Вал ведущий из стали 45 с технологическим маршрутом обработки

Курсовик1.doc

Описание конструкции детали. 3
Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических баз.
Технологический маршрут. 9
Технологическая токарная операция. 11
Припуски на обработку. 13
Режим обработки силы и моменты сил резания. 15
Точностные размеры технологических процессов. 17
Качество поверхности. 18
Техническое нормирование. 18
Экономическая оценка технологического процесса. 20
Описание конструкции детали.
Деталь - вал ведущий.. Вал-деталь тела вращения. Общие габариты
детали: длина 134 мм максимальный диаметр 42 мм. Вал выполнен ступенчато.
В переходе с диаметра 28 на диаметр 20 сделана канавка шириной 2 мм для
выхода шлифовального круга. Посадочный диаметр 20мм с шероховатостью 16
используется для крепления на нем зубчатого колеса. На этой же
цилиндрической поверхности расположен шпоночный паз 5 x 3 x 23. Базовая
поверхность Б выполнена для опоры подшипников диаметром 35 мм и длиной 20
мм с шероховатостью поверхности равной 08. Посадочная поверхность для
второго подшипника диаметром 15 мм и длиной 13 выполнена так же с
шероховатостью 08. Слева изготовлена двухсторонняя лыска с точностью
обработки 63 которая служит для передачи вращательного движения от вала к
поводку. Габаритные размеры выполнены с точностью ±[pic]. Остальные
поверхности выполнены с шероховатостью 10.
Материалом вала служит сталь 45 ГОСТ 1050-88. Механические свойства см.
Сталь Термообработка (т (в (5 % ( % ан
кгсмм2 кгсмм2 кгс*мсм2
Сталь 45 Нормализация 36 61 16 40 5
Пользуясь условиями классификации отнесем деталь к легким по массе
(М=0757 кг). Далее с учетом годовой программа N=10000 шт.. по табл. I
примем тип производства серийным. Воспользуемся зависимостью n=aN253 и
рассчитаем для условий серийного производства размер партии одновременно
обрабатываемых заготовок предварительно допустив что для бесперебойной
работы сборочного цеха должен быть запас готовых деталей на 21 день тогда
n=aN254 = 2110000254 = 827.
Примем к исполнению для дальнейших расчетов n=830 шт.. Соразмерив
величину n с данными табл. 3 [1] будем считать производство крупносерийным
и именно для условий такого производства в дальнейшем проектировать
технологический процесс.
Принимая во внимание конфигурацию детали и материал сталь 45 ГОСТ 1050-
выбираем метод обработки давлением. Учитывая тип производства
крупносерийный выбираем способ - штамповка на горизонтально-ковочных
машинах (ГКМ). Штамповки получаемые на ГКМ позволяют несколько снизить
объем механической обработки и обеспечить коэффициент использования
материала в пределах (М=07 075. В случае получения заготовок из проката
объем механической обработки резко возрастает а величина (М падает до 04
и ниже. Преимущество штамповки на ГКМ - высокая производительность и
экономное использование металла.
По прил.2 ГОСТ 7505-84 штамповка относится ко 2-й группе сложности.
Припуски на механическую обработку примем по табл. 21 [2 с.138]. С учетом
припусков расчетная масса заготовки составит Мзаг=1082 кг. Допуски на
каждый размер заготовки назначим по табл.23 [2 с.146].
Ориентировочная стоимость заготовки по методике [3 с.31-39] составит
Мз=1082-масса заготовки кг.; Мд=0757-масса готовой детали кг.;
Сотх=27.6-цена 1 т отходов руб табл. 2.7 [3 с.32]. kТ kc kВ kМ
kП -коэффициенты зависящие от класса точности группы сложности массы
марки материала и объема производства kТ=1 для штамповок нормальной
точности по ГОСТ 7505-74 [3 с.37]; kМ=1 - для стали 45 [3 с.37];
kc=0.84 kВ=1.33 - табл. 2.12 [3 с.38]; kП=1 табл. 2.13 [3 с.38];
Стоимость заготовки из проката стали 45 стоимостью [pic]рубкг [4с.30] и
табл. 2.6 [4с.31]-Sзаг=SМ+(Соз
где SМ-затраты на материал заготовки руб; (Соз -технологическая
себестоимость резки проката на штучные заготовки руб.
Длина детали l=134 мм. Оставим минимальный припуск на подрезку торцов по
на сторону и приняв для заготовок прокат (45 определим массу
где (-плотность стали (=782(10-3 кгсм3.
Sзаг=1678(017=029 руб.-превышает стоимость заготовки полученной на ГКМ
даже без (Соз . К тому же (М=МдМз=07571678=045 слишком мал.
Таким образом вариант получения заготовки на ГКМ следует считать наиболее
Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических
Для выполнения задания темы составим эскиз детали (рис.1) на котором все
основные поверхности пронумеруем цифрами. Производства с крупносерийным
выпуском продукции оснащают в основном универсальным оборудованием
приспособлениями и пользуются стандартным инструментом.
Согласно чертежу и техническим требованиям на изготовление детали обработке
подлежат следующие поверхности: торцы вала 1 и 16 наружные цилиндрические
поверхности вала 3 5 8 10 1314 а так же фаски и скругления на
валу2 4 9 11 12 17 шпоночный паз 6 две плоские поверхности 15и 18
а также буртики вала 19 20 21.
Обработку торцев 116 можно производить на специальном фрезерно-
центровальном станке. Обработку шпоночного паза 6 можно осуществлять
фрезерованием. Поверхности 15 18 также можно получить фрезерованием.
Предварительную и окончательную обработку всех других поверхностей можно
производить точением. Таким образом с учетом рассуждений предварительно
имеем следующие схемы (табл. 2).
Способы обработки поверхностей и технологические базы
Номера и Вид механической Номер базовой Примечание
наименование обработки поверхности
6-торцы Фрезерование черновое 8 и 20 С лишением 5
-шпоночный паз Фрезерование черновое 8 и 20 С лишением 6
8101314-нарТочение 222316 С лишением 5
ужная пов-ть вала предварительное 22231 степеней свободы
9-шейка базоваяШлифование 1416 С лишением 5
