Технологический процесс изготовления вала-шестерни КТМ.401.119

Операционные эскизы.dwg

Белорусско - Российский университет МСИ-011
Наименование и модель станка
Операция 05 - фрезерно-центровальная Переход 1
Операция 05 - фрезерно-центровальная Переход 2
Операция 10 - токарная с ЧПУ Переход 1
Операция 10 - токарная с ЧПУ Переход 2
Фрезерно-центро- вальный МР-75
Токарный с ЧПУ 16К20Т1

Приспособление.dwg

Белорусско - Российский университет МСИ-011
Приспособление станочное
Отклонение от параллельности оси контрольного валика
установленного в призму(поз.7) относительно плоскости Б не более 0

ZAPISK1A.doc

Одним из путей повышения производительности труда и снижения себестоимости изготовления изделий является совершенствование действующих технологических процессов и их замена более прогрессивными.
Эта работа проводится на основе комплексного анализа как конструкции изделий (деталей) так и технологии их изготовления начиная с выбора более прогрессивных видов заготовки.
Учитывая то что предприятия Республики Беларусь на сегодняшний день не имеют достаточных средств на приобретение нового технологического оборудования основное внимание уделяется совершенствованию технологических процессов на основе имеющегося оборудования применению более совершенных приспособлений и инструментов. Серьёзное внимание должно уделяться повышению качества выпускаемых изделий повышению их надёжности и долговечности.
В курсовом проекте разрабатываются: технологический процесс механической обработки заданной детали специальная оснастка а также ряд непосредственно связанных с ним вопросов. Курсовой проект делится на графическую часть пояснительную записку и техдокументацию
Назначение и конструкция детали
Вал-шестерня КТМ.401.119 предназначена для передачи крутящего момента на зубчатое колесо.
Поверхности 60к6 и 55к6 предназначены для подшипников. Точность размеров поверхностей обеспечивается по 6-му квалитету точности т.к. подшипник имеет класс точности 0. Для того чтобы избежать перекоса подшипников при запрессовке и повышенного шума и вибрации при работе данные шейки и прилегающие буртики должны иметь биение не более 002 мм.
Для обеспечения необходимых рабочих параметров в качестве материала для вала выбрана Сталь 45 ГОСТ 1055-88.
Таблица 1- Механические свойства стали 45
Предел текучести МПа
Предел выносливости МПа
Относительное сужение S%
Относительное удлинениеu%
Химический состав стали 45 приведем в таблице 2.
Таблица 2- Химический состав стали 45
Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичности является одним из важных этапов в разработке технологического процесса от которого зависят его основные технико-экономические показатели: металлоемкость трудоемкость себестоимость.
Деталь КТМ.401.119 представляет собой тело вращения и относится к валам. Вал имеет 7 ступеней диаметры которых увеличиваются от торцов к середине благодаря чему можно вести обработку на токарных операциях проходными резцами. Конструкция детали позволяет получить заготовку форма и размеры которой будут максимально приближены к форме и размерам детали. Для получения заготовки могут быть применены методы характерные для крупносерийного производства например получение заготовки штамповкой на КГШП.
Вал обладает достаточной жесткостью так как 10d>L. Это означает что при обработке вала можно использовать нормативные режимы резания не уменьшая их.
В качестве технологических баз при выполнении большинства операций могут быть использованы центровые отверстия что обеспечивает принцип постоянства баз и обеспечивает минимальные значения торцового и радиального биения поверхностей вала.
К нетехнологичным элементам детали можно отнести глухое отверстие с резьбой М12.
В целом деталь можно считать технологичной.
В соответствии с ГОСТ 14.201-73 рассчитываем показатели технологичности конструкции детали.
Средний квалитет точности обработки детали рассчитываем по формуле [3]
где – номер квалитета точности
- количество размеров деталей обрабатываемых по -му квалитету.
Для расчета составляем исходную таблицу точности.
