Анализ технологической операции изготовления вала эксцентрикового АК – 60.131.00.001

 

Реферат

 

Записка:    с.,    рис.,   табл.,   приложения,   источников.

Объект исследования – вал эксцентриковый гидромотора АК – 60.

Цель работы – анализ технологической операции изготовления вала эксцентрикового АК – 60.131.00.001.

        Проанализированы служебное назначение машины, узла, детали, технические требования, предъявляемые к детали, технологичность, способ получения заготовки, базовый технологический процесс, высказаны замечания и предложены варианты по улучшению. Разработана операционная технология, рассчитаны режимы резания и произведено нормирование на анализируемую операции технологического процесса. Выбраны станочные приспособления  и режущий инструмент для обработки данной детали.

Ключевые слова: гидромотор, вал, базирование, технологический процесс, режимы резания, станочное приспособление, режущий инструмент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

                                                                                                                              стр.

 

   Введение…………………………………………………………………….....4

1.Анализ служебного назначения  машины, узла, детали.Описание констру-                     ктивных особенностей детали и условий её эксплуатации…..………….......5

2.Анализ технических требований  на изготовление детали………………….11

3.Определение типа производства  и организационных условий………….....13

4.Выбор способа получения заготовки  и разработка технических требова-

   ний к ней…………………….………………………………………………….16

5.Анализ технологической операции  существующего или типово-

   го    технологического процесса…………………………….................……...19

5.1 Анализ и обоснование схемы  базирования

     и закрепления………….………...……………………………………..19

5.2 Обоснование выбора металлорежущего  станка………………...…..22

5.3 Обоснование выбора станочных  приспособлений,

      металлорежущего  и измерительного инструментов…....…..………23

5.4 Расчет режимов резания………………………....………………..….24

5.5 Техническое нормирование операции………………...………..…...32

6.Научно-исследовательская часть………………………....………………..…35

   Выводы……………………………………………………………………...….45

   Список литературы……………………………...………………………...…..46

   Приложение А – чертеж  делали («Вал эксцентриковый»АК-60.131.00.001)

   Приложение Б – чертежи узла детали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

^{Рост  промышленности и  народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной мере  зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется  совершенствованием технологии изготовления машин, уровнем их конструктивных решений и надежности их в последующей эксплуатации.}

^{В настоящее  время важно - качественно, дешево, в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного  труда изготовить машину, применив современную  высокопроизводительную технику, оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства.}

Разработка технологического процесса изготовления машины не должна сводится к формальному установлению последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудования и режимов. Она требует творческого подхода для обеспечения согласованности всех этапов  построения  машины  и достижения требуемого качества с наименьшими затратами.

При проектировании технологических  процессов изготовления деталей  машин необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения:

 Приближение заготовок по  форме, размерам и качеству  поверхностей  к готовым деталям,  что дает возможность сократить  расход материала, значительно  снизить трудоемкость обработки  деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.

 Повышение производительности  труда путем применения: автоматических  линий, автоматов, агрегатных станков, станков с ЧПУ, более совершенных методов обработки, новых марок материалов режущих инструментов.

 Концентрация нескольких различных  операций на одном станке для  одновременной или последовательной  обработки большим количеством  инструментов с высокими режимами резания.

 Применение электрохимических  и электрофизических способов размерной обработки деталей.

 Развитие упрочняющей технологии, повышение прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностного слоя механическим, термическим, термомеханическим, химикотермическим способами.        

Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы детали и машины в целом, эффективное использование автоматических и поточных линий, станков с ЧПУ - все это направлено на решение главных задач: повышение эффективности производства и качества продукции.

 

 

1 Анализ служебного назначения  машины, узла, детали. Описание конструктивных отличий детали и условий эксплуатации

 

Процесс создания машины складывается в основном из двух частей: проектирования и изготовления. Оба эти процесса взаимосвязаны и преследуют одну и туже цель – создание машины удовлетворяющей  заданному служебному назначению. Эксплуатационные показатели качества машины зависят не только от ее конструкции, но и в большей степени от технологии изготовления деталей и сборки в изделие.

