Изготовление детали «Полумуфта»

Содержание Введение

1. Общий раздел

1.1. Краткие сведения о детали

1.2. Материал детали и его свойства

2. Предварительный выбор типа производства

3. Метод получения заготовки

4. Технологический процесс механической обработки детали

4.1. Оборудование, инструмент и приспособления

4.2. Расчет норм времени и определения типа производства

5. Расчет режимов резания на самую ответственную поверхность Заключение Литература

Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс (ТП).

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия.

В ТП изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин заданных размеров и конфигурации путем литья, обработки давлением, резки сортового или специального проката, а также комбинированными методами. В процессе термической обработки происходят структурные превращения материала заготовок, изменяющие его свойства. При механической обработке наблюдается последовательное изменение состояния исходной заготовки (ее геометрических форм, размеров и количества поверхностей) до получения готовой детали.

Для осуществления практически любого ТП в машиностроительном производстве необходимо применение совокупности орудий производства, называемых средствами технологического оснащения.

ТП всегда многовариантен. Многовариантность разработки ТП всегда связана с преодолением существенных трудностей. Каждый разработчик процесса, анализируя многие факторы, приходит в итоге к определенному технологическому решению (ТР). Однако нельзя гарантировать, что именно принятое решение является наиболее приемлемым, поскольку задача разработки процесса с самого начала содержала много неизвестных факторов. Кроме того, в настоящее время для решения многовариантных задач с успехом применяют электронно-вычислительные машин (ЭВМ). При этом удается не только учесть многие одновременно действующие факторы, но и выработать единое решение за короткое время.

1. Общий раздел

1.1Краткие сведения о детали

В данном курсовом проекте представлена разработка технологического процесса изготовления и обработки детали «Полумуфта». Функциональное назначение детали: Деталь типа «Полумуфта» является одной из разновидностью пальчиковой муфты, которая служит для соединения двигателя с редуктором. Конструкция изделия представляет собой деталь, имеющая ступенчатые поверхности снаружи.

Изделие имеет 3 ступени: (См. Приложение 1).

Первая ступень имеет размеры: L=8мм и O330.2мм. На этой ступени имеется отверстия с резьбой: 2 отверстия L=25мм и O12.6мм с резьбой М12. Также иметься канавка R1.6мм

Вторая ступень: 20 отверстий O25.4мм, паз L=26мм и паз L=1мм, 8 фасок 0.6?45°.

Третья ступень: скругление R20мм. 2 фаски 12?45°, 2 фаски 0.8?45°.

Также в заготовке иметься центровое конусное отверстие с O179.58мм по O168.75мм

1.2 Материал детали и его свойства

Полумуфта изготовлен из стали 30ХН2МФА ГОСТ 8479–70 — сталь конструкционная легированная. Назначение — Валы, цельнокованые роторы, диски, детали редукторов, болты, шпильки и другие ответственные детали турбин и компрессорных машин, работающие при повышенных температурах. Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный. Заменитель: 30ХН2ВФА Характеристики стали:

1). Содержание углерода — 0,27−0,34%;

2). Классификация: сталь конструкционная легированная.

3).Твердость материала 30ХН2МФА после отжига НВ=269

4). Температура ковки — начало 1200 С, концов 800 С ;

5). Закалка — 860 С, охлаждение в масле.

Таблица 1. Химический состав стали

Таблица 2. Механические свойства стали

2. Предварительный выбор типа производства

Тип производства — организационно-технологическая характеристика производственного процесса, которая во многом определяет результаты проектирования процесса изготовления детали. Определим предварительно тип производства, используя годовой объём выпуска и массу детали (118 кг и 1586 штук в год).

Таблица 3. Выбор типа производства по программе выпуска

Мелкосерийное производство — вид серийного производства, при котором продукция изготовляется непрерывно в большом количестве. В крупносерийном производстве широко используются специализированное оборудование, поточные линии и средства автоматизации.

3. Метод получения заготовки

Заготовку «полумуфта» можно получить с помощью одного мною выбранных методов:

1. Ковки

На выбор метода выполнения заготовки влияет время подготовки технологической оснастки, наличие соответствующего технологического оборудования и желаемая степень автоматизации процесса. Выбранный метод должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления детали, т. е. затраты на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальными.

1). Рассмотрим метод получения «Ковка» :

Ковка ГОСТ 8479–70. Ковка позволяет получить заготовку формой и размерами наиболее приближенными к форме и размерам готовой детали. Что позволяет снизить трудоемкость дальнейшей обработки и повысить коэффициент использования металла.

4. Технологический процесс механической обработки детали

Операция 005. Токарная с ЧПУ.

