Проектирование технологического процесса механической обработки детали «шкив»

Содержание диск шкив литьё точение

1. Описание детали

2. Технологичность конструкции

3. Выбор способа получения заготовки

4. Маршрут обработки

5. Определение межоперационных припусков

6. Расчёт режимов резания

7. Нормирование технологического процесса

8. Расчёт режущего инструмента

9. Описание спроектированной конструкции приспособления. Расчет приспособления

10. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра Список использованной литературы

1. Описание детали Деталь — шкив — относится к классу диски. Шкив служит для передачи крутящего момента с вала на другой вал.

Конструкции ободов шкивов зависят от типов ремней, которые бывают плоскими, клиновыми, поликлиновыми, зубчатыми. Бывают и круглые ремни.

Поверхности обода шкива для плоскоременных передач, кроме цилиндрической, часто придают выпуклую форму в виде торовой, сферической или комбинированной поверхности. Такая форма шкива способствует центрированию ремня и тем самым предотвращает соскальзывание его со шкива.

Обод и ступица шкива могут соединяться между собой спицами или сплошным диском (при малых диаметрах шкива). Диски могут быть сплошными или с отверстиями для уменьшения массы.

Шкивы больших размеров часто изготавливают разъемными или сварными из деталей.

Технологическими задачами при обработке деталей класса диски является достижение концентричности внутренних и наружных цилиндрических поверхностей и перпендикулярности торцов оси детали Данная деталь может испытывать различные динамические нагрузки, однако эти нагрузки имеют косвенный характер, и относительно невелики. Поэтому серый чугун СЧ18 вполне удовлетворяет требованиям к детали. Модуль упругости чугуна СЧ18 Е=80 000МПа, модуль сдвига G=42 000МПа, плотность 7200 кгкуб. м, НВ170, и не применяется для сварных конструкций.

2. Технологичность конструкции Заданный чертёж детали является технологичным.

Для облегчения шкива используется уменьшение толщины.

Отливку считают технологичной, если ее конструкция соответствует общим принципам обеспечения качества заготовок при литье и сложившимся конкретным производственным условиям. Высокое качество отливки обеспечивают: использование литейного сплава с высокой жидкотекучестью и оптимальная конфигурация отливки, благодаря чему возможно применение простой литейной (модельной) формы, предусматривающей одновременное или направленное затвердевание сплава и свободное извлечение отливки (модели) из формы. В конструкции отливки необходимо также учитывать реальные производственные возможности: наличие определенного оборудования для подготовки сплава и формирования отливки при заданном объеме выпуска продукции. Литье в песчаные формы.

Конфигурация отливки проста, не требует сложной формы, литейный сплав обладает необходимыми литейными свойствами и можно сделать вывод, что отливка технологична.

3. Выбор способа получения заготовки Заготовки в большинстве случаев для штучного и мелкосерийного производства, наиболее применимого в производстве оборудования для пищевой промышленности, получают литьём, ковкой или штамповкой.

Учитывая необходимое качество детали, требования к геометрическим размерам, шероховатости поверхностей, экономичность производства, специфику материала детали, его хорошие литейные свойства, жидкотекучесть и малую линейную усадку выбираем способ получения заготовки — литьё в песчано-глинистую форму.

Конструкция отливок, изготовляемых в песчаных формах, должна обеспечивать минимальное число поверхностей разъема модели или формы исключать отъемные части формы и по возможности стержни. Необходимо стремиться к использованию одной плоскости разъема. Возможность ее создания определяют по правилу световых теней, согласно которому теневые участки при воображаемом освещении детали параллельными лучами в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема формы или стержневого ящика, должны отсутствовать.

4. Маршрут обработки

1. Точить поверхность диаметром ш220 мм предварительно. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

2. Точить поверхность диаметром ш69 мм предварительно. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

3. Точить торец предварительно. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

4. Точить фаску 2Ч45є. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

5. Проточить дорожку шкива с одной стороны грани под углом 18°. Станок токарный.

6. Переустанов.

7. Точить торец предварительно. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

8. Точить фаску 2Ч45є. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

9. Проточить дорожку шкива с другой стороны грани под углом 18°. Станок токарный.

10. Точить поверхность диаметром ш174 мм предварительно. База — необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

11. Протягивание шлицевых канавок 35*2*8.

