Федеральноеагентство железнодорожного транспорта
Сибирскийгосударственный университет путей сообщения
Кафедра: «Технологиятранспортного машиностроения и эксплуатации машин».
Курсовая работа
Основытехнологического производства и ремонта машин
Пояснительнаязаписка
ОТПМ.МА411.11.00.00.00 ПЗ
Проверил:
ст.гр. МА 411
___________ Ильиных А.С.
Выполнил:
__________ Сорокоумов А.Д.
2009
Содержание
1. Описаниедетали
2. Технико-экономическоеобоснование выбора заготовки
2.1 Заготовкаиз проката
2.2Заготовка изготовлена методом горячей объёмной штамповки
3. Разработкамаршрута технологического процесса механической обработки
4. Расчетприпусков на механическую обработку
5. Выбороборудования, приспособлений, технологической оснастки
6. Расчетрежимов резания
7. Расчеттехнологического времени
Списоклитературы
1. Описание детали
Проектируемый технологический процесс должен обеспечитьвыполнение требований рабочего чертежа и технических условий с минимальнымизатратами труда и издержками производства при наиболее полном использованиитехнических возможностей и средств производства, наименьшей затраты времени итруда, а также себестоимости изделий.
Рассматриваемая деталь является ступенчатым валом жесткойконструкции, поскольку отношение его длинны к диаметру не превышает 12.
Ступени вала шероховатостью Rа=0.8 диаметром 20 мм имеютпереходную посадку js6, Применяющуюся чаще других переходных посадок: дляпосадки шкивов, зубчатых колес, муфт, для втулок подшипников и вращающихся навалах зубчатых колес.
Ступень вала шероховатостью Rа=3,2 диаметром 16 мм имеетна себе метрическую резьбу M16x1.5-8g, а так же шпоночный паз предназначенныйдля посадки на него муфты маховика на шпонке.
Валик имеет фаски и канавки которые должны быть выполненысогласно заданной точности и размерам, так же валик не должен превышать нормбиения относительно своих баз.
Отклонения от заданных размеров не должны превышатьдопустимые. Все поверхности детали подвергаются обработке должны обладатьзаданной точностью, цилиндрические поверхности должны обладать соосностью,цилиндричностью.
Все поверхности детали подвергаются обработке пошероховатости Rа=6,3.
Общие допуски размеров должны соответствовать ГОСТ30893.1 – m.
Валик изготовлен из материала Сталь 45, классифицируетсякак сталь конструкционная углеродистая качественная. Из данного материаларекомендуется изготовлять вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы,шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные,улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которыхтребуется повышенная прочность.
Химические и механические свойства стали представлены втаблице 1 и 2.
Таблица 1 – Химические свойства Сталь 45Марка стали Массовая доля элементов, % Сталь45 C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.42 — 0.5 0.17 — 0.37 0.5 — 0.8 до 0.25 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.25 до 0.08
Таблица 2- Механические свойства при Т=20oС материала 45 .Сортамент Размер в T 5 KCU - мм МПа МПа % % кДж / м2 Лист горячекатан. 80 590 18 Полоса горячекатан. 6 — 25 600 16 40 Поковки 100 — 300 470 245 19 42 390 Поковки 300 — 500 470 245 17 35 340 Поковки 500 — 800 470 245 15 30 340
Обозначения:Механические свойства : в — Предел кратковременной прочности, [МПа] T — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] 5 — Относительное удлинение при разрыве, [ % ] — Относительное сужение, [ % ] KCU — Ударная вязкость, [ кДж / м2] HB — Твердость по Бринеллю, [МПа]
2. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки
В машиностроении основными видами заготовок для деталейявляются штамповки и всевозможные профили проката.
Способ получения заготовки должен быть наиболееэкономичным при заданном объеме выпуска деталей. Вид заготовки оказываетзначительное влияние на характер технологического процесса.
Технико-экономическое обоснование выбора заготовкипроизводится по металлоемкости и себестоимости.
2.1 Заготовка из проката
Общая длина заготовки:
/>
где />номинальная длина детали;
/>припуск на обработку двух торцевыхповерхностей;[3, табл.3.8]
/>
Принимаем длину заготовки 19мм.
Число заготовок, исходя из принятой длины поката постандартам:
Из проката длиной 4 м:
/>
где />потери длины на зажим заготовки (/>);
/>длина торцевого обрезка;
/>
/>
Получаем 101 заготовок из проката длиной 4м.