Поэтому четкое определение назначения машины, конкретизация ее функции, а  также области и условий эксплуатации, причин выхода ее из строя необходимо для обоснованной постановки задач по разработке ТП изготовления и сборки изделия.

Выбранная для курсового проекта  деталь является составной частью радиально-поршневого гидромотора.

Радиально-поршневый гидромотор является машиной высокого класса точности и требует соответствующей технологии изготовления. При проектировании такой машины особое внимание следует уделять выбору величины допусков и зазоров для посадок поршней и распределительного вала. Для подбора подшипниковых пар необходимо учитывать рекомендации изготовителей подшипников. Все остальные подвижные детали должны выполняться с минимальными зазорами ходовых посадок и допускать качественную сборку, чтобы узлы работали без повреждения поверхности и повышенного трения. Центральный распределительный вал (эксцентриковый) следует изготавливать из стальной поковки,с поверхосной закалкой ТВЧ. Проходная площадь сверлений в поршнях должна выбираться, исходя из значений скорости масла в пределах 1,5 – 3 м/сек, в зависимости от размера. Распределительные валы могут устанавливаться в крышках на пресовой или на скользящей посадке. Корпусы и крышки таких насосов могут изготавливаться из стального литья, или из модифицированного чугуна.

В качестве материала для ротора используются как сталь, так и цветные металлы (латунь и бронза). В современных конструкциях обычно используются стали. Поршни насоса изготавливаются из стального проката с последующей цементацией и закалкой. Бронза в паре с чугуном хорошо подходит в качестве материала для башмаков поршней или скользящих сегментов насосов.

Данный радиально-поршневый насос  мод. АК-60 изготавливается на СМНВО  им.Фрунзе как гидропривод установки  для ремонта и бурения скважин. Эта установка изготавливается  на базе шосси автомобиля КРАЗ и  является передвижной. В маркировке насоса 60 т – его грузоподъемность.

Рассматриваемая в данном курсовом проекте деталь вал эксцентриковый в узле устанавливается на радиально-упорных роликоподшипниках 42  и является исполнительным органом машины.

Схема базирования детали вал эксцентриковый в узле при сборке приведена ниже на рисунке 1.1.

Как и было указано выше в требованиях  к радиально-поршневым гидромоторам, вал изготавливается из стальной поковки, исполнительные его поверхности поддаются закалке ТВЧ.

Проанализируем основные поверхности детали.

 

 

Рисунок 1.1 – Конструктивные элементы детали

 

Цилиндрические поверхности 1 и 12 являются основными конструкторскими  базами и определяют положение детали в узле.

Поверхности 4 и 15 (фаски)- свободные, предназначены для повышения технологичности детали, так же как и поверхности 8 и 10.

Поверхности вала 7 и 9 являются исполнительными, так как благодаря этим поверхностям деталь исполняет свою функцию – передаёт движение поршням гидромотора.

Поверхности шпоночного паза 3 и 5 являются конструкторскими и служат для передачи вращающего момента через специальную пластину на золотник (распределитель).

Конусная поверх. 13 свободная, повышает технологичность детали.

На цилиндрической поверхности 14 нарезаны шлицы D-8x56x65f7-10f9. Поверхность свободная, как и поверхности 2, 6, 11, 16.

Все поверхности детали доступны для механической  обработки.  Наличие большого количества поверхностей с различными диаметрами увеличивают трудоемкость изготовления. Все поверхности подвергаются механической обработке.  

Данная деталь будет изготавливаться  из проката. В сущности прокат является наиболее выгодной заготовкой и по стоимости изготовления, и по количеству отходов (относительно невысокому). Однако, специфика изготовления вала приводит к тому, что коэффициент использования материала  довольно  невысок   0,65 - 0,7 (большое количество металла идет на образцы для испытаний).  

Рисунок 1.2 – Схема базирования  детали в узле

 

 

Таблица 1.2 – Матрица                           Таблица 1.3 – Таблица соответствий

 

	X	Y	Z
L	0	1	1	ДНБ
a	0	1	1
L	1	0	0	ОБ
a	0	0	0

 

№ точки	Степень свободы	Название базы
1,2,3,4	II,III,V,VI	ДНБ
5	I	ОБ
6	IV	вакансия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Анализ технических требований на изготовление детали

 

Технические требования на изготовление изделия или сборочной единицы  характеризуют основные параметры их качества, проверяемые при окончательном контроле или испытаниях. Поэтому важно правильно определить технические требования детали.

