Технічнакафедра
Курсоваробота
Здисципліни:
“Технологічні основимашинобудування”
Виконав: студент групи АГ — 04
Перевірив: викладач, доцент
2005 р.
ВВЕДЕНИЕ
Совокупность методов и приемов изготовления машин, выработанных в течениидлительного времени и используемых в определенной области. Поэтому возникаюттакие понятия: технология обработки давлением, литья, сварки, сборки машин.Все эти области производства относятся к технологии машиностроения охватывающейвсе этапы процесса изготовления машинной продукции.
Однако под “технологией машиностроения” принято понимать научнуюдисциплину, изучающую процессы металлической обработки деталей и сборки машин ипопутно затрачивающую вопросы выбора заготовки и методы их изготовления. Впроцессе технической обработки деталей машин возникает большое количество простейшихвопросов, связанных с необходимостью выполнения технических требований,поставленными конструкторами перед изготовителями.
Эти обстоятельства объясняет развитие “технологии машиностроения“ какнаучной дисциплиной в первую очередь в направлении изучения вопросов технологииметаллической обработки и сборки, в наибольшей мере влияющие напроизводственную деятельность предприятия.
В данной курсовой работе подробно изложена технология изготовления вала сподборкой оборудования, режущего инструмента. Учтены нормы времени наобработку.
1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГОПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ВАЛА
1.1 Анализтехнологичности конструкции детали.
Для получения необходимой детали выбрали заготовку “прокат”,сталь 40Х, диаметром Æ70 мм и длиной 300 мм. Выбор именно такой заготовки связан с тем, чтонеобходимая нам деталь имеет наибольшую ступень Æ70 мм и она не обрабатывается ни наодной из операций.1.2 Определение типа производства
Тип производства определяют поформуле, рассчитывая такт выпуска:
/>
где Fg=2100 ч – действительный фонд времениработы станка в одну смену;
m=2 – количество смен;
N=400 шт – годовое производство деталей.
Если такт выпуска получился больше 60, то применяется индивидуальноепроизводство.
1.3 Определение количества деталей в партии
/>шт
где N=400 шт – годовой выпуск деталей;
D=256 дн – действительное количество рабочих дней в году;
t=10 дн – количество дней в году на которые должен бытьобеспечен запас на складе.
1.4 Выбор и экономическое обоснование способовполучения
заготовки
Заготовка получена путем проката на прокатном стане иимеет в сечении форму круга. Необходимая нам деталь так же имеет форму круга всечении, а соответственно более удобна для обработки с экономической итехнологи-ческой точки зрения.
1.5 Выбор технологических баз и разработка маршрутной
технологии
Для черновой операции принимаем технологическую базу –наружная цилиндрическая поверхность заготовки.
Для последующих чистовых операций принимаем базу –центровое отверстие.
Припуск на длину для диаметра прутка 70 мм равен 5 мм на сторону.
Маршрутная технология и исходные данные для разработки технологи-ческогопроцесса механической обработки вала приведены в таблице 1.
2. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ,РЕЖУЩЕГО И МЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА
2.1 Токарная обработка
Оборудование: токарно-винторезныйстанок 16К20, мощность двигателя Nдв=11 кВт.
Приспособления: токарный самоцентрирующийся патрон, предохранительныйсверлильный патрон, рифленый передний центр, вращающийся задний центр.
Режущий и мерительный инструмент: токарный подрезной резец Т15К6,центровочное сверло, спиральное сверло Ø 10.2 мм, метчик М12, фасочный резец (правый и левый), линейка металлическая, штангенциркуль ШЦ-1.
2.2 Фрезерная обработка
Оборудование: вертикально-фрезерный станок 6Р11, мощность двигателя Nдв=5,5кВт.
Приспособления: подвижные призмы, прихваты. Режущий и мерительныйинструмент: шпоночная фреза Ø16мм, штангенциркуль ШЦ-1.
2.3 Шлифовальная обработка
Оборудование: круглошлифовальный станок 3М150, мощность двигателя Nдв=4.0 кВт. Приспособления: трехкулачковый патрон,передний и задний центра.
Режущий и мерительный инструмент: шлифовальный круг Ø400х50х16 мм,микрометр 50-75.