и торец предварительное степеней свободы
18-плоские Фрезерование 51 С лишением 5
поверхности предварительное степеней свободы
21-буртики Фрезерование чистовое 51 С лишением 5
112-скругленияТочение чистовое 1416 С лишением 5
-фаска Точение чистовое 1416 С лишением 5
-фаска Фрезерование чистовое 51 С лишением 6
Технологический маршрут.
После выполнения заготовительных операций производят механическую
обработку в следующей последовательности: первоначально обработка торцевых
отверстий и зацентровка центровые отверстия в дальнейшем используются как
технологические далее осуществляют предварительную токарную обработку
заготовки по всем наружным цилиндрическим поверхностям. Затем производят их
чистовую и окончательную обработку. После этого выполняют обработку
цилиндрической поверхности диаметром 35 мм для получения двух лысок
используемых в дальнейшем в качестве технологической базы для фрезерования
шпоночного паза. Для выполнения этой операции заготовку устанавливают в
специальную оправку. Соблюдается принцип совмещения технологической базы с
конструкторской что облегчает выполнение финишных операций и способствует
повышению их точности.
Эскизный вариант маршрута обработки детали (табл.2). Маршрут
включает в себя 8 основных механических операций: операция 101525 и 30 -
токарные в ходе которых происходит как черновая так и чистовая обработка
всех наружных цилиндрических поверхностей; операция 35 - фрезерование лысок
с двух сторон; операция 40 - фрезерование шпоночного паза.
Для выполнения каждой механической операции по справочникам [11 [25] и
[5] предварительно подобраны современные наиболее производительные станки
отечественного производства. Подробный технологический маршрут изложен на
КТП (см. приложение I).
Укрупненный технологический маршрут изготовления шестерни
№ Содержание Эскиз базирование примечания Оборудование
Предварительна[pic] Токарно-револьве
я токарная рный полуавтомат
Термообработка Термический цех
Чистовая См. эскиз к операции №15 Токарно-револьве
токарная рный полуавтомат
Чистовая См. эскиз к операции №20 Токарно-револьве
Фрезерование [pic] Вертикально-фрез
лыски с двух ерный станок
канавки ерный станок
Технологическая токарная операция.
Обработку поверхности выполняем в два этапа: сначала черновая обработка а
затем чистовая. При этом будет достигнута необходимая точность
соответствующая 8 квалитету и шероховатость поверхностей в пределах Ra
С учетом серийности производства деталей операцию можно выполнить на
токарно-револьверный полуавтомат 1К341.
На позиции 1 заготовка устанавливается в трехкулачковый патрон и
упирают в торец базируясь по поверхностям 14 и 12 (см. рис.2).
Далее производят точение. Инструмент: токарный проходной резец ГОСТ 18869-
и отрезной резец ГОСТ 18874-73.
Рис. 2. Базирование заготовки на токарной операции (поз.1).
После обработки детали на позиции 1 производится вынимание ее из патрона и
переход детали на 2 позицию. На второй позиции деталь закрепляется в трех
кулачковом патроне и упирается в торец базируясь по поверхностям 8 и 19
Рис. 3. Базирование заготовки на токарной операции (поз.2).
Такая обработка цилиндрических поверхностей данным методом обеспечивает
максимальную производительность при выбранной серийности производства.
Припуски на обработку.
Табл. 4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам
на обработку поверхности ( 20h6 вала
ТехнологическЭлемент РасчетнРасчетнДопускПредельный Предельные
ие переходы припуска мм ый ый ( мкмразмер мм значения
обработки припускразмер припусков
поверхности ( 2zmin dp мм мкм
Технологический маршрут обработки поверхности ( 20 состоит из
обтачивания предварительного и окончательного. Обтачивание производится в
Записываем технологический маршрут обработки в расчетную табл.4. В
таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому
технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном
случае обработка ведется в центрах погрешность установки в радиальном
направлении равна нулю что имеет значение для рассчитываемого размера. В
этом случае эта величина исключается из основной формулы для расчета
минимального припуска и соответствующую графу можно не включать в
Суммарное отклонение
[p (кор=(к [pic][pic]
Допуск на поверхности используемые в качестве базовых на фрезерно-
центровальной операции
Остаточное пространственное отклонение:
после предварительного обтачивания (1 =006 1360=81 мкм;
после окончательного обтачивания (2=004 1360=54 мкм;
Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь основной
Минимальный припуск:
под предварительное обтачивание
под окончательное обтачивание
zmin2 =2(30 + 30 + 81) = 2(141 мкм.
Производим расчет по остальным графам таблицы.
Составим схему расположения припусков и допусков.(см. рис. 2)
Определим общий номинальный припуск:
Номинальный диаметр вала заготовки:
Следовательно на чертеже заготовки будет диаметр [pic].
Режим обработки силы и моменты сил резания.
Необходимо установить режим обработки рассчитать силы резания и
необходимую мощность станка для выполнения операций 10 и 15. Операции 10
- токарные. Выполняются на токарно-револьверном полуавтомате 1К341. На
первой позиции резец обрабатывает цилиндрические поверхности с диаметрами
мм 20мм 28мм и 42 мм при непосредственном вращении заготовки. Затем
заготовку переворачивают и обрабатывают оставшиеся цилиндрические
Схема резания показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема технологической наладки станка.
Оставим для чистовой обработки 03 мм. Тогда глубина резания
рассчитывается t = (Dзаг - Dдет)2 - 03 = (25 - 20)2 - 03 = 22 мм.