Таблица 3 - Точность поверхностей вала
Квалитет точности JT
Количество размеров n
Коэффициент точности обработки рассчитываем по формуле [3]
Средняя шероховатость поверхностей рассчитываем по формуле [3]
где - значение шероховатости
-количество поверхностей имеющих шероховатость .
Для расчета составляем исходную таблицу 3.2 шероховатости детали.
Таблица 4 - Шероховатость поверхностей детали
Шероховатость Rа мкм
Количество поверхностей n
Коэффициент шероховатости детали
В целом конструкция вала является достаточно технологичной и позволяет сравнительно легко и гарантированно обеспечивать заданные требования известными технологическими способами. При этом на всех операциях обеспечивается соблюдение принципа единства и постоянства баз.
Определение типа производства
В связи с тем что в задании отсутствует базовый техпроцесс изготовления детали тип производства предварительно определяем по таблице [1] что производство серийное.
В серийном производстве детали изготавливаются партиями размер партии рассчитывается по формуле [1]:
где N – годовой выпуск изделия;
а – количество дней запаса ();
Ф – количество рабочих дней в году ();
По размеру партии детали устанавливаем что производство будет среднесерийным.
Деталь представляет собой вал у которого диаметры поверхностей уменьшаются от середины к торцам. Поэтому заготовка вала может быть получена штамповкой на КГШП с формированием отдельных поверхностей.
Определяем индекс заготовки по проектному варианту по ГОСТ 7505-89
Расчётная масса поковки
-расчётный коэффициент =13.
Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндра): D=1134мм; L=3675мм.
Расчётная масса описывающей фигуры
Отношение массы поковки к массе описывающей фигуры
Степень сложности – С2.
Конфигурация поверхности разъема штампа – П.
Индекс заготовки-13 по ГОСТ 7505-89.
Расчет стоимости заготовок полученных штамповкой выполняется по формуле [3]
где - базовая стоимость одной тонны заготовок =537500 руб.;
- масса заготовки =1235 кг;
- масса детали =95 кг;
- стоимость одной тонны отходов =53750 руб.;
- коэффициент зависящий от класса точности =1;
- коэффициент зависящий от степени сложности =084;
- коэффициент зависящий от массы заготовки =08;
- коэффициент зависящий от марки материала =1;
- коэффициент зависящий от объема выпуска =1.
Принятый маршрутный технологический процесс
В принятом технологическом процессе на всех операциях требующих большой точности изготовления базовыми поверхностями являются центровые отверстия. При этом технологические и конструкторские базы совпадают. Базы изменены лишь на тех операциях где нет возможности использовать центровые отверстия и вводятся дополнительные базовые поверхности там где это необходимо (радиально-сверлильная).
Таблица 5 - Принятый технологический процесс
Наименование и краткое содержание операции
Режущий инструмент размеры марка инструментального материала
Технологические базы
Фрезерно-центровальная
Сверление центровочных отверстий 63.
Фреза торцовая (100Т15К6) центровочное сверло 63 (Р6М5)
Поверхность заготовки и торец
Черновое точение поверхностей 60 70
Чистовое точение поверхностей 60 70
Резец проходной 1625 Т15К6 резец канавочный
Черновое точение поверхностей 50 55 70
Чистовое точение поверхностей 50 55 70 80
Вертикально-фрезерная
Фрезеровать шпоночный паз
Фреза концевая 14 Р6М5
Червячная модульная фреза
Радиально-сверлильная
Сверлить отверстие 94;
Нарезать резьбу в отверстии
Сверло 94 (Р6М5); зенковка (Р6М5); метчик М12 (У11)
Центровое отверстие и поверхность заготовки
Торцекруглошлифовальная
Шлифовать поверхность 60 и торец
Шлифовать поверхности 50 55 70 и торцы
Расчет необходимого количества операций проведем для поверхности .
Допуск заготовки согласно ГОСТ 7505-89 составляет 25 мм т.е.
Необходимую величину уточнения определим по формуле [15]
С другой стороны уточнение определяется как произведение уточнений полученных при обработке поверхности на всех операциях(переходах) принятого техпроцесса:
где - величина уточнения полученного на
n – количество принятых в техпроцессе операций (переходов).