3.УСТАНОВЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
3.1 Токарная операция
На токарной операции расчет режимов резания производится на 3-хпереходах:
1. Подрезать торец
5. Сверлить отверстие
6. Нарезать резьбу
Установка А переход 1 подрезатьторец.
Скорость резания определяется поформуле:
/>
где Т=60 мин – среднее значение периодастойкости резца;
t=5 мм – глубина резания;
S=0.5 мм/об – подача при точении (табл. 11)
Из таблицы 17 находимзначение коэффициента Сvи показателей степеней:
Сv=350; x=0.15; y=0.35; m=0.20
Kv=Kmv∙Kuv∙Knv,
где Kmv – поправочный коэффициент,учитывающий качество обрабатываемо-
го материала;
Kuv=1.0 – коэффициент, учитывающийкачество материала инструмента
(табл. 6);
Knv=0.9 – коэффициент, отражающийсостояние поверхности заготовки
(табл. 5).
/>
где Kr=1.1 – коэффициент, характеризующийгруппу стали по обрабатывае-
мости (табл. 2);
nv=1.0 – показатель степени (табл. 2);
σв=900 МПа –временное сопротивление материала ст. 40Х.
/>
/>
/> м/мин
Определение частоты вращения:
/> об/мин
где D=70 мм – диаметр обрабатываемой поверхности.
Для станка 16К20 частоту вращенияшпинделя определяем по табл. 9: nmin=12.5; nmax=1600.
Диаметрический ряд скоростей:
/>
где z=22 – число скоростей шпинделя
/>Ряд частот вращения шпинделя для станка 16К2012.5; 16; 20; 25; 31.6; 40; 50; 63; 80; 100;125; 160; 200; 250; 316; 400; 500; 630; 800;1000;1250; 1600.Округляем расчетную частоту вращения шпинделядо ближайшего меньшего и получаем фактическую:
nф=500 об/мин
Определение фактической скоростирезания:
/> м/мин
Расчетрежимов резания при сверлении отверстия Ø10.2 мм под резьбу М12.
Определениескорости резания при сверлении определяется по формуле:
/>,
где Т=25 мин – среднее значениепериода стойкости сверла (табл. 30);
S=0.28 мм/об – подача при сверлении (табл. 28);
Kls=0.9, Kоs=0.5 – поправочные коэффициенты учитывающие конкретные
условия обработки
D=10.2 мм – диаметр сверла;
Из таблицы 28 определяемзначение коэффициента Cv ипоказателей степени:
Cv=9.8;q=0.40; y=0.30; m=0.20
Kv=Kmv∙Kuv∙Klv,
где Kmv – коэффициент на обрабатываемыйматериал;
Kuv=1.0 – коэффициент наинструментальный материал;
Klv=0,85 – коэффициент, учитывающийглубину сверления (табл. 31).
/>
где Kr=1.0 – коэффициент, характеризующийгруппу стали по обрабатывае-
мости (табл. 2);
σв=900 МПа –временное сопротивление материала ст. 40Х.
nv=0.9 – показатель степени.
/>;
Kv=0.721∙1.0∙1.0=0.721
/> м/мин
Определение частотывращения шпинделя:
/> об/мин
Выбираем фактическую частоту вращения по станку ближайшую меньшую:
nф=400 об/мин
Определение фактическойскорости резания при сверлении:
/> м/мин
Определение режимоврезания при нарезании резьбы М12.
Метчик работает ссамозатягиванием, поэтому подача равна шагу резьбы (S=1.5мм/об)
/>,
где Т=90 мин – среднее значениепериода стойкости метчика (табл. 49);
D=12 мм – диаметр;
S=1.5 мм/об – подача.
Из таблицы 49 определяем значениекоэффициента Cv и показателей степени:
Cv=64.8;y=0.5; q=1.2; m=0.90.
Kv=Kmv∙Kuv∙Кtv,
где Kmv=0.8 – коэффициент, учитывающийкачество обрабатываемого мате-
риала (табл. 50);
Kuv=1.0 – коэффициент, учитывающийматериал режущей части инстру-
мента (табл. 50);
Кtv=1.0 – коэффициент, учитывающийточность нарезаемой резьбы
(табл. 50).