Подачу примем по [ 3 с. 268табл.14] S=0.3 ммоб( соответствует одной из
ступеней по паспортным данным станка).
При токарной обработке скорость резания рассчитывается по формуле (ммин)
где Cv-коэффициент скорости резания и xv yv m - показатели степеней
принимают по [ 3 с. 269табл.17] равными Cv=350
Kv- коэффициент учитывающий конкретные условия резания:
Kv=KMv·Knv·Kиv·Kφv·Krv
KMv- коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала [ 3 c.
Knv-коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки [ 3 c.
3табл.5] Knv=0.8 (для поковки).
Kиv- коэффициент учитывающий влияние инструментального материала [3 c.
1 табл.6] Kиv=1 ( для Т15К6).
Kφv и Krv- коэффициенты учитывающие параметры резца [3 c. 271 табл.18]
Kφv=1 и Krv=1 (для φ=450 и r=0.5).
С учетом всех значений величина
TM- стойкость инструмента в многоинструментальной наладке.
где Т-стойкость до затупления в одноинструментальной наладке Т=60 мин а
KTM- коэффициент многоинструментальности [3 c. 264 табл.7] KTM=1
Тогда скорость резания при предварительной обработке равна:
а частота вращения шпинделя
Примем по паспорту станка ближайшую меньшую частоту вращения n=2500 мин-1
при этом действительная скорость резания
Тангенциальная составляющая сил резания Pz (Н) при точении [3 с. 271]
где Сpz - коэффициент сил резания и показатели степени по [3 с. 273 табл.
]: Сpz = 300 Kp - поправочный коэффициент
С учетом значений первичных коэффициентов [3 с. 265 табл. 910 с. 273
Pz = [pic] = 2520 Н.
По той же формуле но с другими значениями коэффициента Cp и показателей
степеней рассчитаем радиальную составляющую силы резания т.к. сила Px при
точении незначительна то мы ее не берем во внимание.
Эффективная мощность при точении [3 с. 271]
Ne = [pic]=[pic]= 808 кВт.
Мощность главного привода станка 1365 - N = 13 кВт; с учетом потерь
(к.п.д. передач ((089) получается 1157 кВт т.е. недогрузка.
Следовательно с технологической стороны станок мод. 1К341 соответствует
требованиям рационального выполнения токарной операции.
Точностные размеры технологических процессов.
Проверим обеспечивается ли точность размера ( 20h6-0013 на операции 10.
После токарной обработки диаметр должен находиться в пределах (2061-0300.
Условия обработки см. в предыдущих пунктах.
Условие обработки без брака - ((Td (Td = 0300 - допуск на выполняемый
Суммарная погрешность обработки мкм:
где (у - погрешность связанная с деформациями технологической системы
мкм. Для принятой схемы обработки (у возникает из-за взаимных отжатий
резцов с суппортом и заготовки. По [2 с. 29 табл. 11] жесткость в этом
направлении для станков типа 1К341 J = 2740110 = 25 Нмкм. При суммарной
составляющей силы резания Py = 1242 Н (см. выше).
(у = Py J = 1242 25 = 50 мкм.
(Н - погрешность установки станка на размер для обработки цилиндрических
поверхностей мкм [2 с. 70].
Коэффициенты Kp = 12 и КИ = 1 учитывают отклонение закона распределения
элементарных величин (р и (И от нормального. (р - погрешность
регулирования. При настройке станка по лимбу с точностью 001 мм [2 с. 71
табл. 26] (р = 10 мкм; (И - погрешность измерения для размеров до 30 мм и
при возможной точности станка в пределах JT10 - (И = 15 мкм [2 с. 72
(( - погрешность установки. Для принятой схемы обработки технологические
базы заготовки совпадают с измерительными. По этой причине (( отсутствует.
(И - погрешность обработки вызываемая размерным износом инструмента (И =
( Uo ( L 85 мкм [2 с. 73]. В этом выражении L - длина резания м; Uo -
относительный износ резцов мкмкм. При точении партии деталей n = 830 шт
со скоростью V = 11775 ммин и времени обработки каждой заготовки tо =
2 мин (см. табл. 4).
L = n( V( to = 830( 19625( 02 = 22578 м
а величина Uo = 6 мкмкм [2 с. 74 табл. 28]. Тогда (И = 2(6( 22578 1000
(Т - погрешность связанная с температурными деформациями технологической
системы мкм. Величина (Т зависит от режима работы станка и длительности
процесса резания. За время операционного цикла резец и заготовка не
успевают разогреться настолько чтобы существенно изменить свои размеры.
Поэтому принимаем (Т = 0.
(ф - погрешность связанная с геометрическими неточностями станков мкм.
Значение (ф определяем по формуле (ф = [pic]=[pic]= 384 мкм [2 с. 55
табл. 23] где Cm - отклонение в поперечном сечении lm - длина
обрабатываемой поверхности l - длина выдерживаемого размера.
Таким образом суммарная погрешность
( =[pic]= 28401 мкм.
Поскольку технологический допуск на диаметр (2061 Td = 300 мкм то условие
обработки без брака выполняется.
Качество поверхности.
Согласно технологическому процессу цилиндрическая поверхность после
токарной обработки должна иметь шероховатость поверхности Ra = 16 мкм.
Выполним проверку обеспечения требуемой шероховатости.
Величину шероховатости при точении поверхности определяем по формуле [2
где ( - передний угол резца ( = 5 о; ( - радиус закругления режущей кромки
резца ( = 05 мм и S - принятая передача S = 03 ммоб. v-принятая
скорость резания v=19625 ммин. С учетом значений
Ra =7([pic] = 12 мкм.
Таким образом в процессе обработки будет обеспечиваться заданная
шероховатость цилиндрической поверхности детали.
Техническое нормирование.
При токарной обработки поверхности 5 приняты подача S=03 ммоб частота
Основное время обработки поверхности 5 t01= 0055 мин.
Вспомогательное время операции tв на токарно-револьверных полуавтоматах
складывается из времени подвода и отвода инструмента с подводом
инструмента масса детали 1 кг( табл.5.5. [5] на токарно-револьверном
полуавтомате tв=007 мин в учебных целях используя коэффициент
среднесерийного производства для вспомогательного времени k=1.5 tв=0105