Установка А.

Установить и закрепить заготовку в трех кулачковый патрон.

Позиция І.

Переход 1. Черновое подрезка торца на 5 мм.

h14

Переход 2. Черновое точение 2-й поверхности до, O310мм на L=164мм.

h14

Переход 3. Черновое точение 3-й поверхности до O421мм. На L=26мм.

h14

Переход 4. Черновое точение 4-й поверхности до O339мм. на L=26мм.

h14

Переход 5. Черновое точение на 5-й поверхности на H=0.6мм.

Переход 6. Черновое растачивание отверстия с O166м. по O175мм. На L=224мм.

h14

Переход 7. Получистовое растачивание отверстия с O167.5мм. по O178.5мм. за 2хода.

h10

Переход 8. Чистовое растачивание отверстия с O168.75мм. по O179.58мм. за 3 хода.

h7

Переход 9. Точение фаски 0.6*45о

Переход 10. Точение фаски 12*45о

Рис. 1. Операционный эскиз.

Установка Б.

Установить и закрепить заготовку в трех кулачковый патрон.

Позиция ІI.

Переход 11. Черновое подрезка торца на 2-й поверхности на 2 мм,

h14

Переход 12. Черновое точение на 1-й поверхности до O460 мм. На L=63мм.

h14

Переход 13. Получистовое точение на 1-й поверхности до O458мм. На L=63мм.

h12

Переход 14. Чистовое точение на 1-й до O457мм. на L=63мм.

h11.

Переход 15. Черновое точение на 2-й поверхности c O 330.2мм. до O 457 мм. на 8 мм. За 2 хода.

h10.

Переход 16. Получистовое точении 2-й поверхности с O330.2мм. до O457мм. На 3 мм.

h9.

Переход 17. Черновое точение на 3-й поверхности с O168.75мм. до O457330.2мм. на 1 мм.

h12

Переход 18. Получистовое точение на 3-й поверхности с O168.75мм. до O457330.2мм. на 1 мм.

h10

Переход 19. Чистовое точение на 3-й поверхности с O168.75мм. до O457330.2мм. на 1.5мм. за 2 хода

h8

Переход 20. Точение фаски 0.6×45о

Переход 21. Точение паза с O353мм до O410мм на L=1мм.

Переход 22. Точение канавки O180мм на L=6.2мм.

Рис. 2. Операционный эскиз

Операция 010. Сверлильная

Установить и закрепить заготовку.

Установ А.

Позиция I

Переход 1. Рассверливание отверстия O25.4мм.

h12

Переход 2. Рассверливание отверстия O17мм. на глубину 5 мм.

h12

Переход 3. Рассверливание отверстия O10мм. на глубину 25 мм.

h10

Переход 4. Черновое зенкование отверстия до 12 мм. на глубину 25 мм.

h8

Переход 5. Чистовое зенкование отверстия до O12.6мм. на глубину 25 мм.

h7

Переход 6. Нарезание резьбы М12 на глубину 20.5 мм

Переход 7. Сверление фаски 0.6*45о

Рис. 3. Операционный эскиз

Установ Б.

Позиция II.

Переход 8. Сверление фаски 0.6*45о

Рис. 4. Операционный эскиз

Операция 015. Моечная

Помыть деталь для следующей обработки.

Операция 020. Шлифовальная

Установ А.

Установить заготовку и закрепить.

Позиция І.

Переход 1. Шлифуем поверхность 1 на 0.5мм. за 10 ходов.

h6

Рис. 5. Операционный эскиз

025 Моечная

Помыть деталь перед контрольной проверкой.

0.30 Контрольная

Произвести окончательный контроль готовой детали.

4. Технологический процесс механической обработки детали

4.1 Оборудование, инструмент и приспособления

Операция 005. Токарная с ЧПУ.

Станок: 16К30Ф305 с ЧПУ.

Предназначен для выполнения разнообразных токарных работ в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу в условиях мелкосерийного производства. На станке можно производить наружное точение, растачивание, а также нарезание резьбы.

Форма образующих обрабатываемого изделия: цилиндрическая, коническая и фасонная.

Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и подач позволяет производить обработку изделий как из обычных черных и цветных металлов, так и жаропрочных сталей. [2,стр.16−17].

Технические характеристики Таблица 4

Область применения токарно-винторезного станка 16К30Ф305 ЧПУ — Станок используют в мелкосерийном, среднесерийном и крупносерийном производстве.