Kv=0.8∙1.0∙1.0=0.8
/> м/мин
Определение частотывращения:
/> об/мин
Принимаем частотувращения nф=50 об/мин для нарезания резьбы (по данным станка).
Определение фактическойскорости резания:
/> м/минЧастота вращения при вывинчивании принимается25 об/мин.
Чистовое точение:
Скорость резания определяется поформуле:
/>
где Т=60 мин – среднее значениепериода стойкости резца;
t=0,5 мм – глубина резания;
S=0.246 мм/об – подача при точении (табл. 14)
Из таблицы 17 находимзначение коэффициента Сvи показателей степеней:
Сv=420; x=0.15; y=0.20;m=0.20
/>м/мин
Определение частоты вращения:
/> об/минОкругляем расчетную частотувращения шпинделя до ближайшего меньшего и получаем фактическую:
nф=1000 об/мин
Определение фактической скоростирезания:
/> м/мин
Рассчитаем усилиерезания при подрезке торца:
Pz=10∙Cp∙txp∙Syp∙Vфn∙Kp,
где из таблицы 22 определяемкоэффициент Cp и показатели степени:
Cp=300; х=1.0; у=0.75; n= — 0.15;
t=5.0 мм – глубина резания;
S=0.5 мм/об – подача при точении;
Vф=110 м/мин – фактическая скорость резания.
Кр=Kmp∙Kφp∙Kγp∙Kλp
Из таблицы 23 определим:
Kφp=0.89 – коэффициент, учитывающийвлияние главного угла в плане при
φ=90˚;
Kγp=1.1 – коэффициент, учитывающийвлияние переднего угла при γ=0°;
Kλp=1.0 – коэффициент, учитывающийвлияние угла наклона главного
лезвия λ=0°;
Kmp – коэффициент на обрабатываемыйматериал
/>,
где n=0.75 – показатель степени.
Кр=1.15∙0.89∙1.1∙1.0=1.126
Pz=10∙300∙5.01.0∙0.50.75∙110-0,15∙1.126=4962 Н
Определениеэффективной мощности:
/> кВт
/>
Мощность для сверления и нарезания резьбы значительно меньше, поэтому неопределяется.
3.2 Фрезерная операция
Подача при фрезеровании шпоночных пазов определяется по таблице 38(вертикальная подача 0.010 мм, продольная подача 0.028 мм).
Определение скорости резания:
/>,
где Т=80 мин – среднее значениепериода стойкости фрезы (табл. 40);
t=6 мм – глубина резания;
S=0,028 мм/зуб – подача;
D=16 мм – диаметрфрезы.
Из таблицы 39 определяем коэффициент Cv и показатели степени:
Cv=12; q=0.25;x=0.3; y=0.3; u=0; p=0; m=0.26.
Kv=Kmv∙Knv∙Kuv,
где Knv=1.0 – коэффициент, отражающийсостояние поверхности заготовки
(табл. 5);
Kuv=1.0 – коэффициент, учитывающийкачество материала инструмента
(табл. 6);
Kmv – коэффициент, учитывающий качествообрабатываемого материала.
/>,
где Kr=1.0 – коэффициент, характеризующийгруппу стали по обрабатывае-
мости (табл. 2);
σв=900 МПа –временное сопротивление материала ст. 40Х.
nv=0.9 – показатель степени.
/>;
Kv=0.85∙1.0∙1.0=0.85
/> м/мин
Определениечастоты вращения фрезы:
/> об/мин
Ряд частот вращения длястанка 6Р11 будет:
50; 63; 80;100; 125; 160; 200; 250; 315; 400;
500;630; 800; 1000; 1250; 1600.
Принимаем фактическую частотувращения фрезы равную nф=200об/мин.
Определение фактическойскорости резания:
/> м/мин
Определение усилиярезания по формуле:
/>,
где из таблицы 41 определяемкоэффициент Ср и показатели степени:Cp=68.2; x=0.86;y=0.72; u=1; q=0,86; w=0t=6 мм – глубинарезания;S=0.028 – продольнаяподача;z=2 – количество зубьевфрезы;D=16 мм – диаметрфрезы;В=16 мм – ширина шпоночного паза.