Оперативное время обработки с учетом лимитирующего основного
По табл. 5.20 5.21 и 5.22 [5] примем время на техническое обслуживание
станка tт.об=1 мин организационное обслуживание tо.об=07 мин и время
перерывов tд= 0035 мин. С учетом значений штучное время операции
Подготовительно-заключительное время для наладки токарного станка с
установкой заготовки в центрах tпз= 9 мин табл. 6.3 [5].
Штучно калькуляционное время обработки партии n= 830 шт;
tшк=1895+9830=1906 мин.
Зарплата токаря IV разряда за обработку одной детали
где К - минутная ставка станочника (со всеми начислениями) К = 296
копмин - [3 с.429 табл.21]. Часовая норма выработки на операции 15
N=60tш=601895=32 штч.
Коэффициент совмещения основного времени при (t0 =0.179 мин.
Расчеты показывают что для обработки партии заготовок n=830на операции
станок мод. 1К341 будет загружен не полностью (248 ч. из которых почти
час тратится на его наладку техническое и организационное обслуживание.).
Стоимость выполнения операции получается низкой а рациональность схемы
операции - коэффициент совмещения основного времени - хорошая.
Расчет времени выполнения отдельных из оставшихся операций выполним по
приближенным формулам [1 с.146-147 прил.1]. Расчетные значения сводим в
№ Наименование операции Основное (к Штучно-калькул
опера технологическое яционное время
ции время t0 10-3 Тшк=(к t0 мин
Предварительная 017dl=40162 135 0542
токарная обработка по
копиру с одной стороны
Предварительная 017dl=2618 135 0353
токарная обработка с
Чистовая токарная 017dl=40162 135 0542
Чистовая токарная 017dl=2618 135 0353
Фрезерование лыски с 7l=133 151 0201
Фрезерование канавки 6l=138 151 0208
Экономическая оценка технологического процесса.
Определим технологическую себестоимость и сделаем заключение об
экономической целесообразности выполнения операция 15 (предварительная
токарная обработка) на станках мод. 1К341 (вариант 1) и мод.
Технологическая себестоимость складывается из стоимости материала
(заготовки) и себестоимости обработки. Стоимость заготовки для сравниваемых
вариантов одинакова и равна 20 коп. Себестоимость обработки складывается из
зарплаты станочника с начислениями Зс и затратами на содержание и
эксплуатацию оборудования.
По варианту 1 имеем; Зс1= 564 коп; t0п=016 мин и tшк= 1906 мин.
Для определения Зс2 по варианту 2 выполним техническое нормирование.
Будем считать что обработка на станке 1371 ведется с теми же режимами и
таким же режущим инструментом как и на станке 1К341. Приняв длительность
обработки на каждой позиции равной наибольшему неперекрываемому основному
времени и с учетом последовательности выполнения переходов определим
основное время операции:
t02=[pic]t0i= 006 мин.
Расчет вспомогательного (tв ) и подготовительно заключительного (tпоз)
времени выполним сложением составляющих элементов (табл.4).
Таблица 4 Расчёт вспомогательного и подготовительно-заключительного времени
Содержание вспомогательных Кол-во Время мин Сведения по [5]
Взять заготовку 1 008 008 Табл. 5.3 с198
установить закрепить
открепить деталь отложить
Переустановит заготовку в 1 010 010 Табл. 5.8 с202
Включить и выключить 2 001 002 Табл. 5.8 с202
движение суппорта и подачу
Повернуть револьверную 3 0015 0045 Табл. 5.8 с202
головку в следующую позицию
Подвести инструмент к 3 002 006 Табл. 5.8 с202
Отвести инструмент в 3 02 06 Табл. 5.8 с202
Время измерения при 10% 01 02 002 Табл. 514 с.
контроле партии деталей 208
Вспомогательное время tв=093 мин
Установка резцов на 4 2 8 Табл. 6.3 с.215
многорезцовой державке
Установка упоров 4 1 4
револьверной головки
Получение инструмента 3 7
приспособлений сдача на
Подготовительно-заключительtпз=19 мин
Оперативное время операции
tоп= t0 + tв=006+093=099 мин.
в том числе время работы станка (станкоемкость)
Примем время на техническое обслуживание рабочего места и перерывы 6% tоп
а время организационного обслуживания 4% т.е.
tо об= 004*099=004мин.
Полное штучно-калькуляционное время операции составит
Затраты связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования приходящиеся
на одну деталь определим нормативным методом [3]
где [p К - коэффициент машино-часа по [3 с.429
табл.2] для токарно-револьверных станков К=1; М - минутная стоимость работы
станка принятого за эталон. При трех сменной работе М=0530 копмин [3
тогда Зоб1= [pic] коп
Все показатели технологической себестоимости сведем в таблицу 5.
Наименование показателей Вариант
Модель станка 1К341 1371
Коэффициент машино-часа 1 1
Трудоемкость операции нормо-минут 1906 191
Станкоемкость операции станко-минут 076 079
Разряд станочника IV
Зарплата станочника коп 564 565
Затраты на содержание и эксплуатацию 0408 0415
Стоимость заготовки коп 20 20
Технологическая себестоимость коп 25725 26065
Сравнение показателей позволяет заключить что выполнять операцию 10на
станке мод. 1К341 целесообразнее. Хотя производительность труда повышается
незначительно но для партии 830это все же является существенным и
технологическая себестоимость обработки оказывается ниже на 3%.
Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии
машиностроения: Уч.пособие для вузов. - Мн.: Вышэйшая школа 1983.
Справочник технолога машиностроителя. Т.1 Под ред. А.Г. Косиловой
и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение 1986.
Справочник технолога машиностроителя. Т.2 Под ред. А.Г. Косиловой
Картавов С.А. Технология машиностроения. - Киев: Вища школа 1984.
Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для
машиностроительных специальностей вузовА.А. Гусев Е.Р. Ковальчук
И.М. Колесов и др. - М.:Машиностроение 1986.
Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение 1985.

