Расчет детали типа «вал»

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра технологии машиностроения

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Технология Машиностроения»

Выполнил:

Ст-т гр. МТ-061

Шабанов М. С.

Проверил:

Останин О. А.

Кемерово 2011

1.Технико-экономический анализ объекта производства

1.1 Назначение и условия работы изготавливаемого изделия

1.2 Анализ типа производства

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

1.3.1 Качественная оценка технологичности

1.3.2 Количественная оценка технологичности

2. Проектирование технологического процесса

2.1 Выбор заготовки и метода ее получения

2.2 Выбор метода обработки поверхностей

2.3 Составление маршрута обработки

2.4 Выбор типа оборудования

2.5 Выбор баз по технологическим операциям

2.6 Выбор типа инструмента

2.7 Выбор системы и типоразмеров станочных приспособлений

2.8 Выбор средств контроля

2.9 Расчёт припусков на обработку и определение предельных размеров

2.10 Расчет режимов резания и нормы времени Список используемой литературы

Машиностроительная промышленность поставляет продукцию всем отраслям народного хозяйства и является одним из основных его звеньев. Технический прогресс и дальнейший рост всех отраслей народного хозяйства в значительной степени зависят от развития машиностроения и от роста его технологической культуры.

В настоящее время всё более актуальной задачей становится всесторонняя автоматизация производства, в частности автоматизация технологической подготовки производства, так как современное производство характеризуется всё большим переносом центра тяжести с массового на серийное гибкое производство.

Широкое использование ЭВМ во всех современных областях науки, техники, производства, управления, экономики и других связано не только с необходимостью выполнения значительного объема трудоемких расчетов, но и с возможностью в кратчайшее время получить результаты практически с любой степенью приближения.

Проблема повышения эксплуатационных характеристик деталей машин является актуальной в любом современном производстве, а в машиностроении она стоит очень остро. Так как эксплуатационные характеристики напрямую зависят от метода и режима обработки детали, то необходимо установление взаимосвязи параметров обработки и характеристиками поверхностного слоя обработанной детали.

Целью данной курсовой работы является технологическая подготовка производства детали типа вал, режимы которой рассчитаны аналитическим методом.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Назначение и условие работы изготавливаемого изделия

деталь вал технологический крутящий Деталь РПМ2Г-01.00.001 является валом, который предназначен для передачи крутящего момента от планетарного гидродвигателя на цепь скребкового конвейера, подающего противогололёдную смесь из бункера к разбрасывателю. Вал изготовлен из стали 35 ГОСТ 1050–88.

Гидродвигатель устанавливается на шлицевую часть вала. Ступени Ф65h7 и Ф55h7 служат для установки подшипников качения, на ступень Ф70 устанавливается звёздочка, тянущая цепь со скребками.

Наиболее точные поверхности детали: 2 ступени под подшипники Ф55 и Ф65 и ступень Ф70 под звёздочку.

Вал образуется поверхностями 1−22.

Основными поверхностями являются 3,9,10,11,15,19(19.1,19.2), 20(20.1). Поверхности 1−8, 12,13,14,16,17,18,21,22 являются вспомогательными.

В качестве материала для изготовления заготовок выбираем сталь 35 ГОСТ 1050–88.

Химический состав в % стали 35

Таблица 2

Применение: детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

Технологические свойства материала 35

Температура ковки: Начала 1280, конца 750. Заготовки сечением до 800 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием: В горячекатаном состоянии при НВ 144−156 и s_B = 510 Мпа, K_{u б.ст.} = 1,3.

Склонность к отпускной способности: Не склонна.

Флокеночувствительность: Не чувствительна.

Механические свойства Предел текучести: у_т = 315 Н/мм².

Временное сопротивление разрыву: у_в=530 Н/мм².

Относительное удлинение: д= 20%.

Относительное сужение: Ш= 45%.

Ударная вязкость не менее 69 Дж/см².

Твёрдость HB не более 207.

Плотность: с = 7826 кг/м³.

1.2 Анализ типа производства

Тип производства предварительно определяется по массе и программе выпуска изделия. Масса изделия равна 20 кг, программа выпуска изделия 150 штук в год.

Таблица 1.1

Обрабатываемые детали средние, так как масса более 10 кг. Следовательно, тип производства — мелкосерийное.

1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

1.3.1 Качественная оценка технологичности

Некоторые требования к технологичности валов Наряду с общими требованиями, к технологичности валов предъявляются и некоторые специфические требования.

1. Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными. Это позволяет уменьшить объём механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кольцами более технологична конструкции вала с буртами.

2. Длинной ступеней валов желательно проектировать равными или кратными длине короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках. Такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.

3. Шлицевые и резцовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать их одним резцом.

4. Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях удлиняют заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

Исходя из приведенных требований технологичности валов, определяем технологичность исследуемого вала:

1. Перепады диаметров незначительны по сравнению с длиной вала и составляют разницу от 11 мм до 25 мм, что позволяет уменьшить объем механической обработки и сократить отходы металла.

2. Стороны вала, которые расходятся от шестерни в разные стороны, являются симметричными, поэтому длины ступеней одинаковы, что упрощает настройку резцов при обработке на многорезцовом станке.