/>
где n=0,3 – показатель степени (табл. 9)
/> Н
Определение эффективноймощности:
/> кВт
Определение необходимоймощности двигателя:
/> кВт
3.3 Шлифовальная операцияРежим резания определяется по таблице 55
Хар-ся процесса
шлифования
Скорость круга
Vк, м/с
Скорость заготовки
Vз, м/мин
Глубина шлифования
t, мм
Продольная подача
S
Предварительный
Окончательный (30-35) 35
(12-25) 15
(15-55) 30
(0,01-0,025) 0,0175
(0,005-0,015) 0,0075
(0,3-0,7)В 8
(0,2-0,4)В 5
Определение эффективноймощности при шлифовании:
/>
Из таблицы 56 определим значениекоэффициента СN ипоказатели степени:
СN=2.2; r=0.5; x=0.5; y=0.55.
/> кВт
Определение массы детали:
/> кг,
где γ=7,85 г/см3
d=70 мм – диаметр
L=300 мм – длина.
Таблица2 № операции Установка № перехода
Наименование операции,
установки и перехода
Глубина
резания
t, мм
Подача
S, мм/об
Скорость
резания
V, мм/мин
Частота
вращения
n, об/мин
01
02
03
А
Б
В
А
А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Токарная
Установить и закрепить деталь
Подрезать торец
Зацентровать
Черновая обработка до Ø 56 мм на l=65 мм
Установить и закрепить деталь
Подрезать торец
Зацентровать
Черновая обработка до Ø 61 мм на l=127 мм
Черновая обработка до Ø 56 мм на l=80 мм
Сверлить отверстие Ø 10,2 мм под М12
Нарезать резьбу М12х1,5
Установить деталь в центрах и закрепить
Чистовая обработка до Ø 60 h8 на l=47
Чистовая обработка до Ø55h9 на l=60
Чистовая обработка до Ø 55,05 на l=20
Чистовая обработка до Ø 55 h9 на l=45
Чистовая обработка до Ø 55,05 на l=20
Снять 2 фаски 1,5х45
Фрезерная
Установить деталь на призмах и закрепить
Фрезеровать шпоночный паз 16Р11
Фрезеровать шпоночный паз 16Р11
Шлифовальная
Установить деталь в центрах и закрепить
Предварительное шлифование до Ø55,015
Окончательное шлифование до Ø 55к6
Предварительное шлифование до Ø55,015
Окончательное шлифование до Ø 55к6
5
7,5
3,5
5
7,5
4,5
2,5
5,1
0,75
0,5
0,5
0,475
0,5
0,475
1,5
6
6
0,0175
0,0075
0,0175
0,0075
0,5
0,2
0,5
0,5
0,2
0,5
0,6
0,28
1,5
0,246
0,246
0,246
0,246
0,246
0,246
0,028
0,028
8
5
8
5
110
18,84
110
110
18,84
110
96
13
1,9
192
176
176
176
176
173
10
10
35 м/с
35 м/с
35 м/с
35 м/с
500
500
500
500
500
500
500
400
50
1000
1000
1000
1000
1000
1000
200
200
−
−
−
−
4. РАСЧЕТШТУЧНО-КАЛЬКУЛЯЦИОННОГО ВРЕМЕНИ
Штучно-калькуляционного время определяется по формуле:
/> ,
где То –основное машинное время (рассчитывается для каждого перехода токарной,фрезерной и шлифовальной операции), мин;
Тв – вспомогательноевремя, мин;
Тдоп – дополнительноевремя, мин;
Тп.з. – подготовительнозаключительное время на обработку всей
партии деталей, мин;
n – количество деталей в партии, шт.
4.1 Токарная обработка
Определение основного машинноговремени:
/> ,
где L – длина обработки на каждый переход с учетом врезания ивыхода, мм
(берется из таблицы 1);
n – частота вращения, об/мин (берется из таблицы 2);
S – подача, мм/об (берется из таблицы2);
i – число проходов.
При нарезании резьбы:
/> ,
где l=42 мм – длина обработки;
l1= (1…3) ∙ р=3 мм
S=1,5 мм/об – подача;
n=50 об/мин – частота вращения принарезании резьбы;
n1=25 об/мин – частота вращения при выкручиванииметчика.