5. Определение межоперационных припусков на механическую обработку Припуск на размер рассчитывается по следующей формуле [3]:

где Н — наибольшая высота гребешков неровностей на обрабатываемой поверхности, мм;

Т — наибольшая глубина дефектного поверхностного слоя на обрабатываемой поверхности, мм;

Е — наибольшая суммарная погрешность установки, мм;

, ;

— наибольшая погрешность установки в плоскости поперечного сечения, мм

— наибольшая погрешность установки в плоскости продольного сечения, мм;

М — наибольший размер обрабатываемой поверхности, мм;

l — расчётная длина, погонные метры;

С — наибольшее значение искривления (остаточная деформация), мм; С=m· l;

a, m, b — коэффициенты, зависящие от характера и точности заготовки;

д — допуск на операционный размер;

К — коэффициент перекрытия одних погрешностей другими, К=0,9.

Тогда общая формула имеет вид:

Определим расчётным путём припуск на механическую обработку отверстия диаметром 31 мм, выполненного по 11 квалитету.

Данная точность и шероховатость достигается чистовым точением (11квалитет, Ra 1.25) и черновое точение (15 квалитет, Ra 100) (табл. 3.38, 3.39 стр.147−151 [4]).

Припуск на чистовое растачивание:

Н₂=0,225 мм; Т₂=0,05 мм; а₂=0,05; b₂=0,3; m₃=0,2; М=52мм; l=0,02 м; д₁=0,3 мм.

Припуск на черновое растачивание:

Н₁+Т₁=0,5 мм; а₁=0,1; b₁=1; m₁=1; М=52мм; l=0,02 м; д₁=0,5 мм.

Таким образом, диаметр под чистовое растачивание:

диаметр под черновое растачивание (диаметр заготовки)

.

Но так как литьём не может быть получен такой размер (и такие размеры не задаются) принимаем диаметр заготовки равным 28 мм.

6. Расчёт режимов резания Токарно-расчетная операция Точение поверхности ш220 мм Выбираем станок горизонтально-расточной 2654

Тип компоновки станка Б Размеры рабочей поверхности стола (ширина*длина) 1600*2000

Диаметр выдвижного шпинделя 150

Конус отверстия шпинделя метрический 80

Перемещения:

выдвижного шпинделя продольное 1240

радиального суппорта 240

стола:

поперечное 1800

передней стойки:

продольное 1800

Число оборотов в минуту:

выдвижного шпинделя 7,5−950

планшайбы 3,75−192

Подача в мм/мин:

выдвижного шпинделя 2−150

шпиндельной бабки 1−750

Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца ВК6;

Токарный проходной отогнутый для подрезки торцов резец с углом в плане ц=45°, =10°. ГОСТ 18 877–73

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [6]),

где

— постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [6]);

t — глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S — подача;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр. 418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=350 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

где

i — количество проходов;

Определение сил резания

где

— постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [6]:

— табл.10 стр. 265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания Точение поверхности ш69 мм Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [6]),

где

— постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [6]);

t — глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S — подача;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр. 418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=350 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

где

i — количество проходов;

Определение сил резания

где

— постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [6]:

— табл.10 стр. 265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания Точение торца Ш 220 мм в размер 57 мм.

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [6]),

где

— постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [6]);

t — глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S — подача;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр. 418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=300 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

где

i — количество проходов;

Определение сил резания

Где — постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [6]:

— табл.10 стр. 265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания Точение торца Ш 220 мм в размер 55 мм

Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца (стр. 149 [1]): ВК8;

Токарный проходной прямой резец с пластиной из твердого сплава Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=170мм; n₁=10,5 мм; n=11мм; l=20мм; R=2мм; C=25мм; ц=60є. (табл.16 стр. 164 [1])

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [2]),

где — постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [2]);

t — глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,175 мм;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

Подача (табл.2 стр. 418 [1]) S=0,8…1,3 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из начала диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,8 мм/об.

— табл.11 стр. 425 [1];

— табл.14 стр. 426 [1];

— табл.15 стр. 426 [1];

— табл.17 стр. 270 ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=90 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ — величина врезания, l₁=t/tgц=1,175/tg60°=0,678 мм;

l₂ — величина перебега, l₂=1…3мм;

l=18 мм — длина точения;

i — количество проходов;

Определение сил резания

где — постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [2]:

— табл.10 стр. 265 [2];

=0,94

=1,1

=1

табл.23 стр.275[2]

;

;

Определение мощности резания Точить поверхность Ш 174 мм Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца (стр. 149 [1]): ВК8;

Токарный проходной прямой резец с пластиной из твердого сплава Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=170мм; n₁=10,5 мм; n=11мм; l=20мм; R=2мм; C=25мм; ц=60є. (табл.16 стр. 164 [1])

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [2]),

где — постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [2]);

t — глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,175 мм;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

Подача (табл.2 стр. 418 [1]) S=0,8…1,3 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из начала диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,8 мм/об.