Из проката 7 м:
/>
Получаем 239 заготовку из проката длиной 7 м.
Остаток длины определяют в зависимости от принятой длиныпроката.
Из проката длиной 4 м:
/>
/>
Потери материала на некратность, %:
/>
/>
Из проката длиной 7м:
/>
/>
Из расчета на некратность видно, что прокат длиной 7м дляизготовления заготовок более экономичен. Потери материала на зажим при отрезкепо отношению к длине проката составляет:
/>
/>
Потери материала на длину торцевого обрезка проката впроцентном отношении к длине проката составляет:
/>
/>
Общие потери (%) к длине выбранного проката:
/>
/>
Масса заготовки, определяется следующим образом: />
где />плотность материала;
/>объем заготовки;
/>
/>
/>
Расход материала на одну деталь с учетом всехтехнологических потерь.
/>
/>
Коэффициент использования материала:
/>
где Gд – масса заготовки, кг;
Масса заготовки определяется следующим образом:
/>,
где />объем детали, см3 .
Определим объем элементов заготовки.
/>,
/>
/>.
2.2 Заготовка изготовлена методом горячей объёмнойштамповки
/>;
/>;
/>
/>;
/>;
/>.
Масса изготавливаемой заготовки:
/>
где Vзш- объем штампованной заготовки, см3:
/>
где /> объем конусов на торцахполученной заготовки;
R – половина диаметра торцов вала;
h — высота конуса;
/>
/>.
/>
/>
Принимаем неизбежные технологические потери при горячейобъемной штамповке равными Пш=10%, определим расходы материала на одну деталь:
/>
/>
Коэффициент использования материала на штамповочнуюзаготовку:
/>
/>
Годовая экономия материала от выбранного вариантаизготовления заготовки:
/>
где />;
/>
/>кг.
Технико-экономический расчет показывает, что получениезаготовки методом горячей объемной штамповки более экономично, чем изготовлениеее из проката. Принимаем изготовление детали из заготовки, полученной методомштамповки.
3. Разработка маршрута технологического процессамеханической обработки
Маршрут обработки выбирают в зависимости от видазаготовки, ее массы и формы, требуемой точности и чистоты обработки. Еслиточность заготовки не высока, то обработку начинают с черновой по заданномуклассу точности и шероховатости поверхности выбирают один или несколько методовокончательной обработки.
Таблица 3 — Маршрут технологического процессамеханической обработкиНомер операции Наименование и кратное содержание операции, технологические базы Оборудование 05 Фрезерно-центровальная. Фрезерование торцов вала и сверление центровых отверстий с двух сторон. Технологическая база – наружные поверхности двух шеек. Фрезерно-центровальный полуавтомат 010 Токарная. Обтачивание поверхности шеек вала с одной стороны и подрезание торцевых поверхностей ступеней вала. Технологическая база – центровые отверстия вала. Токарный многорезцовый полуавтомат 015 Токарная. Обтачивание поверхности шеек вала с другой стороны, а также подрезка обрабатываемых шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия вала. Токарный многорезцовый полуавтомат 020 Токарная. Обтачивание поверхности шеек вала под шлифование. Технологическая база – центровые отверстия вала. Токарный многорезцовый 025 Токарная. Обтачивание поверхности шеек вала с припуском под шлифование. Окончательная подрезка торцов ступеней вала. Технологическая база – центровые отверстия вала. Токарный многорезцовый 030 Контроль промежуточный 040 Токарная. Точение пазов и фасок. Технологическая база – центровые отверстия вала Токарный многорезцовый 045 Контроль промежуточный 050 Токарная. Нарезание резьбы. Технологическая база – центровые отверстия вала Токарный многорезцовый 055 Фрезерная. Фрезерование шпоночного паза. Технологическая база – наружные поверхности двух шеек. Фрезерно-центровальный полуавтомат 060 Контроль промежуточный 065 Термическая обработка HRC 41…45 070 Шлифовальная. Предварительное шлифование шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия вала Круглошлифовальный полуавтомат 075 Шлифовальная. Окончательное шлифование поверхности шеек вала. Согласно размерам по рабочему чертежу и шероховатости поверхности. Технологическая база – центровые отверстия вала Круглошлифовальный полуавтомат 080 Моечная 085 Контроль окончательный
4. Расчет припусков на механическую обработку
Рассчитывается припуск для поверхности d = 20мм наобработку.