Тех-карта.frw

15.frw

П2.frw

Схема технологической наладки.cdw

Операция 10-токарная
Станок токарно-револьверный мод.1К341
Схема технологической

Вал.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров
Покрытие - Хим. Окс. прм по ГОСТ9.306-85
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

50.frw

40.frw

20.frw

1.frw

Поверхности.frw

Схема наладки станка.frw

Рис2.frw

Заготовка.cdw

Твердость HB 210 235
Штамповка класса точности ст2 ГОСТ 7505-89
Радиусы закругления: наружные -2-5 мм
Окалину снять следы облоя зачистить
Допускаются отклонения свойств поверхностей
от состояния основного материала на глубину
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

10.frw

45.frw

титульник.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Белгородская Государственная Технологическая
Академия Строительных Материалов
«Основы технологии машиностроения»

Курсовик.doc

Описание конструкции детали. 3
Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических баз.
Технологический маршрут. 9
Технологическая токарная операция. 11
Припуски на обработку. 13
Режим обработки силы и моменты сил резания. 15
Точностные размеры технологических процессов. 17
Качество поверхности. 18
Техническое нормирование. 18
Экономическая оценка технологического процесса. 20
Описание конструкции детали.
Деталь - вал ведущий.. Вал-деталь тела вращения. Общие габариты
детали: длина 134 мм максимальный диаметр 42 мм. Вал выполнен ступенчато.
В переходе с диаметра 28 на диаметр 20 сделана канавка шириной 2 мм для
выхода шлифовального круга. Посадочный диаметр 20мм с шероховатостью 16
используется для крепления на нем зубчатого колеса. На этой же
цилиндрической поверхности расположен шпоночный паз 5 x 3 x 23. Базовая
поверхность Б выполнена для опоры подшипников диаметром 35 мм и длиной 20
мм с шероховатостью поверхности равной 08. Посадочная поверхность для
второго подшипника диаметром 15 мм и длиной 13 выполнена так же с
шероховатостью 08. Слева изготовлена двухсторонняя лыска с точностью
обработки 63 которая служит для передачи вращательного движения от вала к
поводку. Габаритные размеры выполнены с точностью ±[pic]. Остальные
поверхности выполнены с шероховатостью 10.
Материалом вала служит сталь 45 ГОСТ 1050-88. Механические свойства см.
Сталь Термообработка (т (в (5 % ( % ан
кгсмм2 кгсмм2 кгс*мсм2
Сталь 45 Нормализация 36 61 16 40 5
Пользуясь условиями классификации отнесем деталь к легким по массе
(М=0757 кг). Далее с учетом годовой программа N=10000 шт.. по табл. I
примем тип производства серийным. Воспользуемся зависимостью n=aN253 и
рассчитаем для условий серийного производства размер партии одновременно
обрабатываемых заготовок предварительно допустив что для бесперебойной
работы сборочного цеха должен быть запас готовых деталей на 21 день тогда
n=aN254 = 2110000254 = 827.
Примем к исполнению для дальнейших расчетов n=830 шт.. Соразмерив
величину n с данными табл. 3 [1] будем считать производство крупносерийным
и именно для условий такого производства в дальнейшем проектировать
технологический процесс.
Принимая во внимание конфигурацию детали и материал сталь 45 ГОСТ 1050-
выбираем метод обработки давлением. Учитывая тип производства
крупносерийный выбираем способ - штамповка на горизонтально-ковочных
машинах (ГКМ). Штамповки получаемые на ГКМ позволяют несколько снизить
объем механической обработки и обеспечить коэффициент использования
материала в пределах (М=07 075. В случае получения заготовок из проката
объем механической обработки резко возрастает а величина (М падает до 04
и ниже. Преимущество штамповки на ГКМ - высокая производительность и
экономное использование металла.
По прил.2 ГОСТ 7505-84 штамповка относится ко 2-й группе сложности.
Припуски на механическую обработку примем по табл. 21 [2 с.138]. С учетом
припусков расчетная масса заготовки составит Мзаг=1082 кг. Допуски на
каждый размер заготовки назначим по табл.23 [2 с.146].
Ориентировочная стоимость заготовки по методике [3 с.31-39] составит
Мз=1082-масса заготовки кг.; Мд=0757-масса готовой детали кг.;
Сотх=27.6-цена 1 т отходов руб табл. 2.7 [3 с.32]. kТ kc kВ kМ
kП -коэффициенты зависящие от класса точности группы сложности массы
марки материала и объема производства kТ=1 для штамповок нормальной
точности по ГОСТ 7505-74 [3 с.37]; kМ=1 - для стали 45 [3 с.37];
kc=0.84 kВ=1.33 - табл. 2.12 [3 с.38]; kП=1 табл. 2.13 [3 с.38];
Стоимость заготовки из проката стали 45 стоимостью [pic]рубкг [4с.30] и
табл. 2.6 [4с.31]-Sзаг=SМ+(Соз
где SМ-затраты на материал заготовки руб; (Соз -технологическая
себестоимость резки проката на штучные заготовки руб.
Длина детали l=134 мм. Оставим минимальный припуск на подрезку торцов по
на сторону и приняв для заготовок прокат (45 определим массу
где (-плотность стали (=782(10-3 кгсм3.
Sзаг=1678(017=029 руб.-превышает стоимость заготовки полученной на ГКМ
даже без (Соз . К тому же (М=МдМз=07571678=045 слишком мал.
Таким образом вариант получения заготовки на ГКМ следует считать наиболее
Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических
Для выполнения задания темы составим эскиз детали (рис.1) на котором все
основные поверхности пронумеруем цифрами. Производства с крупносерийным
выпуском продукции оснащают в основном универсальным оборудованием
приспособлениями и пользуются стандартным инструментом.
Согласно чертежу и техническим требованиям на изготовление детали обработке
подлежат следующие поверхности: торцы вала 1 и 16 наружные цилиндрические
поверхности вала 3 5 8 10 1314 а так же фаски и скругления на
валу2 4 9 11 12 17 шпоночный паз 6 две плоские поверхности 15и 18
а также буртики вала 19 20 21.
Обработку торцев 116 можно производить на специальном фрезерно-
центровальном станке. Обработку шпоночного паза 6 можно осуществлять
фрезерованием. Поверхности 15 18 также можно получить фрезерованием.
Предварительную и окончательную обработку всех других поверхностей можно