Чертёж детали даёт полное представление  о конфигурации, конструкции, размерах, их точности формы всех поверхностей детали, материале и его свойствах, и соответствует стандартам на оформление конструкторской документации, и  в частности чертежей (ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.305-68, ГОСТ 2.307-68). Имеющихся на чертеже видов, проекций, разрезов, выносных элементов вполне достаточно для понимания общего вида изделия. Однако на чертеже есть небольшие недостатки : не на всех видах изображены соответствующие фаски, чертёж трудно читаем, величены линейных размеров в отдельных случаях не соответствуют рекомендациям по ГОСТ 6636-89.

На чертеже достаточно информации о материале, и способе получения  заготовки:

Поковка ІІІ гр. – НВ 262…311 ГОСТ 8479-70

Материал: Сталь 38ХА ГОСТ 4345-71

Деталь имеет ряд допусков на изготовление. Рассмотрим некоторые из них.

 Требования по точности размеров:

Неуказанные предельные отклонения размеров: h14; ±t2/2 желательно, чтобы часть размеров было выполнено по более высокому квалитету.Также неуказано предельное отклонение для внутренних размеров (Н14).

 Требования по шероховатости:

   Шероховатость основных и базовых поверхностей Ra=1,6 мкм. Шероховатость неуказанных поверхностей Ra=6.3 мкм, что является премлемым. Однако на боковые поверхности шлицов следовало бы назначить более высокую шероховатость, чем Ra=2.5 мкм.

Требование по форме  поверхностей:

Все необходимые допуски формы  и расположения поверхностей обозначены на чертеже (допуски радиального  биения, параллельности, симметричности относительно оси).

Исходя из функционального назначения детали и анализа технических  требований можно сделать следующие  выводы: назначенные конструктором размерная и геометрическая точность обеспечат нормальную работу механизмов. Снижение требований к точности и взаимному расположения поверхностей может привести к появлению дополнительных динамических нагрузок, снижению долговечности и надежности работы насоса.

 

 

 

3 Определение  типа производства и организационных условий работы

 

Тип производства определяют табличным способом, учитывая массу обрабатываемой детали (заготовки) и ориентировочную программу выпуска данного изделия, куда входит рассматриваемая деталь.

 

m заг , кг	N год , шт.
15	300

 

При Nг = 300 шт. и m > 10 кг, тип производства соответствует мелкосерийному.

Мелкосерийный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой  изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска.

Используется универсальное  и специализированное и частично специальное оборудование. Широко применяются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, а также гибкие автоматизированные системы на основе станков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами, управляемыми от ЭВМ. Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха, по предметно-замкнутым участкам.

В качестве исходных заготовок  используется горячий и холодный прокат, литье в землю и под  давлением, точное литье, поковки и  точные штамповки.

Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных проходов с частичным применением разметки для сложных корпусных деталей.

Квалификация рабочих  выше чем в массовом производстве, но ниже чем в единичном. Наряду с  рабочими универсальщиками и наладчиками, работающими на сложном универсальном оборудовании используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.

Применяемый режущий инструмент - универсальный и специальный. Измерительный инструмент - калибры, специальный измерительный инструмент.

В мелкосерийном производстве технологический  процесс преимущественно дифференцирован, т. е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными определенными станками. Станки применяются универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегаты.

Мелкосерийное производство значительно экономичнее, чем единичное  производство, так как лучшее использование  оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себестоимости продукции.

 

 

4 Выбор способа  получения заготовки и разработка  технических требований к ней

 

Метод получения заготовки оказывает  существенное влияние на технико-экономические  показатели технологического процесса изготовления детали. Правильный его выбор позволяет снизить трудоемкость механической обработки, повысить коэффициент использования материала, снизиь материалоемкость конструкции.

На выбор метода получения заготовки  влияют материал детали, его назначения и технические требования к изготовлению, обьем выпуска, конфигурация, форма поверхностей и размеры.