Для определения припуска на обработку, определимминимальный припуск на i-м переходе. При обработке поверхности вращения онравен:
2Zmin=2(Rzi-1+hi-1+/>, ),
где Rzi-1-высота микро неровностей;
hi-1-дефектная глубина поверхностного слоя;/>
/> — суммарное отклонение расположенияповерхности;
/> — погрешность установки заготовки,(/>0) т. к.обработка ведется в центрах:
/>,
где />-суммарное отклонение расположенияповерхности;
/> — смещение оси заготовки вследствии погрешности центрирования.
/>,
/> — удельная кривизна, (/>2 мкм/мм);
L — длина заготовки, мм (L = 95 мм);
/>мкм.
/>=0,25/>,
где Т — допуск на диаметральный размер заготовки, мкм (/>= 1800);
/>.
/>.
Погрешность установки при базировании в центрах заготовкиопределяется по формуле:
/>,
/>
где ky- коэффициент уточнения;
ky=0,06 после чернового обтачивания;
ky=0,04 после чистового обтачивания
/>мкм;
/>мкм;
Для каждого перехода определяем припуски на обработку.Результаты расчета сведены в таблицу 4:
2Zmin=2(150+150+/>)=1696мкм;
2Zmin=2(60+60+/>)=306мкм;
2Zmin4=2(30+30+/>)=156мкм;
2Zmin5=2(5+0)=10мкм.
Для каждого перехода определяем припуски (максимальные).
2Zmax=Di-1max-Dimax
или
2Zmax=2Zmin+Tdi-1- Tdi
2Zmax2 = 1696+740-300 = 2136 мкм;
2Zmax3 = 306+300-120 = 486 мкм;
2Zmax4 = 156+120-74 = 202 мкм;
2Zmax5 = 10+74-30 = 54мкм.
Для каждого перехода определяем промежуточные диаметрыдетали:
номинальный:
/>.
/>.
/>.
максимальный:
/>.
/>.
/>.
минимальный:
/>.
/>.
/>.
/>мм
/>мм
/>мм
/>мм
/>мм
/>мм
/>мм
/>мм
Начальный диаметр заготовки назначается по максимальномудиаметру согласно ГОСТ 2590-88. Диаметр проката 23мм.
Таблица – 4 Расчеты припусков допусков и промежуточныхразмеров по технологическим операциям.Вид заготовки и технологическая операция Точность заготовки и обрабатываемой поверхности Допуск на размер, мм Элементы припруска, мкм Промежуточный размер заготовки, мм Промежуточные припуски, мм Rz n p
/>/>/> Dmax Dmin Zmax Zmin Заготовка h13 1.8 150 150 514 - 22.919 22.1 - - Токарная Черновое точение h12 0.46 60 60 33 450 20.819 20.4 2.1 1.7 Чистовое точение h8 0.07 30 30 18 - 20.319 20.1 0.5 0.3 Термообработка Предварительное шлифование h7 20.119 19.945 0.2 0.01 Окончательное шлифование Js6 0,0065 5 20.065 19.935 0.054 0.156
5. Выбор оборудования, приспособлений, технологическойоснастки
При максимальном типе производства применяютуниверсальный станок. Фрезерование торцов и сверление центровых отверстийпроизводятся на фрезерно-центровальном станке, токарная обработка – натокарно-винторезном станке, шпоночный паз выполняется фрезой на фрезерномстанке.
В качестве измерительного инструмента применяют:
штангенциркуль ШЦ-III-500-0,1 ГОСТ 166-89;
микрометр МК-125-1 ГОСТ 6507-90.
Используемые инструменты:
резец токарный прямой проходной правый Т15К6 ГОСТ18879-75;
резец отрезной Т15К6 ГОСТ18879-75;
Фреза пальцевая Р9 ГОСТ 18372-73;
Фреза дисковая Р30 ГОСТ 4047-82;
круг шлифовальный 15А 40С17К1А.
Геометрические параметры резца из основного твердогосплава Т15К6: главный угол в плане />=450, передний угол />=100, задний угол />=30, и уголподъема режущей кромки />=0.