3. Шлицевой участок вала сконструирован открытым.

4. Исследуемый вал имеет центровые отверстия.

Сравнив полученный результат с требованиями технологичности, получаем, что исследуемый вал технологичен.

1.3.2 Количественная оценка технологичности

Количественная сравнительная оценка технологичности конструкции осуществляется при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. [1, стр.33]

а) Определение коэффициента использования материала на четвёртом переделе

где

— масса готовой детали, кг;

— масса заготовки, кг.

.

б) Определение коэффициента точности обработки где

— средний класс точности обработки изделия;

— число размеров соответствующего класса точности;

— класс точности обработки.

в) Определение коэффициента шероховатости поверхности

где

— средний класс шероховатости поверхности изделия;

— класс шероховатости поверхности;

— число поверхностей соответствующего класса шероховатости.

.

Все расчёты сведены в таблицу 1.2

Таблица 1.2

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1 Выбор заготовки и способ её получения

Технико-экономический расчёт двух выбранных методов получения заготовок

Поскольку недостатки штамповки на КГШП является:

Меньшая универсальность, невозможность значительного перераспределения металла вдоль оси заготовки, нет условий для выполнения операции подкатки и протяжки заготовки, большее количество ручьев, более сложная конструкция штампов, необходимость очистки заготовок от окалины, дороговизна пресса. В связи с этими недостатками, метод получения заготовок выбираю из круглого проката.

2.2 Выбор метода обработки поверхностей

Метод обработки характеризует процесс взаимодействия инструмента с поверхностью заготовки, в результате которого эта поверхность приобретает определённую геометрическую форму и необходимое качество.

Метод обработки характеризуется:

— совокупностью движения формообразования при резании;

— формой получаемой поверхности;

— параметрами качества поверхности.

Вид обработки предопределяет диапазон параметров шероховатости и точности применительно к конкретному методу обработки.

Вид обработки характеризуется методом обработки и уточняется в зависимости от требований по точности и шероховатости.

Количество видов обработки поверхности должно быть минимально с целью использования меньшего количества моделей технологического оборудования и типоразмеров оснастки, а так же с целью максимальной концентрации элементарных переходов по технологическим операциям.

Назначение методов и видов обработки производится на основе таблиц точности обработки с учётом требований предъявляемых конструкции детали. Используются данные [2, стр.8−15].

Назначение методов и видов обработки сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

2.3 Составление маршрута обработки

Основано на следующих понятиях:

— технологическая операция,

— технологическое оборудование,

— компоновочная схема технологической операции.

Технологическая операция рассматривается как часть процесса, выполняемая на рабочем месте одним или несколькими исполнителями.

Технологическое оборудование размещается на рабочем месте и характеризуется рядом свойств:

— кинематической структурой,

— степенью специализации,

— геометрической точностью и т. д.

Основной задачей данного этапа является составление общего плана обработки детали.

Последовательность обработки сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Операция 005: Отрезная ленточнопильная

1. Резать круглый прокат O80мм на заготовки длиной 790 мм

2.4 Выбор типа технологического оборудования

Уточнение модели и типоразмера оборудования производится на основе следующих понятий:

— технологического оборудования,

— компоновочной схемы операции,

— станочного приспособления,

— схемы установки и доступности обработки.

Выбор модели станка, прежде всего, определяется его возможность обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовляемой детали.

Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных станках, то определённую модель выбирают из следующих условий: [4, стр.164]

1. Соответствие основных размеров станка габаритам обрабатываемых деталей, установленных по принятой схеме обработки.

2. Соответствие станка по производительности заданному масштабу производства.

3. Возможность работы на оптимальных режимах резания.

4. Соответствие станка по мощности.

5. Возможность механизации и автоматизации выполняемой обработки.

6. Наименьшая себестоимость.

7. Реальная возможность приобретения станка.

8. Необходимость использования имеющихся станков.

Определяющими факторами при выборе моделей технологического оборудования является:

— тип производства,

— группа оборудования,

— структура операции,

— требуемая точность обработки,

— габаритные размеры заготовки.

Выбор модели оборудования сводим в таблицу.

Таблица 2.3.

2.5 Выбор баз по технологическим операциям

Применительно к механической обработке под базированием понимается придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траекторию перемещения режущего инструмента.

Для придания требуемого положения заготовке вводится понятие «база». В качестве баз у заготовки могут, используются реальные поверхности или сочетание поверхностей, плоскости симметрии, оси и точки.

Для определения жёсткого положения необходимо наличие шести опорных точек. Для их размещения требуется три координатные поверхности. В зависимости от формы и размеров заготовки эти точки могут быть расположены на координатной поверхности различно.

Различают следующие типы баз:

— Установочная база — лишает заготовку трёх степеней свободы;

— Направляющая база — лишает заготовку двух степеней свободы;

— Опорная база — лишает заготовку одной степени свободы.

Опорные точки при установке заготовки реализуются установочными элементами станочных приспособлений и предопределяют доступ режущего инструмента к поверхности заготовки.