Для обработки данной поверхности в маршрутном технологическом процессе предусмотрены следующие операции:
Промежуточные значения рассчитываются по формулам[15]
где - допуски размеров полученные при обработке детали на первой второй и т.д. операциях.
) Предварительное шлифование
Определяем общее уточнение для принятого маршрута обработки:
Полученное значение показывает что при принятом маршруте точность обработки поверхности обеспечивается т.к. т. е.
Расчёт припусков на обработку поверхности
Заготовка вала получена штамповкой на горячековочной машине. Маршрут обработки включает следующие операции (переходы):
На всех операциях обработка рассчитываемой поверхности ведется в центрах из чего следует что погрешность установки детали в радиальном направлении равна нулю т.е. e=0.
Погрешность заготовки определяем по формуле [3]
где – погрешность заготовки по смещению мм;
– погрешность заготовки по короблению мм;
- погрешность зацентровки мм.
Согласно ГОСТ 7505-89
где – удельная кривизна заготовки мкммм;
l – расстояние от торца до середины заготовки мм.
Согласно таблице 4.8 [3]
=1*175=175 мкм = 0175мм.
Погрешность зацентровки определяем по формуле [3]
где - допуск на размер поковки 30 мм.
Величина остаточных пространственных отклонений [3]
) после чернового точения
) после чистового точения
Выписываем параметры шероховатости и глубины дефектного слоя Т для всех операций:
=150 мкм; Т=250 мкм;
Расчёт минимальных значений припусков производим по формуле [3] предварительно заполнив расчётную таблицу 3.7.
где - высота неровностей полученных на предыдущей операции;
- глубина дефектного слоя полученного на предыдущей операции;
- пространственное отклонение полученное на предыдущей операции.
Минимальные припуски
) под черновое точение
=2*(150+250+1726)=2*2126 мкм;
) под чистовое точение
=2*(50+50+103)=2*203 мкм;
=2*(30+30+69)=2*129мкм;
Определяем расчетный размер путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода начиная с минимального размера:
= 69940+0258=70198 мм;
=70198+0406=70604 мм;
=70604+4252=74856 мм.
В графу записываем расчётные размеры. Графу «допуск» заполняем в соответствии с достигнутой точностью при обработке деталей на данной операции.
Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру:
=70198+0120=70318 мм;
=70604+0460=71064 мм;
Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предыдущего и выполняемого переходов:
=71064-70318=0746мм;
=77856-71064=6792мм;
= 70198-6994=0258 мм;
= 70604-70198=0406 мм;
=74856-70604=4252 мм;
Общие припуски Z0max и Z0min рассчитываем суммируя их промежуточные значения и записывая их внизу соответствующих граф
=258+406+4252=4916 мкм;
=348+746+6792=7886 мкм.
Величину номинального припуска определяем с учётом несимметричности расположения поля допуска заготовки.
где - нижнее отклонение заготовки =1 мм;
- нижнее отклонение размера детали Нз=0016 мм.
=4916+1+0060=5976 мм.
Номинальный диаметр заготовки
Производим проверку правильности расчётов по формуле [3]
6-406=460-120 340=340
92-4252=3000-460 2540=2540
Проверка показывает что расчёты припусков выполнены правильно.
Таблица 6 - Расчёт припусков на обработку поверхности
Технологические переходы обработки поверхности
Элементы припуска мкм
Расчётный припуск мкм
Расчётный размер dР мм
Предельный размер мм
Предельные значения припусков мкм
Предварительное шлифование
Строим схему графического расположения припусков и допусков поверхности (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – схема графического расположения припусков и допусков на обработку вала
На остальные поверхности заготовки припуски назначаем по ГОСТ 7505-89 и результаты сводим в таблицу 7.
Таблица 7 - Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала
Расчёт режимов резания
1 Расчёт режимов резания аналитическим методом
Операция 10 - токарная с ЧПУ. Чистовое точение 60 70. Станок модели 16К20Т1. Резец проходной с пластиной из твердого сплава Т15К6.