1. /> мин
2. /> мин
3. /> мин
4. /> мин
5. /> мин
6. /> мин
7. /> мин
8. /> мин
9. /> мин
10. /> мин
11. /> мин
12. /> мин
13. /> мин
14. /> мин
15. /> мин
/> мин
Определение вспомогательноговремени:
/>,
где Тв.у. – время на установку изакрепление детали, мин;
Тв.п. – вспомогательное времясвязанное с переходом, мин.
Определение дополнительноговремени:
/> мин
Определениештучно-калькуляционного времени:
/> мин
4.2 Фрезерная обработка:
Определение основного машинноговремени закрытого шпоночного паза:
/>,
где h=6 мм – глубина шпоночного паза;
Szв=0,010 мм/зуб – вертикальная подача;
z=2 – количество зубьев фрезы;
n=200 об/мин – частота вращения фрезы;
l=44 мм – длина шпоночного паза;
d=16 мм – диаметр фрезы;
Szпр=0,028 мм/зуб – продольная подача.
/> мин
Определение основного машинноговремени открытого шпоночного паза:
/>,
где l=40 мм – длина шпоночного паза;
Szпр=0,028 мм/зуб – продольная подача;
z=2 – количество зубьев фрезы;
n=200 об/мин – частота вращения фрезы.
/> мин
/>7.643мин
Определение вспомогательноговремени:
/>5.3 мин
Определение дополнительноговремени:
/> мин
Определениештучно-калькуляционного времени:
/> мин
4.3 Шлифовальная обработка
Определение основного машинноговремени:
/>,
где l – длина цапфы вала, которая шлифуется, мм;
В – ширина шлифовального круга, мм;
nз – частота вращения заготовки;
Sпр – продольная подача, мм/об;
1,7 – коэффициент, учитывающийпробный проход при шлифовании и
замере диаметра;
i – число проходов.
/> мин
/> об/мин,
где Vз=15 м/мин – скорость вращения заготовки;
dз=55 мм – диаметр обрабатываемой заготовки.
Окончательная обработка:
/> мин
/> об/мин
/>0,119 мин
Определение вспомогательноговремени:
/>3,89 мин
Определение дополнительноговремени:
/> мин
Определениештучно-калькуляционного времени:
/> мин
Таблица3№ операции Установка № перехода
Наименование операции,
установки и перехода
То,
мин
Тв,
мин
Тдоп,
мин
Тп.з.,
мин
Тшт.к.,
мин 01
А
Б
В
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Токарная
Установить и закрепить деталь
Подрезать торец
Зацентровать
Черновая обработка до Ø 56 мм на l=65 мм
Установить и закрепить деталь
Подрезать торец
Зацентровать
Черновая обработка до Ø 61 мм на l=127 мм
Черновая обработка до Ø 56 мм на l=80 мм
Сверлить отверстие Ø 10,2 мм под М12
Нарезать резьбу М12х1,5
Установить деталь в центрах и закрепить
Чистовая обработка до Ø 60 h8 на l=47 мм
Чистовая обработка до Ø 55h9 на l=60 мм
Чистовая обработка до Ø 55,05 на l=20 мм
Чистовая обработка до Ø 55 h9 на l=45 мм
Чистовая обработка до Ø 55,05 на l=20 мм
Снять 2 фаски 1,5х45
0,14
0,15
0,536
0,14
0,15
0,516
0,273
0,375
1,8
0,199
0,252
0,089
0,191
0,089
0,014
1,0
0,85
0,6
1,05
1,0
0,85
0,6
1,05
1,05
0,93
1,48
0,88
1,2
1,4
1,2
1,2
1,2
0,15 10 4.914 17.69 1.808 0,625 25.037 02 А
16
17
Фрезерная
Установить деталь на призмах и закрепить
Фрезеровать шпоночный паз 16Р11
Фрезеровать шпоночный паз 16Р11
3.75
3.893
3,7
0,8
0,8 8 7.643 5.3 0.906 0,5 14.35 03 А
18
19
20
21
Шлифовальная
Установить деталь в центрах и закрепить
Предварительное шлифование до Ø 55,015
Окончательное шлифование до Ø 55 к6
Предварительное шлифование до Ø 55,015
Окончательное шлифование до Ø 55 к6
0,033
0,0266
0,033
0,0266
0,79
1,0
1,0
0,55
0,55 6 0,119 3,89 0,361 0,375 4,745
4.4 Определениештучно-калькуляционного времени детали:
/>
/> мин
Списокиспользованных источников
1. Т. 1 и 2справочник технолога – машиностроителя.