Таблица 2.4

2.6 Выбор типа инструмента

Основными свойствами, предопределяющими выбор типоразмера режущего инструмента, является, геометрические параметры режущей части и материал, из которой она состоит.

Выбор типоразмера режущего инструмента зависит от типа инструмента, модели технологического оборудования, требуемой точности обработки и формы расположения и размеров, обрабатываемых поверхностей.

[5, стр.156−254]

Выбираем для обработки поверхностей следующие инструменты, которые сведены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5.

2.7 Выбор системы и типоразмеров станочных приспособлений

Система станочных приспособлений определяется:

— моделью технологического оборудования,

— схемой установки заготовки,

— содержанием технологической операции,

— точностью обработки.

Типоразмер приспособления определяется:

— моделью технологического оборудования,

— габаритными размерами заготовки.

Выбор приспособлений сведём в таблицу 2.6.

Таблица 2.6.

2.8 Выбор средств контроля

Выбор средств контроля предопределяется:

— типом производства,

— характером контролируемой поверхности,

— формой контролируемой поверхности,

— расположением контролируемой поверхности,

— требуемой точности контроля.

Выбор средств контроля сведём в таблицу 2.7.

Таблица 2.7

2.9 Расчёт припусков на механическую обработку

Определение припусков на механическую обработку для производится расчётно-аналитическим методом, а для остальных поверхностей припуски на механическую обработку принимаются исходя из размеров заготовки. Расчёт припусков на механическую обработку ведём для, который приведён в табл.11

Расчёт припусков на механическую обработку Таблица 2.8.

2.10 Расчёт режимов резания и норм времени

В процессе разработки операционной технологии необходимо рассчитать режимы резания, расчёт ведётся расчётно-аналитическим способом на технологических операциях. На остальные переходы и операции значения режимов резания выбираем по нормативным данным приведённых в таблицах.

Глубина резания при точении:

t_черн =3,0 мм

t_{получист} =1,5 мм

t_чист=0,48 мм.

Глубина резания при шлифовании:

t _{шлиф. Чист.} =0,02 мм.

Подачи:

S₁= 1 мм/об

S₂=0.6 мм/об

S₃= 0.6 мм/об

S₄= 0.4 мм/об Определение скорости резания при точении Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, установленных для каждого вида обработки:

V_Т шлиф =300 м/мин

Где:

— стойкость инструмента, ;

— глубина резания, ;

— подача, ;

— коэффициент, учитывающий условие обработки (см. табл. 17, стр.269);

— общий поправочный коэффициент;

— показатель относительной стойкости;

 — показатель степени.

Для чернового точения:

, ,

Для получистового точения:

, ,

Для чистового точения:

, ,

Т = 45 мин.

Где:

— коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки,

K_тv=1 (табл.1, стр.261),

= 0.8 — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки (см. табл. 5, стр.263),

=1 — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента (см. табл. 6, стр.263).

Число оборотов вращения шпинделя:

Норма времени:

Результаты вычислений сведём в таблицу

Таблица 2.9.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дипломное проектирование по технологии машиностроения / под ред. В. Б. Бабука. — Минск: Вышейшая школа, 1979. -464 с.

2. Балакшин, В. С. Теория и практика технологии машиностроения / В. С. Балакшин. — М.: Машиностроение, 1982.

3. Технология машиностроения (спец. часть). — М.: Машиностроение, 1986.-480 с.

4. Точность и производственный контроль в машиностроении: справ. / под ред. А. К. Кутан, Б. М. Сорочкина. — Л.: Машиностроение, 1983. — 368 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 .т. / под ред. Р. К. Мещерякова, А. Г. Косиловой. — М.: Машиностроение, 1985.

6. Обработка металлов резанием: справ, технолога / А. А. Панов [и др.]; под общ. ред. А. А. Панова. — М.: Машиностроение, 1988. — 736 с.

7. Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих. — М.: Машиностроение, 1974. — 188 с.

8. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного обслуживания рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ (различные типы производства). — М.: Машиностроение, 1974.-360 с.

9. Структурный метод проектирования технологических процессов механической обработки: учеб. пособие / Л. Д. Маш-кин, А. А. Клепцов, И. А. Туманов. — Кемерово: Кузбас. политехи, ин-т, 1986. — 44 с.

10. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: справ. / под ред. А. Г. Косиловой. — М.: Машиностроение, 1976. — 288 с.

11. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие / Л. В. Лебедев, А. А. Погонин, А. Г. Схирт-ладзе, И. В. Шрубченко. — Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. -424 с.

12. Металлорежущие станки: номенклатурный каталог. В 2 кн. — М.: Минстанкопром СССР, 1986.

13. Технико-экономическое обоснование выбора метода получения заготовок: метод, указания к дипломному проектированию для студентов специальностей 151 001 «Технология машиностроения», 150 202 «Оборудование и технология сварочного производства» / сост.: В. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов; ГУ Куз-ГТУ. — Кемерово, 2007. — 27 с.

14. Технологические регламенты процессов механической обработки и сборки в машиностроении: учеб. пособие / А. Г. Схиртладзе, В. П. Борискин, А. И. Пульбере, Л. А. Чупина, И. В. Чупин. — Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2005. — 424 с.