Глубина резания t=04 мм;
Скорость резания рассчитываем по формуле [12]
где - постоянный коэффициент;
- стойкость инструмента;
-поправочный коэффициент;
- показатели степеней.
=350; =60мин; =02; =015; =035
Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле[12]
где - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;
- коэффициент учитывающий состояние поверхности;
- коэффициент учитывающий материал заготовки.
=1; =08; =065; nv=1.
Частоту вращения шпинделя при обработке рассчитываем по формуле [12]
где – скорость резания ммин;
– диаметр поверхности мм.
Принимаем по паспорту станка
Действительная скорость резания
Силу резания рассчитываем по формуле [12]
где – постоянный коэффициент;
– поправочный коэффициент;
– показатели степеней.
=300; =10; =075; =-015
Мощность резания рассчитываем по формуле [12]
где – сила резания Н;
– скорость резания ммин.
Мощность двигателя главного привода станка =10 кВт К.П.Д. привода станка =085. Тогда
Таким образом привод станка обеспечивает обработку при заданных режимах.
2 Расчёт режимов резания по нормативам
Операция 20 – вертикально-фрезерная. Фрезерование шпоночного паза 14N9 длиной 60мм . Станок модели 6Р13Ф3. Инструмент фреза шпоночная из быстрорежущей стали Р6М5.
Длину рабочего хода рассчитываем по формуле[10]
где длина резания мм;
длина подвода врезания и перебега мм.
Подачу на зуб фрезы назначаем по таблице с.86[10]
Определяем стойкость инструмента по нормативам Т в минутах резания.
Где Т-стойкость инструмента наладки.
К-коэффициент учитывающий количество инструментов в наладке.
- коэффициент времени резания инструмента
Скорость резания назначаем по таблице с.98[10]
Частоту вращения инструмента рассчитываем по формуле[10]
где - скорость резания ммин;
По паспорту станка принимаем частоту вращения n=545 мин-1
Рассчитываем минутную подачу по принятому значению числа оборотов шпинделя.
где s-подача на зуб фрезы ммзуб.
z-число зубьев инструмента.
n-частота вращения шпинделя по паспорту станка мин.
s=0025*2*545=2725мммин.
По паспорту станка принимаем s=30мммин.
Мощность резания находим по формуле[10].
Где Е-величина определяемая из таблицы с.102 [10].
v-скорость резания ммин.
b-ширина фрезерования мм.
К-коэффициент зависящий от обрабатываемого материала.
Мощность двигателя главного привода станка =3 кВт К.П.Д. привода станка =085. Тогда
Аналогично рассчитываем режимы резания на остальные операции и результаты сводим в таблицу 8.
Таблица 8 – Сводная таблица режимов резания
Наименование операции перехода
Глубина резания t мм
Длина резания lрез мм
Частота вращения мин-1
Минутная подача Sм мммин
Основное время tо мин
Черновое точение поверхностей 60
Чистовое точение поверхности 60
Черновое точение поверхностей 50
Чистовое точение поверхности 50
Точение канавки 545
Раиально-сверлильная
Шлифовать поверхность 50 и торец
1 Расчёт нормы времени на операцию 10 – токарная с ЧПУ
Тип производства изготовления вала соответствует среднесерийному производству в котором в качестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время [15]
где – основное время;
вспомогательное время;
время на обслуживание рабочего места;
- подготовительно-заключительное время;
Основное время рассчитываем по формуле [15]
величина врезания и перебега 4мм [11]
количество рабочих ходов ;
Основное время на черновое точение 60
Основное время на черновое точение 70
Основное время на чистовое точение 60
Основное время на чистовое точение 70
Основное время всей операции рассчитаем как сумму основных времен переходов.
Вспомогательное время рассчитываем по формуле [15]
где время на установку и снятие детали 015мин;
время на закрепление и открепление детали; 019мин
время на приемы управления станком;
время на измерение детали.
Время на приемы управления детали состоит из:
)времени включения станка кнопкой – 001мин;
) времени подвода или отвода инструмента к детали при обработке – 0016мин
Время на измерение детали состоит из времени измерения скобой односторонней диаметров: 60 70 595.