Инструмент:

Резец прямой проходной T15K6 ц = 45? ГОСТ 18 869–73;

Резец прямой проходной T15K6 ц = 60? ГОСТ 18 878–73;

Резец токарно-подрезной T15K6 отогнутый с пластинами из твердого сплава ГОСТ 18 880–73;

Резец канавочный T15K6 ГОСТ 18 878–73.

Приспособление: Патрон трехкулачковый ГОСТ 2572–53.

Операция 010. Сверлильная с ЧПУ.

Станок: Вертикально-сверлильный станок 2Н150 с ЧПУ.

Станок предназначен для выполнения: сверления, зенкерования, рассверливания, зенкования, развертывания, нарезания резьбы метчиками, легкого прямолинейного фрезерования

Технические характеристики Таблица 5

Инструмент: Метчик ГОСТ 3266–81; Сверло 2300 — 6545 ГОСТ 10 902– — 77;

Сверло 2300 — 2452ГОСТ 10 902 — 77; Зенкер ГОСТ 14 953–80; Зенкер ГОСТ

020.Моечная Моечная машина «Саста».

Моечная машина осуществляет промывку деталей и узлов металлообрабатывающих станков. Она работает в автоматическом режиме и рекомендуется для предприятий с мелкосерийным и серийным характером производства. Принцип работы машины — промывка деталей и узлов в камере тупикового типа. Поддержание необходимой температуры моющего раствора, перемещение каретки с деталями, подъем и опускание заслонки, а также включение и отключение насосной установки осуществляется по заданному циклу, что делает работу моечной машины простой и удобной.

Технические характеристики Таблица 6

025.Круглошлифовальная Станок шлифовальный 3М194

Предназначен для наружного шлифования цилиндрических и конических поверхностей Таблица 7. Технические характеристики

Инструмент: Круг шлифовальный ГОСТ 16 168–91

Применяемые приспособления: Центр упорный с поводком.

4.2. Расчет норм времени и определение типа производства Технические нормы времени в условиях мелкосерийного производства устанавливаются расчётно-аналитическим методом. После определения содержания операций, выбора оборудования и инструмента по каждому переходу вычисляются основное технологическое время То. Основное технологическое время То затрачивается на непосредственное осуществление технологического процесса, то есть на изменение формы, размеров и качества обрабатываемой поверхности детали. Расчет основного времени производится по формулам, установленным на основании кинематики данного метода обработки. [3, стр. 111−112,174]

Для расчета основного технологического времени воспользуемся следующими формулами Т0=,(мин):

Черновая подрезка торца Т0=0,37(D2-d2), мин (1)

где Dначальный диаметр заготовки, мм

dконечный диаметр заготовки, мм Чистовая подрезка торца Т0=0,52(D2-d2), мин (2)

где Dначальный диаметр заготовки, мм

dконечный диаметр заготовки, мм Сверление отверстий Т0=0,00052dl, мин (3)

где d-диаметр, l-длина отверстия.

Зенкерование отверстий Т0=0,00021dl, мин где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l — длина обрабатываемой поверхности мм;

Черновая обточка за один проход Т0=0,00017dl, мин (4)

где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l — длина обрабатываемой поверхности мм;

Чистовая обработка Т0=0,0001dl, мин (5)

где d-диаметр обрабатываемой заготовки мм,

l — длина обрабатываемой поверхности мм;

Шлифование чистовое по 6 квалитету Т0=0,52(D2-d2), мин (6)

где Dначальный диаметр заготовки, мм

dконечный диаметр заготовки, мм Нарезание резьбы Т0=0,0004dl, мин (7)

где d-диаметр резьбы мм,

l — длина резьбы мм;

Для расчета штучно-калькуляционного времени воспользуемся формулой:

Тшк=цк*Т0, мин (8)

где Т0 — основного технологического времени, цкпоправочный коэффициент.

Таблица 9 Значение поправочного коэффициента

Для крупносерийного типа производства при расчетах будем выбирать коэффициент крупносерийного типа производства.

Операция 005. Токарная с ЧПУ Установ, А Позиция I

Переход 1. Т0=0,37(3152−1642)= 2,676 мин Переход 2. Т0=0,1 315 164=5,166 мин Переход 3. Т0=0,134 426= 0,8944 мин Переход 4. Т0=0,141 626=1,0816 мин Переход 5. Т0=0,18 164 224=6,613 мин Переход 6. Т0=0,21 662 242=7,437 мин Переход 7. Т0=0,21 672 243=14,963 мин

=38,8307 мин Установ Б Позиция II

Переход 6. Т0=0,37(4622−1682)= 6,8438 мин Переход 7. Т0=0,1 746 261=0,52 625= 4,7903 мин Переход 8. Т0=0,1 746 061=0,52 625= 4,77 мин Переход 9. Т0=0,1 745 861=0,52 625= 4,779мин Переход 10. Т0=0,37(4572−330,22) 2= 10,398 мин Переход 11. Т0=0,37(4572−330,22)= 5,199 мин Переход 12. Т0=0,37(330,22−168,752)= 2,98 мин Переход 13. Т0=0,52(4572−330,22) 2= 8,371мин

=48,119 мин Тшк=цк=48,1191,36=104,272 мин Операция 010.Сверлильная.