производить точением. Таким образом с учетом рассуждений предварительно
имеем следующие схемы (табл. 2).
Способы обработки поверхностей и технологические базы
Номера и Вид механической Номер базовой Примечание
наименование обработки поверхности
6-торцы Фрезерование черновое 8 и 20 С лишением 5
23-центровое Зацентровка 8 и 20 С лишением 5
отверстие степеней свободы
-шпоночный паз Фрезерование черновое 8 и 20 С лишением 6
8101314-нарТочение 222316 С лишением 5
ужная пов-ть вала предварительное 22231 степеней свободы
9-шейка базоваяШлифование 1416 С лишением 5
и торец предварительное степеней свободы
18-плоские Фрезерование 51 С лишением 5
поверхности предварительное степеней свободы
21-буртики Фрезерование чистовое 51 С лишением 5
112-скругленияТочение чистовое 1416 С лишением 5
-фаска Точение чистовое 1416 С лишением 5
-фаска Фрезерование чистовое 51 С лишением 6
Технологический маршрут.
После выполнения заготовительных операций производят механическую
обработку в следующей последовательности: первоначально обработка торцевых
отверстий и зацентровка центровые отверстия в дальнейшем используются как
технологические далее осуществляют предварительную токарную обработку
заготовки по всем наружным цилиндрическим поверхностям. Затем производят их
чистовую и окончательную обработку. После этого выполняют обработку
цилиндрической поверхности диаметром 35 мм для получения двух лысок
используемых в дальнейшем в качестве технологической базы для фрезерования
шпоночного паза. Для выполнения этой операции заготовку устанавливают в
специальную оправку. Соблюдается принцип совмещения технологической базы с
конструкторской что облегчает выполнение финишных операций и способствует
повышению их точности.
Эскизный вариант маршрута обработки детали (табл.2). Маршрут
включает в себя 8 основных механических операций: операция 10 - фрезерно-
центровальная; операции 152030 и 35 - токарные в ходе которых происходит
как черновая так и чистовая обработка всех наружных цилиндрических
поверхностей; операции 3575 и 80 - шлифование (происходит окончательная
обработка базовых поверхностей (шейки и торца); операция 45 - сверлильная
(схема обработки - одноместная много инструментальная) операция 60 -
зубострогальная обеспечивает необходимую точность при максимальной
производительности и т.д. Заканчивают обработку шлифованием зубьев шестерни
Для выполнения каждой механической операции по справочникам [11 [25] и
[5] предварительно подобраны современные наиболее производительные станки
отечественного производства. Подробный технологический маршрут изложен на
КТП (см. приложение I).
Укрупненный технологический маршрут изготовления шестерни
№ Содержание Эскиз базирование примечания Оборудование
Фрезерование [pic] Фрезерно-центров
торцов и альный станок
Предварительна[pic] Токарно-револьве
я токарная рный полуавтомат
Термообработка Термический цех
Чистовая См. эскиз к операции №15 Токарно-револьве
токарная рный полуавтомат
Чистовая См. эскиз к операции №20 Токарно-револьве
Фрезерование [pic] Вертикально-фрез
лыски с одной ерный станок
канавки ерный станок
Технологическая токарная операция.
Обработку поверхности выполняем в два этапа: сначала черновая обработка а
затем чистовая. При этом будет достигнута необходимая точность
соответствующая 8 квалитету и шероховатость поверхностей в пределах Ra
С учетом серийности производства деталей операцию можно выполнить на
токарно-револьверный полуавтомат 1365.
На позиции 1 заготовка устанавливается в подвижные центра и приводят
в движение при помощи поводка базируясь по поверхностям 13 22 и 23 (см.
Далее производят точение. Инструмент: токарный проходной резец ГОСТ 18869-
и отрезной резец ГОСТ 18874-73.
Рис. 2. Базирование заготовки на токарной операции (поз.1).
После обработки детали на позиции 1 производится снятие ее с центров и
переход детали на 2 позицию. На второй позиции деталь закрепляется в трех
кулачковом патроне и упирается в торец базируясь по поверхностям 8 и 19
Рис. 3. Базирование заготовки на токарной операции (поз.2).
Такая обработка цилиндрических поверхностей данным методом обеспечивает
максимальную производительность при выбранной серийности производства.
Припуски на обработку.
Табл. 4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам
на обработку поверхности ( 20h6 вала
ТехнологическЭлемент РасчетнРасчетнДопускПредельный Предельные
ие переходы припуска мм ый ый ( мкмразмер мм значения
обработки припускразмер припусков
поверхности ( 2zmin dp мм мкм
Технологический маршрут обработки поверхности ( 20 состоит из
обтачивания предварительного и окончательного. Обтачивание производится в
Записываем технологический маршрут обработки в расчетную табл.4. В
таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому
технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном
случае обработка ведется в центрах погрешность установки в радиальном
направлении равна нулю что имеет значение для рассчитываемого размера. В
этом случае эта величина исключается из основной формулы для расчета
минимального припуска и соответствующую графу можно не включать в
Суммарное отклонение
[p (кор=(к [pic][pic]
Допуск на поверхности используемые в качестве базовых на фрезерно-
центровальной операции
Остаточное пространственное отклонение:
после предварительного обтачивания (1 =006 1360=81 мкм;
после окончательного обтачивания (2=004 1360=54 мкм;
Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь основной
Минимальный припуск:
под предварительное обтачивание
под окончательное обтачивание
zmin2 =2(30 + 30 + 81) = 2(141 мкм.
Производим расчет по остальным графам таблицы.
Составим схему расположения припусков и допусков.(см. рис. 2)
Определим общий номинальный припуск:
Номинальный диаметр вала заготовки:
Следовательно на чертеже заготовки будет диаметр [pic].
Режим обработки силы и моменты сил резания.
Необходимо установить режим обработки рассчитать силы резания и