Под редакцией А.Г Косиловой и Р.К. Мещерякова – 4-е издание,переработано и дополнено – М.: Машиностроение, 1985
2. Конспект лекций.
3. Общемашиностроительныенормативы времени для технического
нормирования работ на металлорежущих станках. Москва 1967г.,часть 1, часть 2.
4. Методичні рекомендаціїдо виконання розрахункової частини курсової роботи с дисципліни«Технологічні основи машинобудування », Дніпропетровськ 2004,Укладачі: к.т.н., доц. Ножин В.Г., Шатов С.В.
Таблица 1№ операции установка № перехода
Наименование операции, установки и перехода Оборудование Приспособление Инструмент Диаметр обработки, мм Длина прохода, мм Припуск на сторону, мм Количество проходов режущий
меритель-
ный 01 А
1
2
3
Токарная
Установить и закрепить деталь в патроне Ø 70 мм
Подрезать торец
Зацентровать
Черновая обработка до
Ø 56 мм на l=65 мм Токарно-винторезный станок 16К20 Nдв=11 кВт
Токарный самоцентрирующийся патрон. Предохранительный сверлильный
патрон. Рефленый передний центр, вращающийся задний центр. Токарный подрезной резец Т15К6. Центровочное сверло. Спиральное сверло Ø 10,2 мм. Метчик М12. Фасочный резец (правый и левый) Линейка металлическая, штангенциркуль ШЦ-1
70
15
70
35
15
65
5
7,5
3,5
1
1
2 Б
4
5
6
7
8
9
Установить и закрепить деталь в патроне по Ø 56 мм
Подрезать торец в размер 290 мм
Зацентровать
Черновая обработка до
Ø 61 мм на l=127 мм
Черновая обработка до
Ø 56 мм на l=80 мм
Сверлить отверстие Ø 10,2 мм под М12
Нарезать резьбу М12х1,5
70
15
70
61
10,2
12
35
15
127
80
40
40
5
7,5
4,5
2,5
5,1
0,9
1
1
1
1
1
1 В
10
11
12
13
14
15
Установить деталь в центрах
Чистовая обработка до
Ø 60 h8 на l=47 мм
Чистовая обработка до
Ø 55 h9 на l=60 мм
Чистовая обработка до
Ø 55,05 на l=20 мм
Чистовая обработка до
Ø 55 h9 на l=45 мм
Чистовая обработка до
Ø 55,05 мм на l=20 мм
Снять 2 фаски 1,5х45
61
56
56
56
56
55
47
60
20
45
20
1,5
0,5
0,5
0,475
0,5
0,475
1,5
1
1
1
1
1
1 02 А
16
17
Фрезерная
Установить деталь на призмах и закрепить плашками
Фрезеровать шпоночный паз
16Р11 на l=40 мм
Фрезеровать шпоночный паз
16Р11 на l=44 мм Вертикально-фрезерный станок 6Р11 Nдв=5,5 кВт Подвижные призмы, прихваты Шпоночная фреза Ø16, Штангенциркуль ШЦ-1
16
16
40
44
8
8
1
1 03 А
18
19
20
21
Шлифовальная
Установить деталь в центрах и закрепить
Предварительное шлифование до Ø 55,015 на l=20 мм
Окончательное шлифование
до Ø 55 к6 на l=20 мм
Предварительное шлифование до Ø 55,015 на l=20 мм
Окончательное шлифование
до Ø 55 к6 на l=20 мм
Круглошлифовальный станок 3М150
Nдв=4,0 кВт Трехкулачковый патрон, передний и задний центра
Шлифовальный круг Ø 400х50х16 мм Микрометр 50-75
55,05
55,015
55,05
55,015
20
20
20
20
0,0175
0,0075
0,0175
0,0075
1
1
1
1