Установ, А Позиция I

Переход 1. Т0=0,5 225,42520=6,64 мин Переход 2. Т0=0,52 175,8= 0,053 мин Переход 3 Т0=0,5 210 252=0,26мин Переход 4. Т0=0,2 110 252=0,105 мин Переход 5. Т0=0,2 112 252=0,126 мин

=7,184

Тшк=цк=0,61 281,3=9,339мин Операция 015. Резьбонарезная.

Установ, А Позиция I

Переход 1. Т0=0,41 220,5=0,0984 мин

=0,0984

Тшк=цк=0,9 841,3=0,128 мин Операция 020. Круглолифовальная Установ, А Позиция I

Переход 1. Т0=0,52(4572−330,22) 10=51,99 мин.

=51,99 мин.

Тшк=цк=51,991,65=85,78 мин Определение среднего штучно-калькуляционного времени производится по следующей формуле:

52,99 мин. (9)

где Тшт.к.ср. — среднее штучно-калькуляционное временя, мин;

Тшт.к.i. — штучно-калькуляционное временя на каждой операции, мин;

n — число операций.

Величина такта выпуска рассчитывается по формуле:

= (10)

где tв — такт выпуска деталей, мин/шт;

FД — действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

N — годовая программа выпуска деталей, шт.

Определение коэффициента серийности производится по следующей формуле:

Kc==1,32 (11)

где Kс — коэффициент серийности.

Значения коэффициента серийности для различных типов производств:

Для единичного производства — kc больше 40;

Для мелкосерийного производства — kc 20−40;

Для среднесерийного производства — kc 10−20;

Для крупносерийного производства — kc 1−10;

Для массового производства — kc меньше 1.

Исходя, из величины коэффициента серийности определяется тип производства. Полученному значению коэффициента серийности соответствует крупносерийное производство.

На предприятиях крупносерийного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок (поступающих на рабочее место для выполнения технологических операций) исчисляется сотнями штук; используется поточные линии; специализированное оборудование и средства автоматизации.

5. Расчёт режимов резания на самую ответственную поверхность Наиболее ответственной считается поверхность, обладающая более высоким квалитетом точности и параметром шероховатости. На данной детали самой ответственной является 2 поверхность на 1 ступени диаметром 330,2 мм. Квалитет точности поверхности — 6, параметр шероховатости — Ra 1,25 мкм. При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования. Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке: глубина резания, подача, скорость резания.

Расчет режимов резания при точении поверхности Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле

м/мин. (12)

где v — скорость резания, м/мин;

Сv — поправочный коэффициент;

m, x, y — показатели степени;

Т — период стойкости инструмента (Т = 20−60 мин), мин;

t — глубина резания, мм;

s — подача, мм/об;

Kv — поправочный коэффициент на скорость резания.

Коэффициент Kv определяется по формуле:

Kv= KMVКПVKИV (13)

где КМV — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

КПV — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

КИV — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Значения коэффициентов КПV и КИV выбираются из таблиц.

(14)

где Кr — коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости, и показатель степени nv.

увфактический параметр, характеризующий обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость резания.

ув<1, Кr =1, nv=1 так, как резец из твердого сплава.

Для чернового точения Knv=0,8 (поковка с коркой), для получистового и чистового точения Knv=1 (без корки).

Kиv =1 для получистовой и черновой обработки (Т15К6), Kиv =1 для чистовой обработки 1 (Т15К6).

Для чернового точения Кv=0,590,81=0,92, для получистового точения для чистового точения

Kv=0,5911=1,15 (15)

Значение поправочного коэффициента Сv и показателей степени m, x, y выбираются из таблиц в зависимости от материала режущей части резца, подачи и обрабатываемого материала.

Операция 005. Токарная с ЧПУ.

Установ Б.

Переход 1.

Глубина резания t=2 мм, подача s=1,1 мм/об.

Расчет скорости резания по формуле (23):

Для полученной скорости резания необходимо определить частоты вращения шпинделя станка. Частота вращения шпинделя рассчитывается по следующей формуле:

(16)

где n — частота вращения шпинделя станка, об/мин;

D — диаметр заготовки при точении или инструмента при сверлении и фрезеровании, мм.