необходимую мощность станка для выполнения операций 15 и 20. Операции 15
- токарные. Выполняются на токарно-револьверном полуавтомате 1365. На
первой позиции резец обрабатывает цилиндрические поверхности с диаметрами
мм 20мм 28мм и 42 мм при непосредственном вращении заготовки. Затем
заготовку переворачивают и обрабатывают оставшиеся цилиндрические
Схема резания показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема технологической наладки станка.
Оставим для чистовой обработки 03 мм. Тогда глубина резания
рассчитывается t = (Dзаг - Dдет)2 - 03 = (25 - 20)2 - 03 = 22 мм.
Подачу примем по [ 3 с. 268табл.14] S=0.3 ммоб( соответствует одной из
ступеней по паспортным данным станка).
При токарной обработке скорость резания рассчитывается по формуле (ммин)
где Cv-коэффициент скорости резания и xv yv m - показатели степеней
принимают по [ 3 с. 269табл.17] равными Cv=350
Kv- коэффициент учитывающий конкретные условия резания:
Kv=KMv·Knv·Kиv·Kφv·Krv
KMv- коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала [ 3 c.
Knv-коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки [ 3 c.
3табл.5] Knv=0.8 (для поковки).
Kиv- коэффициент учитывающий влияние инструментального материала [3 c.
1 табл.6] Kиv=1 ( для Т15К6).
Kφv и Krv- коэффициенты учитывающие параметры резца [3 c. 271 табл.18]
Kφv=1 и Krv=1 (для φ=450 и r=0.5).
С учетом всех значений величина
TM- стойкость инструмента в многоинструментальной наладке.
где Т-стойкость до затупления в одноинструментальной наладке Т=60 мин а
KTM- коэффициент многоинструментальности [3 c. 264 табл.7] KTM=1
Тогда скорость резания при предварительной обработке равна:
а частота вращения шпинделя
Примем по паспорту станка ближайшую меньшую частоту вращения n=2500 мин-1
при этом действительная скорость резания
Тангенциальная составляющая сил резания Pz (Н) при точении [3 с. 271]
где Сpz - коэффициент сил резания и показатели степени по [3 с. 273 табл.
]: Сpz = 300 Kp - поправочный коэффициент
С учетом значений первичных коэффициентов [3 с. 265 табл. 910 с. 273
Pz = [pic] = 2520 Н.
По той же формуле но с другими значениями коэффициента Cp и показателей
степеней рассчитаем радиальную составляющую силы резания т.к. сила Px при
точении незначительна то мы ее не берем во внимание.
Эффективная мощность при точении [3 с. 271]
Ne = [pic]=[pic]= 808 кВт.
Мощность главного привода станка 1365 - N = 13 кВт; с учетом потерь
(к.п.д. передач ((089) получается 1157 кВт т.е. недогрузка.
Следовательно с технологической стороны станок мод. 1365 соответствует
требованиям рационального выполнения токарной операции.
Точностные размеры технологических процессов.
Проверим обеспечивается ли точность размера ( 20h6-0013 на операции 15.
После токарной обработки диаметр должен находиться в пределах (2061-0300.
Условия обработки см. в предыдущих пунктах.
Условие обработки без брака - ((Td (Td = 0300 - допуск на выполняемый
Суммарная погрешность обработки мкм:
где (у - погрешность связанная с деформациями технологической системы
мкм. Для принятой схемы обработки (у возникает из-за взаимных отжатий
резцов с суппортом и заготовки. По [2 с. 29 табл. 11] жесткость в этом
направлении для станков типа 1416 J = 2740110 = 25 Нмкм. При суммарной
составляющей силы резания Py = 1242 Н (см. выше).
(у = Py J = 1242 25 = 50 мкм.
(Н - погрешность установки станка на размер для обработки цилиндрических
поверхностей мкм [2 с. 70].
Коэффициенты Kp = 12 и КИ = 1 учитывают отклонение закона распределения
элементарных величин (р и (И от нормального. (р - погрешность
регулирования. При настройке станка по лимбу с точностью 001 мм [2 с. 71
табл. 26] (р = 10 мкм; (И - погрешность измерения для размеров до 30 мм и
при возможной точности станка в пределах JT10 - (И = 15 мкм [2 с. 72
(( - погрешность установки. Для принятой схемы обработки технологические
базы заготовки совпадают с измерительными. По этой причине (( отсутствует.
(И - погрешность обработки вызываемая размерным износом инструмента (И =
( Uo ( L 85 мкм [2 с. 73]. В этом выражении L - длина резания м; Uo -
относительный износ резцов мкмкм. При точении партии деталей n = 830 шт
со скоростью V = 11775 ммин и времени обработки каждой заготовки tо =
2 мин (см. табл. 4).
L = n( V( to = 830( 19625( 02 = 22578 м
а величина Uo = 6 мкмкм [2 с. 74 табл. 28]. Тогда (И = 2(6( 22578 1000
(Т - погрешность связанная с температурными деформациями технологической
системы мкм. Величина (Т зависит от режима работы станка и длительности
процесса резания. За время операционного цикла резец и заготовка не
успевают разогреться настолько чтобы существенно изменить свои размеры.
Поэтому принимаем (Т = 0.
(ф - погрешность связанная с геометрическими неточностями станков мкм.
Значение (ф определяем по формуле (ф = [pic]=[pic]= 384 мкм [2 с. 55
табл. 23] где Cm - отклонение в поперечном сечении lm - длина
обрабатываемой поверхности l - длина выдерживаемого размера.
Таким образом суммарная погрешность
( =[pic]= 28401 мкм.
Поскольку технологический допуск на диаметр (2061 Td = 300 мкм то условие
обработки без брака выполняется.
Качество поверхности.
Согласно технологическому процессу цилиндрическая поверхность после
токарной обработки должна иметь шероховатость поверхности Ra = 16 мкм.
Выполним проверку обеспечения требуемой шероховатости.
Величину шероховатости при точении поверхности определяем по формуле [2
где ( - передний угол резца ( = 5 о; ( - радиус закругления режущей кромки
резца ( = 05 мм и S - принятая передача S = 03 ммоб. v-принятая
скорость резания v=19625 ммин. С учетом значений
Ra =7([pic] = 12 мкм.
Таким образом в процессе обработки будет обеспечиваться заданная
шероховатость цилиндрической поверхности детали.
Техническое нормирование.
При токарной обработки поверхности 5 приняты подача S=03 ммоб частота
Основное время обработки поверхности 5 t01= 0055 мин.
Вспомогательное время операции tв на токарно-револьверных полуавтоматах
