Вал масляного насоса

 

Министерство  образования и науки  Российской Федерации.

Марийский государственный технический университет 
 
 

Механико-машиностроительный факультет 
 
 
 

Кафедра МиМ 
 

Вал масляного насоса. 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине

«Основы технологии машиностроения» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                         Разработал: Ст. гр. ТМ-41

                                                                                         Пекпулатов А.В. 

                                                                                          Консультировал: 

                                                                                          доцент кафедры МиМ

                                                                                          Мелетьев Г.А. 
 
 

                                                                    

                                                                                                              
 
 
 
 

Йошкар-Ола

2005г. 
 
 

Содержание

    Титульный лист.

    Задание на курсовой проект по дисциплине «Основы  технологии машиностроения».

    Задание на курсовой проект по дисциплине «Металлорежущие  станки».

    Аннотация.

    Часть I

    1. Введение.

1.1 Описание конструкции  и назначение детали.

1.2 Технологический контроль чертежа. Анализ технологичности конструкции.

1.3 Определение типа производства.

    2. Проектирование технологического процесса механической обработки.

2.1 Выбор метода получения заготовки.

2.2 Аналитический  расчёт припусков на обработку.

2.3 Технологический  процесс обработки детали.

2.4 Расчёт режимов  резания.

2.5 Расчёт технической  нормы времени.

    3. Определение потребного количества  оборудования и построение графиков.

3.1 Расчётное  количество оборудования.

3.2 Определение  коэффициента загрузки оборудования.

3.3 Определение  коэффициента использования станков  по мощности.

3.4 Определение  коэффициента использования оборудования  по основному времени.

3.5 График использования  оборудования по мощности.

3.6 График использования  оборудования по основному времени.

3.7 График загрузки  оборудования.

        Часть II

    1.Введение.

    2.Определение  основных технических характеристик  проектируемого станка.

2.1 Определение  диапазона регулирования.

2.2 Определение  знаменателя ряда чисел оборотов.

2.3 Определение  чисел оборотов шпинделя.

2.4 Определение  передаточных отношений передач.

2.5 Определение чисел зубьев зубчатых колёс.

2.6 Предварительный выбор электродвигателя.

2.7 Определение  фактических чисел оборотов шпинделя.

    3.Силовой  расчёт.

3.1 Расчёт нагрузок  на валах по выбранному числу  оборотов.

3.2 Ориентировочный  расчёт валов.

3.3 Расчёт зубчатых  передач.

3.4 Расчёт вала  на прочность.

3.5 Расчёт подшипников  качения.

    4.Описание  конструкции органов управления  и системы смазки 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение  

1.1 Описание конструкции  и назначение детали. 

Данная деталь называется «Валик масляного насоса». Назначение данной детали состоит в передаче крутящего момента. Решающим значением для служебного назначения детали имеет точность изготовления диаметра вала и соосность вала.

Деталь изготавливается  из металла Сталь 45.

    В машиностроении широко распространены детали типа тел вращения. Наиболее характерными деталями типа тел вращения являются валы(L>D).

    Валы  используют для передачи крутящего  момента или в качестве опор. Различают  валы прямые, коленчатые, кривошипные  и эксцентриковые. Они бывают бесступенчатые и ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни, а также комбинированные в  различном сочетании. Жестким можно  считать вал при соотношении  L/D 10.

    Точность  обработки отдельных участков валов  и шероховатость поверхностей зависят  от назначения и условий работы вала. Шейки валов, предназначенные для  посадки подшипников качения, обрабатываются по 6 квалитету с шероховатостью мкм. Допуск соосности этих шеек 0,01-0,02 мм. Для посадки зубчатых колес, звездочек, муфт обработка должна производиться по 8-11 квалитету с шероховатостью мкм. Допуск симметричности боковых сторон шпоночных канавок относительно общей оси подшипниковых шеек 0,03-0,05 мкм. Несопрягаемые поверхности валов выполняются по 14 квалитету с шероховатостью мкм.

Валы в основном изготовляют из углеродистой и легированной стали (типа 35, 40 , 45 , 35Г2 , 30Х , 40Х , 45Х, 30ХГСА, 30ХМ , 45ХН и другие) механической обработкой. Эти стали обладают высокой усталостной  прочностью, высоким сопротивлением сжатию, изгибу, срезу, вязкостью при  циклическом и динамическом нагружении, высокой износостойкостью. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Технологический  контроль чертежа. 

Анализ  технологичности  конструкции. 

Данная деталь – валик масляного насоса – изготавливается из металла Сталь 45,из проката или горячей штамповкой, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей.