— табл.11 стр. 425 [1];

— табл.14 стр. 426 [1];

— табл.15 стр. 426 [1];

— табл.17 стр. 270 ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=60 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ — величина врезания, l₁=t/tgц=1,175/tg60°=0,678 мм;

l₂ — величина перебега, l₂=1…3мм;

l=18 мм — длина точения;

i — количество проходов;

Определение сил резания

где — постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [2]:

— табл.10 стр. 265 [2];

=0,94

=1,1

=1

табл.23 стр.275[2]

;

;

Определение мощности резания Черновое растачивание отверстия диаметром ш28 мм Материал пластины резца (табл.3 стр. 116 [6]): ВК4;

Токарный расточной резец с углом в плане ц=95°

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=280мм; P=160мм; n=12мм; C=25мм. (табл.14 стр. 123 [6])

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [6]),

где

— постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [6]);

t — глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=2,76 мм;

S — подача;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

Подача (табл.12 стр. 267 [6]) S=0,6…0,9 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из середины диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,7 мм/об.

— табл.4 стр. 263 [6];

— табл.5 стр. 263 [6];

— табл.6 стр. 263 [6];

— табл.17 стр. 270 ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=300 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ — величина врезания, l₁=t/tgц=2,76/tg95°=0,25 мм;

l₂ — величина перебега, l₂=1…3мм;

l=154мм — длина точения;

i — количество проходов;

Определение сил резания

где

— постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [6]:

— табл.10 стр. 265 [6];

=0,89

=1,25

=1

табл.23 стр.275[6]

;

;

Определение мощности резания

— стр. 271.

Чистовое растачивание отверстия диаметром ш31Н11 мм Материал пластины резца (табл.3 стр. 116 [6]): ВК4;

Токарный расточной резец с углом в плане ц=95°

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=280мм; P=160мм; n=12мм; C=25мм. (табл.14 стр. 123 [6])

Расчёт скорости резания:

(стр. 261 [6]),

где

— постоянные для данной операции;

Т — период стойкости пластины, Т=30мин (стр. 268 [6]);

t — глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,115 мм;

S — подача;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

— зависит от состояния поверхности заготовки;

— зависит от материала режущей части;

Подача (табл.14 стр. 268 [6]) S=0,236 мм/об.

— табл.4 стр. 263 [6];

— табл.5 стр. 263 [6];

— табл.6 стр. 263 [6];

— табл.17 стр. 270 [6];

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=1140 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

м/мин;

Определим машинное время

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ — величина врезания, l₁=t/tgц=1,115/tg95°=0,1 мм;

l₂ — величина перебега, l₂=1…3мм;

l=154мм — длина точения;

i — количество проходов;

Определение сил резания

где

— постоянные для данной операции;

— поправочный коэффициент;

— зависит от качества обрабатываемого материала;

, — зависит от параметров резца;

Табл.22, стр. 274 [6]:

— табл.10 стр. 265 [6];

=0,89

=1,25

=1

табл.23 стр.275[6]

;

;

Определение мощности резания

— стр. 271.

7. Нормирование технологического процесса

В процессе расчётов режимов резания для каждой операции было определено машинное время То.

Время на выполнение операции равно:

где Твсп — вспомогательное время, Твсп=10−15%То;

Тобс — время обслуживания станка, Тобс=3−5%То;

Тпер — время перерывов, Тпер=3−5%То.

Кроме того, определяется оперативное время Топер, Топер=То+Твсп.

Для изготовления деталей партиями учитывают штучно-калькуляционное время:

Тштк=Топ+Тпз/n,

где Тпз — подготовительно-заключительное время, определятся по табл.8 [3];

n — количество деталей в партии.

8. Расчёт режущего инструмента Проектируемым металлорежущим инструментом в данной работе является резец для обработки торцевых поверхностей. Резцы отличаются по виду станков — токарный, по виду обработки — проходной, по конструкции головки — отогнутый, по способу изготовления — цельные, с приваренной пластинкой, по инструментальному материалу — с пластинками из твердого сплава. Угол в плане — 45°, = 10°. Данный инструмент необходим для создания обработанной плоскости, перпендикулярной оси отверстия, чтобы не было перекосов, сдвигов и прочего.