Техническая характеристика внутришлифовального станка3А252:
Диаметр шлифуемого отверстия, мм:
наибольший…………………………………………………………….200
наименьший…………………………………………………………..….50
наибольшая длина шлифования, мм…………………………………200
наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм…………………620
расстояние от оси шпинделя до стола, мм……………………………315
предел чисел оборотов шлифовального шпинделя,мм…………3550-10000
мощность приводного электродвигателя, кВт……………………….4,5.
Техническая характеристика круглошлифовального станка3151:
наибольший диаметр шлифуемой детали, мм………………………..200
наибольшее расстояние между центрами, мм………………………...750
число оборотов патрона бабки изделия в мин………………………75-300
пределы величины радиальной подачи шлифовальной бабки наход стола, мм ……………………………………………………………0,01-0,09
мощность главного электродвигателя, кВт…………………………..7.
Техническая характеристика токарно-винторезного станка16К50П:
наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: надстаниной……1000
над суппортом……600
частота вращения шпинделя об/мин…………………………………2,5-500
число скоростей шпинделя…………………….………………………..24
мощность эл.двигателя главного привода, кВт…………………………22
габаритные размеры: длина……………………………………………5750
ширина………………………………………..………………………..2157
высота…………………………………………..………………………1850
наибольшие перемещения суппорта:
продольное……………………………………………………………...2600
поперечное……………………………………………………….……..650
число ступеней подач……………………………………………………48
скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного……………………………………………………….…..2946
поперечного…………………………………………………………...1970
масса, кг……………………………………………………………….11900.
6. Расчет режимов резания
Оптимальный режим резания представляет собой выгодныесочетания глубины резания, подачи и скорости резания, обеспечивающих наибольшуюпроизводительность и экономичность процесса резания.
Глубина резания t, мм:
/>
где D — диаметр заготовки, мм (D = 24 мм);
d — диаметр детали, мм (d = 20 мм).
/>.
Рассчитываем режим резания для обработки поверхностидетали Ǿ20, черновое точение. Обработка ведется резцом проходным.
Допустимая скорость резания:
/>,
где Cυ- коэффициент, зависящий от обрабатываемогоматериала и условий его обработки, Cυ = 340 [2];
Т — скорость резца, (Т = 60 мин. [2]);
kυ — общий поправочный коэффициент, учитывающийусловия обработки;
kυ= kT ∙ kм ∙ku∙k∙kл,
где kT — коэффициент, учитывающий стойкость резца (kT = 1[2]);
kM — коэффициент, учитывающий механические свойстваобрабатываемого материала [2];
kм= kг/>,
где kг — коэффициент, характеризующий группу стали пообрабатываемости, (kг=0,9);
nv — показатель степени, (nv=1);
kм= 0,9/>.
ku — коэффициент, учитывающий материал режущей кромкичасти резца
(ku = 1, [2]);
k — коэффициент учитывающий угол резца в плане, (k = 1, [2]);
kл — коэффициент, учитывающий состояние заготовки (kл =1, [2]).
kυ =1∙1,038∙1∙1∙1 =1,038;
xυ, yυ, m — показатели степени, характеризующиевлияние механических свойств обработки материала режущим инструментом(xυ =0,15; yυ = 0,45;
m = 0,2, [2]);
t — глубина резания (t = 2 мм);
s — подача, мм/об (s = 0,75 мм/об);
/>
Требуемая частота вращения шпинделя:
/>
где D- диаметр обрабатываемой поверхности, (D = 20 мм);
/> об/мин.
/>,
Стандартное значение частоты вращения />
/>/
7. Расчет технологического времени
Техническую норму времени определяют на основетехнических возможностей технологической оснастки, режущего инструмента,станочного оборудования и правильной организации рабочего места. Норма времениявляется одним из основных факторов для оценки совершенства технологическогопроцесса и выбора более прогрессивного вряанта обработки заготовки.
Основное технологическое время:
/>,
/>
где l-длина обрабатываемой поверхности,
где
/>;
/>;
/>
/>.
Список литературы
1. Технология машиностроения и производства машин. Методические указания клабораторно-практическим работам.4.1. Н-ск.,1998.
2. Справочник технолога-сашиностроителя.т1, т2./Под ред. Косиловой А.Г.,Мещерякова Р.К.
3. Аксенов В.А., Ильиных А.С. Щелоков С.В. Попов Д.С технологиямашиностроения и производства машин. Методические указания к курсовой работе. Н-скСГУПС 1999.