Деталь достаточно технологична, допускает  применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности  для первоначальных операций и довольна проста по конструкции. 

1.3 Выбор типа производства. 

    Тип производства может определяться по такту выпуска деталей.

     - массовое производство;

     - крупносерийное производство;

     - среднесерийное производство;

     - серийное производство;

     - мелкосерийное производство.

    Такт  выпуска определяется по формуле:

где - годовая программа запуска изделий в производство, шт;

       =510*10 шт.

       - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

      

где  =0,97 - коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт

                          оборудования.

        - номинальный годовой фонд времени работы оборудования, ч;                                         

       

где число календарных дней в году, дн.;

      число выходных и праздничных дней в году, дн.;

      продолжительность рабочей смены, ч;

      количество недоработанных часов в предпраздничные дни, ч;

      количество рабочих смен в сутки, смен; 

   

   

    

       Так как  , то производство массовое.  
 
 
 

2  Проектирование технологического  процесса 

    механической обработки. 
 

2.1 Выбор метода получения  заготовки.

При массовом производстве возможно применения метода получения  заготовки из проката или с  помощью горячей штамповки.

Прокат может  применяться в качестве заготовки  для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки  при пластическом формообразовании.

Специальный прокат применяется в условиях массового  или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает  припуски и объем механической обработки.

Штамповка применяется  в серийном и массовом методах.

Штамповка на кривошипных  прессах в 2-3 раза производительнее по сравнению со штамповкой на молотах, припуски и допуска уменьшаются  на 20...35%, расход металла снижается  на 10…15%.

    Для объективной оценки выбора метода получения  заготовки сравним технологические  себестоимости детали. 

Для заготовок из проката:

       S =M+  

М – затраты на материал заготовки.

  -  технологическая себестоимость  операций правки, калибрования, прутков,  разрезки их на штучные заготовки.   

С = ;            М=QS – (Q – q) ; 

S=170 рублей за 1 тонну=0,17 рублей за 1 килограмм;

Q=0,7кг ; q=0,5; S =25 рублей за 1 тонну = 0,025руб./кг

М=0,7*0,17 – (0,7 – 0,5) =0,114р.

 Т =3 мин.; С =121 коп./час. 

С = =0,06 руб. 

S =0,114+ 0,06 = 0,17 руб. 
 

Для заготовок, выполненных  горячей штамповкой: 

         

                               

где - базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

       - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы 

                                   сложности, массы, марки материала  и объёма произво-

                                   дства заготовок соответственно;

     - масса заготовки, кг;    

     - масса готовой детали, кг;

- цена 1 т отходов, руб.

Для литья по выплавляемым моделям:

     =373 руб.; кг; кг; =25 руб.;

      к =1; =1,15; =1,33; =1; =1,23.

     =

           
 
 

    Принимаем метод получения заготовки –  прокат, исходя из меньшей технологической  себестоимости детали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Аналитический расчёт  припусков на обработку. 

2.2.1 Для размера Ø20к6:

       Заготовка представляет собой сортовой прокат, массой 0,7кг. Технологический маршрут обработки цилиндрической поверхности Ø20к6  состоит из 2-х операций: чернового и чистового точения.

    Минимальный припуск на обработку цилиндрической поверхности вращения:              

                      ,

где - высота неровностей на переходе, мкм;

       - глубина дефектного поверхностного слоя на переходе, мкм;

       - суммарное пространственное отклонение на переходе, мкм.

                         

где - общая величина коробления заготовки, мкм;

       - общая величина смещения заготовки, мкм;

       - погрешность установки заготовки, мкм.

     =150 мкм ([2], табл.4.3);

     =150 мкм ([2], табл.4.3);

    Коробление  цилиндрической поверхности следует  учитывать как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому

      мкм

где - удельная кривизна заготовок, мкм на 1мм длины.

       =0,5 мкм ([2], табл.4.8)

    d=20, l=14 – диаметр и длина цилиндрической поверхности соответственно, мм

    Учитывая, что суммарное смещение поверхности  в заготовке относительно наружной её поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем:

                  мкм

где  и - допуски на размеры (Б) и (Г)

       Таким образом, суммарное значение  пространственного отклонения заготовки:        мкм;

    Остаточное  пространственное отклонение после  чернового точения:  мкм.

                    мкм

     , так как измерительная и  технологическая базы совпадают;

      мкм ([2], табл.4.10)

    Остаточная  погрешность установки при чистовом точении

     =0,005 + =13

     =0 т.к черновое и чистовое растачивание производится в одной установке.

    На  основании записанных данных производим расчёт минимальных значений межоперационных  припусков. 