9. Описание спроектированной конструкции приспособления. Расчет приспособления Проектируется приспособления, позволяющее точно провести операцию сверления, т. е. точно произвести определение мест сверления, необходимое расположение отверстий. В данном случае применим накладной кондуктор.

В момент начала сверления, когда необходимо обеспечить надежный прижим, на заготовку действует момент резания М, стремящийся повернуть заготовку вокруг ее оси, и осевая сила подачи, прижимающая заготовку к опорной поверхности. Величину необходимой силы зажима:

— сила подачи

— момент резания

— коэффициент

— коэффициент

К = 1,5 — коэффициент запаса

R — наружный радиус поверхности соприкосновения основания заготовки с поверхностью кондуктора, мм;

r — радиус отверстия заготовки или внутренний радиус соприкосновения поверхностей заготовки с поверхностями кондукторной плиты и кондуктора, мм;

R₂ — наружный радиус поверхности соприкосновения кондукторной плиты с поверхностью заготовки, мм;

f — коэффициент трения, равный 0,15ч0,2;

R₁ - радиус окружности центров обрабатываемых отверстий;

D_св = 16,8 мм. — диаметр сверла.

Допустимое усилие зажима для болта М20−6g с крупным шагом p=2,5 мм равно:

где — допустимое напряжение при растяжении Поскольку используется два болта, тогда сила зажима будет распределяться поровну между болтами.

Допустимое усилие зажима для болта М10−6g с крупным шагом p=1,5 мм равно:

Следовательно, двух болтов М10−6g вполне достаточно для создания необходимого усилия зажима.

10. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра

1. По ГОСТ 25 437–82 определяются предельные отклонения отверстия:

ES=+80 мкм;

EI=0;

2. В соответствии с ГОСТом 24 853−81 строятся схемы расположения полей допусков калибров относительно границ расположения поля допуска отверстия.

Из этого же стандарта определяются следующие величины (приложение 19[12]):

Ндопуски на изготовление калибра пробки;

Z — отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра пробки;

У — допустимый выход размера изношенного проходного калибра (пробки) за границу поля допуска; а также допуски на форму калибров (табл. 3.46, стр. 124, [13]):

Н=8 мкм;

У= 4 мкм;

Z= 6 мкм.

3. По формулам из стандарта ГОСТ 248 553–81 (приложение 20[12]) рассчитываются размеры предельных и изношенных калибров, а так же исполнительные размеры калибров:

Р-ПРmax=D-EI+Z+H/2=31−0+0,006+0,008/2=31,01 мм;

Р-ПРmin=D+EI+Z-H/2=31+0+0,006−0,008/2=31,002 мм;

Р-ПРизн=D+EI-У=31+0−0,004=30,996 мм;

Р-ПРисп=(Р-ПРmax)_-H=30,01_-0,008 мм;

Р-НЕmax=D+ES+H/2=31+0,04+0,008/2=31,044 мм;

Р-НЕmin=D+ES-H/2=31+0,04−0,008/2=31,036 мм;

Р-НЕисп=(Р-НЕmax)_-H=31,044_-0,008 мм.

1. Картавов С. А. Технология машиностроения, К.: Вища школа, 1984 — 272стр.;

2. Мафиони П. К., Курсеитов С. И. Методические указания к выполнению курсового проекта и расчётно-графических работ по дисциплине «Детали машин» для всех инженерных специальностей, Керчь, КМТИ, 2003 — 51 стр.;

3. Сушков О. Д., Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу «Технологические основы машиностроения», Керчь, КМТИ, 1998 — 57 стр.;

4. Балабанов А. Н., Краткий справочник технолога машиностроителя, М.: Издательство стандартов, 1992 — 464 стр.;

5. Кирилюк Ю. Е. Допуски и посадки. Справочник, К.: Вища школа, 1989 — 135стр.;

6. Косилова А. Г., Справочник технолога-машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1985 — 496 стр.;

7. Орлова П. Н., Краткий справочник металлиста, М.: Машиностроение, 1987 — 960 стр.;

8. А. Н. Малов, Справочник технолога машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1972 — 568 стр.;

9. Косилова А. Г., Справочник технолога-машиносторителя Т.1, М.: Машиностроение, 1973. — 696 стр.;

10. Нефедов Н. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту, М.: Машиностроение, 1977 — 88 стр.;

11. ГОСТ 4043–70 Хвостовики для протяжек;

12. Ангел Г. Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: методические указания по выполнению курсовой работы. — Калининград: Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства, 1988. — 94 стр.;

13. Добрыднев И. С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения»: учебное пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием», М.: Машиностроение, 1985. — 184 стр.