Требования, предъявляемые к заготовкам, обрабатываемых на металлорежущих станках:

1. С целью снижения себестоимости детали заготовка должна быть по форме и размерам максимально приближеной к детали.
2. Черновые поверхности используемые на первой механической операции в качесве технологической базы должны быть чистыми и ровными, без штрихов, литейных уклонов.

      Вид заготовки  устанавливаем в результате анализа  чертежа детали, ее материала  и технических требований к изготовлению, габаритов и массы, объема выпуска, на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

Данные о химическом составе  о материале – Сталь 38ХА ГОСТ 4345 – 71 приведены в таблице 4.1

 

Таблица 4.1 – Химический состав Стали 38ХА

 

C , %	P, %	S , %	Mn , %	Si , %	Cr , %	Ni ,%	Cu , %
0.35-0.42	0.025	0.025	0.50-0.80	0.17-0.37	0.80-1.10	0.30	0.30

 

   Метод выполнения заготовок  для деталей машин определяется:

• назначением детали;
• конструкцией детали;
• техническими требованиями;
• масштабом и серийностью выпуска;
• экономичностью.

   Выбрать заготовку –  значит установить способ ее  получения, наметить припуски  на обработку каждой поверхности,  рассчитать размеры и указать  допуски на неточность изготовления.

   Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

^{В базовом варианте заготовку получали из проката.}

^{Заготовку для данной детали можно получить различными способами:}

1. ^{ковкой на молотах или прессах;}
2. ^{горячей штамповкой.}

^{В качестве двух вариантов  способа получения  заготовки принимаются:}

        1 вариант – ковка на молотах;

2 вариант – штамповка на молотах  в закрытых штампах.

Стоимость заготовок определяется по формуле:

 

                   (4.1)

 

где Ci – базовая стоимость одной тонны заготовок, грн;

    Кт – коэффициент,  зависящий от класса точности  заготовки;

    Кс – коэффициент,  зависящий от группы сложности  заготовки;

    Кв – коэффициент, зависящий  от массы заготовки;

    Км - коэффициент, зависящий от  марки материала;

    Кп – коэффициент, зависящий  от объема производства;

    Q – масса заготовки;

    q – масса детали;

    Sотх – стоимость одной тонны отходов, грн.

 

Для заготовки, полученной ковкой:

Ci = 300 грн/т,

Кт = 1 (с. 37, [5]);

Кс = 1 (табл. 2.12, с. 38, [5]);

Кв = 0.75 (табл. 2.12, с. 38 [5]);

Км = 1.79 (с. 37, [5]);

Кп = 1 (табл. 2.13, с. 38 [5]);

Q = 29 кг,

q = 15 кг,

Sотх=25 грн/т.

Стоимость заготовки, полученной ковкой на молотах:

Для заготовки, полученной штамповкой:

Сi=380 грн/т,

Кт=1.1 (с. 37, [5]) ;

Кс=1 (табл. 2.12, с. 38, [5]);

Кв=0.75 (табл. 2.12, с. 38, [5]);

Км=1.79 (с. 37, [5]);

Кп=1 (табл. 2.13, с. 38, [5]);

Q=55 кг.

Стоимость заготовки, полученной штамповкой:

 

 

Так как  стоимость заготовки, полученной штамповкой, меньше стоимости заготовки, полученной ковкой, то в качестве способа получения заготовки для данной детали принимаем щтамповку.

   Чертеж исходной заготовки отличается от чертежа готовой детали прежде всего тем, что на всех обрабатываемых поверхностях предусматриваются припуски, соответственно изменяющие размеры, а иногда и форму заготовок. Форма отдельных поверхностей исходных заготовок определяется с учетом технологии получения заготовок, требующей в ряде случаев определенных уклонов, радиусов закругления и т.п.

   Установление правильных размеров  припусков на обработку является  ответственной технико-экономической  задачей. Назначение чрезмерно  больших припусков приводит к непроизводительным потерям материала, превращаемого в стружку; к увеличению трудоемкости механической обработки; к повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии; к увеличению потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, снижается точность обработки  в связи с увеличением упругих отжатий в технологической системе и усложняется применение приспособлений.

