля на керамической связке зернистостью 40

2

шлифовать отверстие Ф45

шлифовальный круг прямого  профиля  на керамической связке зернистостью 40


 

 

 

4.3 Расчет режимов  резания

 

Расчет режимов резания на оп.10 – токарная черновая. Режимы резания определяются согласно рекомендациям [11].

При назначении элементов  режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и  состояние оборудования.

Назначают следующие  режимы резания:

    • Глубина резания
    • Подача
    • Скорость резания.

Глубина резания t  при черновом точении принимается равной припуску на обработку.

Подачу S выбирают максимально возможную, исходя из жесткости и прочности технологической системы, мощности привода станка и других ограничительных факторов.

Скорость резания рассчитывается по формуле:

,

где Т – стойкость  инструмента (при токарной одноинструментальной обработке рекомендуется принимать  равной 30-60 мин).

Коэффициент Cv и показатели степеней х, у, m принимаются равными рекомендуемым табличным значениям:

Коэффициент Kv является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmv, состояние поверхности KnV, материала инструмента KиV.

Kv = Kmv Knv KиV

Обороты станка n определяем по формуле:

 n = 1000 ∙ V / πD.

Полученная расчетная  частота вращения n принимается равной ближайшей частоте вращения по паспорту станка.

По паспортной частоте  вращения пересчитывается фактическая  скорость резания по формуле:

V = πDn/1000.

Сила резания определяется по формуле:

 Рz,у,х = 10 CptxSyVnKp.

СР, х, у, n выбираются из таблиц по справочным данным:

Поправочный коэффициент  Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов:

Kp = Kmp Kφp Kγp Kλp Krp.

 

 

Таблица 7.

Расчет режимов  обработки.

№ перехода

1 переход

2 переход

3 переход

Содержание перехода

подрезать торец 

расточить отверстие Ф65 с подрезкой торца

проточить Ф130 

глубина резания t, мм

0,36

0,36

0,36

подача S, мм/об

1,1

0,3

1,1

коэффициент Kmv по табл.2

1,0

1,0

1,0

коэффициент

 Kv=Kmv Knv Kиv=

=1,0∙0,8∙1,0

0,8

0,8

0,8

стойкость инструмента  Т, мин

60

60

60

коэффициент Cv и показатели степеней х, у, m по табл.17

Cv=340

х=0,15

у=0,45

m=0,20

Cv=420; х=0,15

у=0,20; m=0,20;

для внутренней обработки  доп. коэф. для V 0,9

Cv=340; х=0,15

у=0,45; m=0,20;

скорость резания 

, м/мин

116,69

172,26

116,69

число оборотов шпинделя

 n=1000∙ V/πD

285,86

844

285,86

ближайшее табличное  значение n

320

900

320

фактическая скорость резания, м/мин

130,624

183,69

130,624

коэффициенты

СР, х, у, n по табл.22

Cр=200;х=1,0

у=0,75;n=0

Cр=200;х=1,0

у=0,75;n=0

Cр=200;х=1,0

у=0,75;n=0

коэффициент

Kp=Kmp Kφp Kγp Kλp Krp

1,0∙1,0∙1,1∙1,0∙0,93 = 1,023

сила резания 

Рz,у,х=10CptxSyVnKp, Н

791,065

298,307

791,065