Технологический процесс изготовления детали «муфта». 2
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
-геометрическая форма детали;
-требуемая точность
-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:
|
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 | |