    Минимальный расчётный припуск:

- на черновое  точение:

      мкм

- на чистовое  точение:

      мкм

Расчетный размер для чистового точения мм 

 
 

2.2.2.Для размера 150

    Таблица 2.

 

Технологический маршрут обработки поверхности  150   состоит только из чернового фрезерования ( 12 квалитет ).

    Торцы заготовки образованы в результате разрезки прутка дисковой фрезой, исходя из этого суммарное значение мкм, допуск на отрезку мкм, отклонение от перпендикулярности торца к оси заготовки. Пространственные погрешности торца за счет неточности отрезки исходной заготовки и искривления ее в процессе штамповки определяют как геометрическую сумму , мкм ( для 2-й группы сложности ). Тогда .

    Погрешность установки при фрезеровании торцев .

    Расчет  минимального значения припуска при  параллельной обработке противоположных  плоскостей производится по формуле:

      мм.

      Все результаты произведённых расчётов сведены в таблицу 2.

    На  основании данных расчёта строим схему графического расположения припусков  и допусков по обработке размера  .

    Произведём  проверку правильности выполненных  расчётов:

     мкм, мкм. 

2.3 Технологический  процесс обработки  детали 

          Операция №1. Фрезерно-центровальная.

Оборудование: станок фрезерно-центровальный МР-78

Режущий инструмент: 2 торцевые фрезы со сменными многогранными пластинами, Р6М5, ГОСТ 1671-77, 2 центровых сверла, ГОСТ 10903-77.

Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1. Установить и закрепить заготовку в приспособлении

Переход №2. Фрезеровать  торцы в размер 150 и центровать с двух сторон одновременно.               

Переход №3. Снять  заготовку.

          Операция №2. Токарная.

Оборудование, оснастка: токарный одно шпиндельный горизонтальный полуавтомат 16К20Ф,

Режущий инструмент: два резца

Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1. Установить и закрепить заготовку в центрах.

Переход №2.Точить начерно выдержав Ø22,5, Ø20,5 

    Операция  №3. Токарная.

Оборудование, оснастка: токарный одно шпиндельный горизонтальный полуавтомат 16К20Ф, вращающийся центр, поводковый патрон.

Режущий инструмент: два резца

Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1Точить начерно: Ø45, Ø20 снять фаску 

    Операция  №4. Токарная.

Оборудование, оснастка: токарный одношпиндельный горизонтальный полуавтомат 16К20Ф, вращающийся центр, поводковый патрон.

Режущий инструмент: один резец

Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1. Точить начисто выдержав Ø19, снять фаску

Переход №2. Снять заготовку. 

    Операция  №5. Токарная.

Оборудование, оснастка: токарный одношпиндельный горизонтальный полуавтомат 16К20Ф, вращающийся центр, поводковый патрон.

Режущий инструмент: один резец

Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1. Установить и закрепить заготовку в центрах.

Переход №2.Точить начерно выдержав Ø20,5 

       Операция №6. Токарная.

Оборудование: оснастка: токарный одношпиндельный горизонтальный полуавтомат 16К20Ф, вращающийся центр, поводковый патрон.

Режущий инструмент: два резца

 Измерительный инструмент: штангенциркуль БГ 8700-2032.

Переход №1. Точить начисто выдержав Ø20, точить канавку выдержав Ø19, точить фаску.

         Переход №2. Снять заготовку.

 

      Операция №7Фрезерная.

Оборудование: станок Фрезерный горизонтальный.

Режущий инструмент: Фреза дисковая  

Переход №1. Установить и закрепить заготовку в приспособлении.

Переход №2. Фрезеровать  5 канавок выдержав R0,75

Переход №3. Снять  заготовку.

   

      Операция №8.Фрезерная.

Оборудование: станок Фрезерный горизонтальный

Режущий инструмент: Фреза фасонная

        Переход №1. Установить и закрепить заготовку в приспособлении.

Переход №2. Фрезеровать  поверхность выдержав Ø15

Переход №3. Снять  заготовку. 

      Операция №9. Фрезерная.

  Оборудование: станок Фрезерный горизонтальный

Режущий инструмент: Фреза фасонная

        Переход №1. Установить и закрепить  заготовку в приспособлении.

Переход №2. Фрезеровать  поверхность выдержав Ø15

Переход №3. Снять  заготовку. 

             Операция №10.Шлифовальная

Кругло-шлифовальный станок 3Т160

Переход №1. Установить и закрепить заготовку .

Переход №2.Шлифовать , выдерживая Ø20k

  Операция №11.Шлифовальная

Кругло-шлифовальный станок

Переход №1. Установить и закрепить заготовку .

Переход №2.Шлифовать , выдерживая Ø15, l=14H12, Ø23