   Назначение недостаточно  больших припусков не обеспечивает  удаления дефектных слоев материала и достижения требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также вызывает повышение требований к точности исходных заготовок на станках при обработки по методу пробных ходов и увеличивает опасность появления брака.

Для окончательно выбранной  заготовки, в соответствии со стандартом ГОСТ 7505 – 89 «Поковки стальные штампованные»  назначаем припуски на все поверхности  и определяем размеры заготовки.

Расчет будем производить по ГОСТ 7505 – 89,[8].

Исходные данные для расчета:

1) Масса поковки (расчетная)  – 21 кг,

расчетный коэффициент  Кр = 1,4 (прил. 3,[8]).

2) Класс точности –  Т4 (прил.1,[8]).

3) Группа стали – М2  – сталь с массовой долей  углерода свыше 0,35 до 0,65% или суммарной  массовой долей легирующих элементов свыше 2,0 до 5,0% (табл.1, [8]).

4) Степень сложности –  С2 (прил.1, [8])

Параметры описывающей поковку  фигуры:

диаметр – 155 мм ( (122+25)·1,05 );

длина – 348 мм ( 331·1,05),где 1,05 – коэффициент;

масса (расчетная) – 51 кг

5) Конфигурация поверхности разъема  штампа - П (плоская) (табл.1,[8]).

6) Исходный индекс – 13 (табл.2, [8]).

 

Основные припуски, размеры поковки  и их допускаемые отклонения приведены  в таблице 4.2.     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончательный размер элемента заготовки,мм	+1,8  152,5                                       -1,0	+1,8 127,5                                                        -1,0	+1,6 74                                -0,9	+2,4   336,5                                -1,2	+1,8 117,5                                 -1,0
Допускаемые отклонения размеров заготовки, мм	+1,8   -1,0	+1,8   -1,0	+1,6   -0,9	+2,4   -1,2	+1,8   -1,0
Дополнительный припуск,мм	0,2	0,2	0,2	0,25	0,25
Основной припуск на размер,мм	2,7	2,7	1,8	2,5	2,0
Номинальный размер элемента детали,мм	147	122	70	331	115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      5.Анализ  технологической операции существующего  или            типового       технологического процесса.

 

                    Анализ  будем производить на основании базового технологического процесса. В данном технологическом процессе последовательность механической  обработки соответствует общепринятым этапам построения  технологического  процесса.

             На первой технологической операции  производится обработка поверхностей, которые на последующих операциях  будут приняты за базовые. 

Данный раздел курсовой работы включает в себя следующие  работы:

- обоснование правильности  схемы базирования и закрепления заготовки на одну операцию технологического процесса, придерживание принципов объединения и постоянства баз;

- обоснование правильности  выбора металлорежущего станка, оборудования, режущего и измерительного  инструментов для этой операции;

-расчет режимов резания для одного технологического перехода аналитическим методом, а для других переходов этой операции – табличным методом;

- расчет нормы времени Т_шт(или Т_{шт – к}) для одной технологической операции.

 

Заводской технологический процесс  приведен в таблице 5.1

 

Таблица 5.1 – Заводской технологический  процесс

Номер операции	Наименование операции	Оборудование
005	Кузнечная
010	Термическая
015	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1М63
020	Маркировочная
025	Контроль ОТК
030	Координатно-расточная	Координатно-расточной  мод. 2Д450
035	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1К625
040	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1К625
045	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1К625
050	Маркировочная
055	Контроль ОТК
060	Термическая	Установка закалки ТВЧ
065	Шлифовальная	Круглошлифовальный мод. 3У12
070	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1К625
075	Шлифовальная	Круглошлифовальный мод. 3У12
080	Маркировочная (на бирке)
085	Контроль ОТК
090	Шлицефрезерная	Шлицефрезерный мод. 5350
095	Шлифовальная	Круглошлифовальный мод. 3У12
100	Токарная	Токарно-винторезный  мод. 1М63БФ101
105	Фрезерная	Вертикально-фрезерный  мод. 6Р13
110	Маркировочная
115	Контроль ОТК
120	Слесарная