Разработка технологического процесса изготовления детали «гайка»

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Стерлитамакская государственная педагогическая академия Технолого-экономический факультет Кафедра технологии КУРСОВАЯ РАБОТА по обработке конструкционных материалов на тему:

Разработка технологического процесса изготовления детали «гайка»

Выполнил: ст-т гр. 41 ДО Раскильдина З.З.

Проверил: Мунасыпов И.М.

Стерлитамак 2007

Содержание Введение

1. Описание детали

2. Выбор заготовки и характеристика материала детали

3. Технологический процесс изготовления детали «гайка»

4. Расчет режимов резания, усилий, мощности, машинного времени

4.1 Точение

4.2 Резьбонарезание

4.3 Фрезерование

4.4 Сверление (табличный метод)

Заключение

Список литературы

Введение

В условиях реформирования системы школьного образования, в том числе и технологического, возникает проблема совершенствования технологической подготовки будущих учителей технологии и предпринимательства. Современный учитель технологии и предпринимательства должен отвечать следующим требованиям:

1. Уметь работать со справочными материалами;

2. Уметь разрабатывать технологические процессы изготовления типовых деталей;

3. Уметь рассчитывать режимы резания на различные операции.

Данная курсовая работа имеет своей целью закрепить теоретические знания, приобретенные студентами во время лекционных и лабораторных занятий, путем практического применения их при разработке технологического процесса обработки детали, расчете режимов резания, выборе инструмента, оснастки и оборудования, а также составлении карты наладок, необходимых для изготовления данной детали.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать справочную и техническую литературу.

2. Разработать технологический процесс изготовления детали «гайка» .

3. Рассчитать режимы резания на три операции и назначить режимы резания на одну операцию с помощью справочных данных.

4. Составить карту наладок и технологическую карту на изготовление детали.

Структура курсовой работы состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

1. Описание детали гайка резание точение наладка

1. Наименование детали — гайка.

2. Назначение детали — для соединения двух труб.

3. Обозначение материала детали — Ст 45 ГОСТ 1050–88

4. Полное наименование материала детали — сталь углеродистая качественная конструкционная (содержание углерода 0,45%).

Характеристика материала в состоянии поставки: предел прочности при растяжении — 610 МПа, предел прочности при изгибе — 360 МПа, твердость — 229…265 НВ.

5. Форма детали

Деталь «гайка» — изделие цилиндрической формы. Деталь имеет осевое отверстие, на котором нарезается резьба М361,5_-6н. На наружной цилиндрической поверхности на расстоянии 30 мм от торца фрезеруются две лыски шириной 15 мм. В отверстии точатся фаски 1,645⁰. Перед началом обработки деталь нормализируется до твердости 229…265 НВ. После обработки деталь подвергается химическому оксидированию с промасливанием для предотвращения от коррозии.

Максимальные габаритные размеры: общая длина — 75 мм, максимальный диаметр — 55 мм.

Поверхность всей детали имеет шероховатость Ra 3,2.

Допуски размеров: поверхность диаметров 36 мм имеет отклонение — 1 мм, остальные допуски — по 14 квалитету.

Масса детали — 0,9 кг.

2. Выбор заготовки и характеристика материала детали

Сталь 45 не подвергается литью, поэтому деталь можно получить из заготовки, полученной штамповкой, поковкой или прокатом. Согласно чертежа детали, приложенному к техническому заданию, наибольший диаметр детали составляет 55 мм, поэтому выбираем заготовку из круглого сортового проката ГОСТ 2590–71 58 мм длиной 78 мм из стали 45

Характеристика материала детали.

Сталь 45 ГОСТ 1050–74 — углеродистая конструкционная качественная сталь.

Физические свойства:

1. Плотность стали =7,814 г/см ³.

2. Теплопроводность составляет =60 Вт/(мК).

3. Температурный коэффициент линейного расширения =11,64 910 ⁶ К ^-1.

4. Примерная температура плавления составляет 1527 С [6, с. 66].

Химический состав и химические свойства:

С=0,42−0,5%;

Si=0,17−0,37%;

Mn=0,5−0,8%;

S=0,035%;

Р=0,035%;

Cr=0,25% [6, с. 65].

Так как в стали 45 меньше 13% хрома, то сталь 45 не является коррозионностойкой.

Механические свойства:

С металлургических комбинатов сталь 45 поставляется в сыром состоянии с твердостью 229 НВ [1, с. 65]. В процессе изготовления деталей сталь подвергают улучшению до твердости 32…41,5 HRC_Э. Производят закалку при температуре t= 860C в масле.

Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050–74 в состоянии поставки [6, с. 67] даны в таблице 1.

Таблица 1. Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050–74

Технологические свойства:

Обрабатываемость давлением — удовлетворительная.

Обрабатываемость сваркой — удовлетворительная.

Обрабатываемость режущим инструментом — хорошая.

Склонность к ТО — средняя, но прокаливаемость невелика.

Сталь 45 не подвергается литью [5, с. 98].

Эксплуатационные свойства:

Материал является дешевым, так как в нем нет легирующих элементов — хрома, ванадия, титана, вольфрама. При этом он не является жаропрочным, жаростойким, так как при высоких температурах ухудшаются его механические свойства, материал становится хрупким и непластичным. В состоянии поставки материал не является износостойким, а после термообработки износостойкость повышается [5, с. 114].

3. Технологический процесс изготовления детали «гайка»

Таблица 2. Технологический процесс изготовления детали «гайка»

4. Режимов резания, усилий, мощности, машинного времени

4.1 Точение

Точить наружную цилиндрическую поверхность прутка 58 мм, закрепленного в трехкулачковом патроне, до 55 мм. Глубина резания t=1,5 мм. Выбираем токарный проходной резец с пластиной Т15К6 [8, с. 247].

По таблице 1.2. [7, с. 11] выбираем величину подачи S₀=0,5 мм/об [7, с. 69]. Период стойкости резца из Т15К6 принимаем Т=180 мин.

Определение скорости резания Находим скорость резания точения по формуле [7, c.7]:

м/мин, (4.1)

где Т — период стойкости резца, мин;

t — глубина резания, мм;

S₀ — подача на оборот, мм/об;

C_V=350;

m=0,2;

x=0,15;

y=0,3 [1, с. 9];

K_V=1,3 [10, с. 123].

Откуда

V_рез= м/мин.

При этом частоту вращения заготовки найдем по формуле [7, c. 24]:

об/мин. (4.2)

где V — скорость резания, м/мин;

— постоянная, = 3,14;

D — диаметр заготовки, мм.

Итак,

об/мин.

Согласно паспорта станка 16К20 принимаем n_ш=1000 об/мин [7, c. 69].

Тогда фактическую скорость резания найдем по формуле [7, c. 24]:

м/мин. (4.3.)

Тогда

м/мин.

Определение силы резания Силу резания точения находим по формуле [7, c. 8]:

Н, (4.4.)

где t — глубина резания, мм;

S₀ — подача на оборот, мм/об;

V — скорость резания, м/мин;

C_p= 300;

x= 1;

y= 0,75;

u= -0,15;

K_p= 1.

Откуда

Н.

Определение мощности резания Находим мощность резания точения по формуле [7, c. 8]:

кВт, (4.7.)

где P_Z — окружная сила резания, Н;

V_факт — фактическая скорость резания, м/мин.

Откуда

кВт.

По паспорту станка 16К20 мощность двигателя N_Д =10 кВт [7, с. 69], отсюда N_cm=N_Д0,75=7,5 кВт, то есть выполнение данного вида обработки возможно.

Определение машинного времени точения Находим (основное) машинное время точения заготовки по формуле [7, c. 12]:

мин, (4.6.)

где L — длина рабочего хода резца, мм; здесь при обточке 58 мм до 55 мм длина рабочего хода с учетом длины перебега будет равна

L=l_З+l₂=75+1,5=76,5 мм;

I — число проходов, i=1;

n — частота вращения шпинделя, об/мин;

S₀ — подача на оборот, мм/об.

Откуда

мин.

4.2 Расчет режимов резания при нарезании резьбы методом точения

Определение скорости резания Скорость резания принимаем V_рез=20 м/мин [7, c. 27].

Определение глубины резания Глубину резания общую при нарезании резьбы определим по формуле [7, c. 27]:

мм, (4.7)

где р — шаг резьбы, мм;

б — угол при вершине резьбы, град.

мм.

При нарезании резьбы величина подачи на один оборот заготовки равна шагу резьбы, т. е. S₀=р=1,5 мм/об.

Частоту вращения заготовки определим по формуле [7, c. 27]:

об/мин,(4.8.)

где V_рез — скорость резания, м/мин;

D_заг — диаметр заготовки, мм; D_заг = 32 мм [7, c. 27].

об/мин.

По паспорту станка 16К20 принимаем n_ш= 160 об/мин.

Поэтому фактическая скорость резания будет равна:

м/мин, (4.9)

Откуда

м/мин.