складывается из времени подвода и отвода инструмента с подводом
инструмента масса детали 1 кг( табл.5.5. [5] на токарно-револьверном
полуавтомате tв=007 мин в учебных целях используя коэффициент
среднесерийного производства для вспомогательного времени k=1.5 tв=0105
Оперативное время обработки с учетом лимитирующего основного
По табл. 5.20 5.21 и 5.22 [5] примем время на техническое обслуживание
станка tт.об=1 мин организационное обслуживание tо.об=07 мин и время
перерывов tд= 0035 мин. С учетом значений штучное время операции
Подготовительно-заключительное время для наладки токарного станка с
установкой заготовки в центрах tпз= 9 мин табл. 6.3 [5].
Штучно калькуляционное время обработки партии n= 830 шт;
tшк=1895+9830=1906 мин.
Зарплата токаря IV разряда за обработку одной детали
где К - минутная ставка станочника (со всеми начислениями) К = 296
копмин - [3 с.429 табл.21]. Часовая норма выработки на операции 15
N=60tш=601895=32 штч.
Коэффициент совмещения основного времени при (t0 =0.179 мин.
Расчеты показывают что для обработки партии заготовок n=830на операции
станок мод. 1365 будет загружен не полностью (248 ч. из которых почти
час тратится на его наладку техническое и организационное обслуживание.).
Стоимость выполнения операции получается низкой а рациональность схемы
операции - коэффициент совмещения основного времени - хорошая.
Расчет времени выполнения отдельных из оставшихся операций выполним по
приближенным формулам [1 с.146-147 прил.1]. Расчетные значения сводим в
№ Наименование операции Основное (к Штучно-калькул
опера технологическое яционное время
ции время t0 10-3 Тшк=(к t0 мин
Фрезерование торцов и 4l=8 184 0015
Предварительная 017dl=40162 135 0542
токарная обработка по
копиру с одной стороны
Предварительная 017dl=2618 135 0353
токарная обработка с
Чистовая токарная 017dl=40162 135 0542
Чистовая токарная 017dl=2618 135 0353
Фрезерование лыски с 7l=133 151 0201
Фрезерование канавки 6l=138 151 0208
Экономическая оценка технологического процесса.
Определим технологическую себестоимость и сделаем заключение об
экономической целесообразности выполнения операция 15 (предварительная
токарная обработка) на станках мод. 1365 (вариант 1) и мод.
Технологическая себестоимость складывается из стоимости материала
(заготовки) и себестоимости обработки. Стоимость заготовки для сравниваемых
вариантов одинакова и равна 20 коп. Себестоимость обработки складывается из
зарплаты станочника с начислениями Зс и затратами на содержание и
эксплуатацию оборудования.
По варианту 1 имеем; Зс1= 564 коп; t0п=016 мин и tшк= 1906 мин.
Для определения Зс2 по варианту 2 выполним техническое нормирование.
Будем считать что обработка на станке 1371 ведется с теми же режимами и
таким же режущим инструментом как и на станке 1365. Приняв длительность
обработки на каждой позиции равной наибольшему неперекрываемому основному
времени и с учетом последовательности выполнения переходов определим
основное время операции:
t02=[pic]t0i= 006 мин.
Расчет вспомогательного (tв ) и подготовительно заключительного (tпоз)
времени выполним сложением составляющих элементов (табл.4).
Таблица 4 Расчёт вспомогательного и подготовительно-заключительного времени
Содержание вспомогательных Кол-во Время мин Сведения по [5]
Взять заготовку 1 008 008 Табл. 5.3 с198
установить закрепить
открепить деталь отложить
Переустановит заготовку в 1 010 010 Табл. 5.8 с202
Включить и выключить 2 001 002 Табл. 5.8 с202
движение суппорта и подачу
Повернуть револьверную 3 0015 0045 Табл. 5.8 с202
головку в следующую позицию
Подвести инструмент к 3 002 006 Табл. 5.8 с202
Отвести инструмент в 3 02 06 Табл. 5.8 с202
Время измерения при 10% 01 02 002 Табл. 514 с.
контроле партии деталей 208
Вспомогательное время tв=093 мин
Установка резцов на 4 2 8 Табл. 6.3 с.215
многорезцовой державке
Установка упоров 4 1 4
револьверной головки
Получение инструмента 3 7
приспособлений сдача на
Подготовительно-заключительtпз=19 мин
Оперативное время операции
tоп= t0 + tв=006+093=099 мин.
в том числе время работы станка (станкоемкость)
Примем время на техническое обслуживание рабочего места и перерывы 6% tоп
а время организационного обслуживания 4% т.е.
tо об= 004*099=004мин.
Полное штучно-калькуляционное время операции составит
Затраты связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования приходящиеся
на одну деталь определим нормативным методом [3]
где [p К - коэффициент машино-часа по [3 с.429
табл.2] для токарно-револьверных станков К=1; М - минутная стоимость работы
станка принятого за эталон. При трех сменной работе М=0530 копмин [3
тогда Зоб1= [pic] коп
Все показатели технологической себестоимости сведем в таблицу 5.
Наименование показателей Вариант
Модель станка 1365 1371
Коэффициент машино-часа 1 1
Трудоемкость операции нормо-минут 1906 191
Станкоемкость операции станко-минут 016 079
Разряд станочника IV
Зарплата станочника коп 564 565
Затраты на содержание и эксплуатацию 0085 0415
Стоимость заготовки коп 20 20
Технологическая себестоимость коп 25725 26065
Сравнение показателей позволяет заключить что выполнять операцию 15 на
станке мод. 1365 целесообразнее. Хотя производительность труда повышается
незначительно но для партии 830это все же является существенным и
технологическая себестоимость обработки оказывается ниже на 3%.
Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии
машиностроения: Уч.пособие для вузов. - Мн.: Вышэйшая школа 1983.
Справочник технолога машиностроителя. Т.1 Под ред. А.Г. Косиловой
и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение 1986.
Справочник технолога машиностроителя. Т.2 Под ред. А.Г. Косиловой
Картавов С.А. Технология машиностроения. - Киев: Вища школа 1984.
Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для
машиностроительных специальностей вузовА.А. Гусев Е.Р. Ковальчук
И.М. Колесов и др. - М.:Машиностроение 1986.
Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение 1985.