Вспомогательное время
Для среднесерийного производства вспомогательное время рассчитываем по формуле
где коэффициент зависящий от типа производства 185.
Оперативное время рассчитывается по формуле[15]
Время на обслуживание и отдых в серийном производстве по отдельности не определяются. Оно задается в процентах от оперативного времени
Подготовительно заключительное время
Размер партии 118 шт.
Штучно-калькуляционное время составляет
2 Расчёт нормы времени на операцию 20 –вертикально-фрезерную
где длина резания =60мм;
величина врезания и перебега 6мм [11]
количество рабочих ходов 4;
подача на оборот 0025ммоб;
число оборотов 545 мин.
Основное время на операцию
где время на установку и снятие детали 0121мин;
время на закрепление и открепление детали 0024мин;
время на измерение деталиt=016мин.
)времени подвода или отвода инструмента к детали при обработке – 0035мин;
Время на обслуживание составляет 14% от оперативного времени:
Расчеты норм времени на остальные операции выполняется аналогично и сводятся в таблицу 9.
Таблица 9-Сводная таблица норм времени.
Наименование операции
Вспомогательное время
Время подг.заключиельное.
Штучн.-кал. время мин
Расчет точности операции
Расчет точности выполняем на токарную операции 10 где выполняется чистовое точение поверхностей 70 и 60. Допуск на обрабатываемые поверхности Т=120 мкм.
Суммарную погрешность обработки рассчитываем по формуле
Где - погрешность обусловленная износом режущего инструмента;
- погрешность настройки станка;
- поле рассеяния погрешности обработки обусловленных технологическими факторами случайного характера =35 мкм;
- погрешность установки заготовки.
Определим погрешность обусловленная износом режущего инструмента по формуле
где - относительный износ инструмента =9мкмкм;
где - подача на оборот шпинделя =018 ммоб;
- количество деталей в партии =30.
Определим погрешность настройки станка по формуле
где - смещение центра группирования размеров пробных деталей относительно по рассеяния размеров;
- погрешность регулирования положения режущего инструмента на станке =20 мкм;
- погрешность измерения пробных деталей;
где m – количество пробных деталей m=5;
При использовании микрометра первого класса точности =9 мкм
При установке детали в центрах =0.
Требуемая точность обработки обеих поверхностей 70 и 60 обеспечивается так как
Расчёт и проектирование станочного приспособления
1 Назначение и устройство станочного приспособления
Станочное приспособление предназначено для фрезерования шпоночных пазов в деталях типа тел вращения (вал червяк вал-шестерня).
Приспособление состоит из корпуса 1 на котором смонтированы все узлы станочного приспособления. Опорная призма 7 упор 4 прихват 5.
Деталь устанавливается опорными шейками на призмы которые предварительно настраиваются на 05 – 1мм ниже оси центров приспособления.
Рукояткой зажимается гайка которая прижимает прихватом деталь к призмам. Для фиксации положения детали используют упор .
Открепление происходит в обратной последовательности.
2 Расчет привода приспособления
Исходными данными для расчета приспособления является сила резания и крутящий момент.
Расчет выполняем для операции 020
Осевую силу резания рассчитываем по формуле [12]
q – показатели степеней.
Крутящий момент Н*м на шпинделе рассчитываем по формуле [12]
Определяем необходимую силу прижима
Определяем силу зажима прихвата
где q – сила сжатия пружины q=100Н;
Н – высота прижима H=120 мм;
f – коэффициент трения между корпусом и прижимом f=01;
Определим момент необходимый для создания силы зажима прихвата
где – dср – средний диаметр резьбы;
α – угол наклона резьбы;
tgφ – коэффициент трения в резьбе;
fт – коэффициент трения на торцовой части.
Определим номинальный диаметр резьбы
Определим длину рукоятки
где – Pпр – сила приложенная к рукоятки Pпр=150H.