Определение силы резания

Силу резания точения находим по формуле [7, c. 13]:

(4.10)

где С_р=148;

q=1;

х=0,7;

y=0,3;

u=0;

К_р=1 [7, с. 16].

Откуда

Н.

Определение мощности резания Мощность резания при черновых проходах находим по формуле [7, c. 13]:

кВт, (4.11)

где P_z — окружная сила резания, Н;

V_факт — фактическая скорость резания, м/мин.

Откуда

кВт.

По паспорту станка 16К20 [7, с. 69] мощность двигателя N_Д=10 кВт, отсюда N_CT=N_Д0,75=7,5 кВт, поэтому выполнение данного вида обработки возможно.

Определение машинного времени точения

Находим машинное (основное) время резьбонарезания по формуле [7, c. 12]:

мин, (4.12)

где L — длина резьбы, мм; здесь длина с учетом глубины врезания и перебега равна

L=l+l_вр+l_пер=75+1,3+2=78,3 мм;

n_ш — частота вращения шпинделя, об/мин;

I — число проходов; I = 3.

Откуда

мин.

4.3 Фрезерование

Фрезеровать 2 лыски шириной В=15 мм фрезой В=8 мм за два прохода глубиной t=4,5 мм на стержне диаметром 55 мм по чертежу детали.

Выбираем дисковую трехстороннюю фрезу цельную ГОСТ 3755–78 с 80 мм шириной В=8 мм, с числом зубьев z=18, изготовленную из быстрорежущей стали Р6М5 [8, с. 290]. По таблице 3.3 [7, с. 20] выбираем подачу S₀=1,8 мм/об.

По таблице 3.4. [7, с. 21] период стойкости дисковой фрезы 80 мм составляет величину Т=180 мин.

Определение скорости резания фрезерования Скорость резания фрезерования находим по формуле [7, c. 17]:

м/мин, (4.13.)

где D_ф — диаметр фрезы, мм;

Т — стойкость фрезы, мин;

t — глубина резания, мм, t=4,5 мм;

S_Z — подача на зуб, мм/зуб; мм/зуб;

В — ширина фрезы, мм;

Z — число зубьев фрезы;

С_V = 68,5;

q = 0,25;

x = 0,3;

y = 0,2;

u = 0,1;

p = 0,1;

К_V = 1;

m =0,2 [7, с. 21].

Откуда

м/мин.

Частоту вращения фрезы найдем по формуле [7, c. 29]:

об/мин, (4.14.)

Откуда

об/мин.

По паспорту горизонтально-фрезерного станка 6Т82Г принимаем n_ш=160 об/мин [7, с. 72].

Тогда фактическую скорость резания найдем по формуле [7, c. 29]:

м/мин, (4.15)

Тогда

м/мин.

Определение окружной силы резания фрезерования Окружную силу резания фрезерования находим по формуле [7, c. 18]:

Н, (4.16)

где t — глубина резания, мм;

S_Z — подача на зуб, мм/зуб;

В — ширина фрезы, мм;

Z_ф — число зубьев фрезы;

D_ф — диаметр фрезы, мм;

n_ш — частота вращения шпинделя, об/мин;

С_р = 68,2;

К_р = 1;

х = 0,9;

у = 0,72;

u = 1;

q = 0,83;

w = 0 [10, c. 354].

Откуда

Н.

Определение мощности резания Мощность резания фрезерования находим по формуле [7, c. 18]:

кВт, (4.17)

где P_Z — окружное усилие фрезерования, Н;

V_факт — фактическая скорость резания, м/мин.

Откуда

кВт.

По паспорту станка 6Т82Г мощность двигателя N_Д=7,5 кВт, отсюда N_ст= N_Д0,8=6 кВт. Поэтому фрезерование возможно при выбранных режимах обработки.

Определение машинного времени фрезерования Машинное время фрезерования одной лыски находим по формуле [7, c. 12]:

мин, (4.18)

где L — длина фрезерования; согласно схемы фрезерования длина фрезерования равна L= В_к+l_П+l_вр=26,7+2+10= 38,7 мм;

S₀ — подача на оборот, мм/об;

n_ш — частота вращения шпинделя, об/мин.

Откуда

мин.

Тогда машинное время фрезерования 2 лысок составит величину:

Т_общ=4Т₀=40,13=0,52 мин.

4.4 Сверление (табличный метод)

Сверлить сквозное отверстие 10 мм на глубину 87 мм. Выбираем сверло 10 мм из Р6М5 ГОСТ 12 121–77 [8, с. 273].