Полученное значение частоты вращения шпинделя необходимо откорректировать по паспорту станка модификации 16К30Ф305, и принять фактическую частоту вращения шпинделя. При этом следует принимать ближайшую большую по паспорту станка, если разница между расчетной и паспортной частотами составляет менее 5%, во всех остальных случаях принимать ближайшую меньшую. Из ряда частот вращения шпинделя принимается фактическое значение nф = 90 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания

(17)

где vф — фактическая скорость резания, м/мин.

nф — фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.

Переход 7.

Глубина резания t = 1 мм, подача s = 1,1 мм/об.

Скорость резания Частота вращения шпинделя Фактическая частота вращения шпинделя nф = 100 oб/мин.

Фактическая скорость резания:

Переход 8.

Глубина резания t=1 мм, подача s=1,1 мм/об.

Расчет скорости резания по формуле (17):

Для полученной скорости резания необходимо определить частоты вращения шпинделя станка. Частота вращения шпинделя рассчитывается по следующей формуле:

где n — частота вращения шпинделя станка, об/мин;

D — диаметр заготовки при точении или инструмента при сверлении и фрезеровании, мм.

Полученное значение частоты вращения шпинделя необходимо откорректировать по паспорту станка модификации 16К30Ф305, и принять фактическую частоту вращения шпинделя. При этом следует принимать ближайшую большую по паспорту станка, если разница между расчетной и паспортной частотами составляет менее 5%, во всех остальных случаях принимать ближайшую меньшую. Из ряда частот вращения шпинделя принимается фактическое значение nф = 120 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания:

где vф — фактическая скорость резания, м/мин.

nф — фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.

Переход 9.

Глубина резания t = 1,5 мм, подача s = 0,2 мм/об.

Скорость резания Частота вращения шпинделя изготовление обработка деталь полумуфта Полученная частота выходит за пределы частот вращения шпинделя станка модификации 16К30Ф305. Принимаю максимальную частоту вращения шпинделя станка n = 2000 об/мин. Максимальная частота вращения шпинделя nф = 180 oб/мин. Необходимо рассчитать фактическую скорость резания:

Фактическая скорость резания:

.

Расчет режимов резания при шлифовании Основными параметрами резания при шлифовании являются скорость вращательного или поступательного движения заготовки, скорость вращения шлифовального круга, глубина шлифования. Эти параметры назначаются на основании справочных данных.

Операция 020. Плоскошлифовальная с ЧПУ.

Установ А.

Переход 1.

При шлифовании поверхности принимается скорость вращения шлифовального круга vк = 30 м/с, скорость вращения заготовки vз = 2 м/мин, глубина шлифования t = 0,05 мм.

Определение эффективной мощности шлифования:

(18)

где N — эффективная мощность шлифования, кВт;

СN — поправочный коэффициент;

bпоперечная длинна заготовки, мм.

Мощность главного привода станка 3М194 N=25 кВт. С технической стороны этот станок соответствует требованиям.

Заключение

Разработка технологического процесса изготовления детали является одним из важнейших этапов производства. При разработке технологического процесса, выборе оборудования и инструмента, расчёта норм времени и определение типа производства особое внимание уделяется особенностям конфигурации производимой детали.

Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса её изготовления, соответствием этого процесса установленным нормам и требованиям. Также был произведен выбор оборудования качественный контроль как самого технологического процесса, так и готовой продукции.

1. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. Колесов И. М — М: Машиностроение, 1997 — 592 с.

2. Справочник Технолога Машиностроителя. В -2-х т. Т2./Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещеренкова.-4-е изд., перераб. и доп-М.: Машиностроение, 1986 г. -496с.

3. Горбацевич А. Ф., Чеботарев В. Н., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск, «Высшая школа», 1975. — 288 с.

4. Марочник сталей и сплавов./М.М. Колосков, Е. Т. Долбенко, Ю. В. Каширский и др.: Под общей редакцией А. С. Зубченко — М.:Машиностроение, 2001 г. — 672с.

5. Справочник Технолога Машиностроителя. В -2-х т. Т1./Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещеренкова.-4-е изд., перераб. и доп-М.: Машиностроение, 1986 г. -496с.

6. Проектирование технологических схем и оснастки: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений /Лебедев Л. В., Погонин А. А. 2009 г. 336 с.

7. Основы технологии машиностроения. Под ред. В. С. Корсакова. Изд. 3-е, доп. и перераб. Учебник для вузов. М.: «Машиностроение», 1977 г.