3 Расчет приспособления на точность
В качестве расчетного параметра выбираем допуск параллельности шпоночного паза относительно поверхности 1:10 не более 002 мм.
Погрешность изготовления приспособления определяем по формуле.
eпр Т – Кт1 (kт1*eб)2+eз+eу2+eи2 +eпи2+( kт2*w)2
где Т – допуск выполняемого размера Т = 0043 мм.
Кт1 – коэффициент учитывающий отклонения значений составляющих величин от закона нормального распределения Кт1 = 1.
eб – погрешность базирования
eз – погрешность закрепления
eу – погрешность установки
eи – погрешность износа установочных элементов
eпи – погрешность от смещения инструмента
w - экономическая точность обработки
kт1 – коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках kт1 = 08
kт2 – коэффициент учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности вызываемой факторами не зависящими от приспособленияkт2 = 06
Погрешность базирования
где -допуск на размер детали ()
Погрешность закрепления eз = 004мм.
Погрешность установки заготовки eу=0.
Погрешность от смещения инструмента eпи = 006мм
Погрешность износа установочных элементов eи = 008мм
Экономическая точность обработки по 9-му квалитету точности w = 0043 мм.
4 Расчет приспособления на прочность
Наиболее нагруженным элементом приспособления считается болт который присоединен к гайке. Болт работает на срез.
где [t] - допускаемое напряжение на срез [t] = 135 мПа
d-диаметр ненарезанной части болта мм.
Р-сила действующая на соединение Н.
Условие по прочности болта выполнено.
Список используемых источников
Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений: Справ. пособие.- Мн.: Беларусь 1991.
Афонькин М.Г. Производство заготовок в машиностроении М.Г. Афонькин М.В. Магницкая.- Л: Машиностроение 1987.
Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения А.Ф. Горбацевич В.А. Шкред.– Мн.: Выш. шк. 1983.
Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справ. - М: Машиностроение 1979.
Дипломное проектирование по технологии машиностроения Под общ. ред. В.В. Бабука. – Мн.: Выш. шк. 1979.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Зуборезные горизонтально-расточные станки. – М.: Машиностроение 1974.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках. – М.: Машиностроение 1974.
Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийное производство. – М.: Машиностроение 1974.
Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справ. В.И. Баранчиков А.В. Жаринов Н.Д. Юдина и др.; Под общ. ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение 1990.-400с.: ил.
Режимы резания металлов: Справ. Под ред. Ю.В. Барановского - М.: Машиностроение 1972.
Справочник технолога-машиностроителя. Т.1 Под ред. А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова.– М.: Машиностроение 1985.
Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 Под ред. А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова.– М.: Машиностроение 1985.
Станочные приспособления: Справ. Т.1 Под ред. Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова. - М.: Машиностроение 1984.
Технология автоматизированного производства. Т.2 Под ред. А.А. Жолобова. – Мн.: Дизайн ПРО 1997.
Курсовое проектирование по технологии станкостроения. Методические указания для студентов специальности Т.03.01.00 – Могилев: МГТУ 2003. – 34с.

Деталь и поковка.frw

AB5?5=L A;>6=>AB8 - !2
AE>4=K9 8=45:A - 13 ?> ! 7505-89
(B0?>2>G=K5 C:;>=K - 5
Допускаемое смещение по поверхности разъёма штампа - 0
Допускаемое отклонение от плоскостности - 1мм
Допускаемая величина высоты заусенца - 5мм
Радиусы закруглений наружных углов - 4мм
Допускаемая величина остаточного облоя - 1мм
Белорусско - Российский
Коэффициент смещения

Операционные эскизы2.dwg

Белорусско - Российский университет МСИ-011
Наименование и модель станка
Операция 20- вертикально-фрезерная с ЧПУ
Операция 25 - шлицефрезерная
Вертикально-фре- зерный 6Р13Ф3
Шлицефрезерный 5350А
Зубошевинговальный 5701
Торцекруглошли- фовальный 3Т153Е
Коэффициент смещения
Операция 35 - зубошевинговальная
Операция 50 - торцекруглошлифовальная