Режимы резания, усилий, мощности и машинного времени при сверлении на токарном станке 16К20

Таблица 3.

По таблице 4.21 [1, с. 191] принимаем подачу S₀=0,05 мм/об, м/мин.

По паспорту станка 16К20 [7, с. 69] принимаем n_ш= 1000 об/мин.

Фактическая скорость резания будет равна:

м/мин, (4.19.)

Откуда

м/мин.

Определение крутящего момента и осевой силы резания Крутящий момент находим по формуле [7, c. 13]:

(4.20.)

где С_м=0,04;

q=2;

y=0,8;

К_р=1 [7, с. 16].

Откуда

Нм.

Осевую силу резания находим по формуле [7, c. 13]:

(4.21.)

где D — диаметр отверстия, мм;

S₀ — подача на оборот, мм/об;

С_р=68;

q =1;

y=0,7;

К_р=1 [7, с. 16].

Откуда

Н.

Определение мощности резания Мощность резания сверления находим по формуле [7, c. 13]:

кВт, (4.22.)

где М_кр — крутящий момент резания, Нм;

n_ш — частота вращения шпинделя, об/мин.

Откуда

кВт.

По паспорту станка 16К20 мощность двигателя N_Д =10 кВт [7, с. 69], отсюда N_cm=N_Д0,75=7,5 кВт, то есть выполнение данного вида обработки возможно.

Определение машинного времени сверления Находим машинное (основное) время сверления отверстия 10 мм глубиной 87 мм по формуле [7, c. 12]:

мин, (4.23.)

где L — длина отверстия, мм; здесь длина с учетом глубины врезания и перебега равна

L = L+L_пер +L_вр;

S₀ — подача на оборот сверла, мм/об;

n_ш — частота вращения шпинделя, об/мин.

Принимаем суммарную величину врезания и перебега S = 5 мм [8, c. 620]

L =87 + 5=92 мм.

мин.

Заключение

Данная курсовая работа имела своей целью закрепление теоретического материала по курсу «Обработка конструкционных материалов» и его практического применения в процессе разработки технологии изготовления детали «Гайка» .

В процессе выполнения работы были углублены знания и навыки по выбору заготовки, разработке технологического процесса, расчетам режимов резания, усилий, мощности и машинного времени работы.

Также в процессе выполнения данной курсовой работы были получены навыки по составлению карты наладок.

В ходе выполнения работы были решены следующие задачи:

1. Проанализирована справочная и техническая литература.

2. Разработан технологический процесс изготовления детали «валик» .

3. Рассчитаны режимы резания на три операции и назначены режимы резания на операцию точения с помощью справочных данных.

4. Составлена карта наладок на три операции и технологическая карта на весь процесс изготовления детали.

Особенно ценным, я считаю, знания и умения, приобретенные при составлении карты наладок разработке технологического процесса, так как они пригодятся в будущем.

При выполнении работы я прочитала достаточно много технической литературы и ознакомилась с основными рекомендациями по рациональному использованию материалов и технологий, необходимых для изготовления детали «гайка» .

Была достигнута цель: по чертежу детали была разработана технология изготовления детали «гайка» .

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. — Т. 1. — М

2. Вереина Л. И. Справочник токаря. Учеб. пособие для нач. проф. образования/ - М.: Изд. центр «Академия», 2002. — 448 с.

3. Гапонкин В. А. и др. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки: Учебник для средних специальных уч. зав-й по машиностроительным специальностям.- М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

4. Денежный П. М., Стискин Г. М., Тхор И. Е. Токарное дело. — М.: Высш. школа, 1979, — 199 с.

5. Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. П. Н. Орлова, Е. А. Скороходова — з-е изд. перераб. и доп. — Машиностроение, 1987. — 960 с.

6. Машиностроение. Энциклопедия / Стали. Чугуны. Т-II-2 / Г. Г. Мухин, А. И. Беляков, Н. Н. Александров и др., Под общ. ред. О. А. Банных и Н. Н. Александрова, — М.: Машиностроение, 2001. — 784 с.

7. Обработка конструкционных материалов резанием: Учеб.-метод. материалы к выполнению контрольных, курсовых и дипломных работ для студентов педвузов по специальности «30 600 — Технология и предпринимательство» / Сост. И. М. Мунасыпов. — Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. акад., 2006. — 85 с.

8. Обработка материалов резанием. Справочник технолога. / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; под общ. ред. А. А. Панова. — М.: Машиностроение, 1988. — 736 с.

9. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. — Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 656 с.

10. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. — Т. 2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.