Разработка технологических процессов изготовления и ремонта вала-шестерни

Обработка.dwg

Фрезерно-центровальная
Фрезеровать 60 зубьев
Фрезеровать в размер
РКЦ-14.32.16.00.001 Д1

Ремонт.dwg

Вибродуговая наплавка
Фрезеровать паз шириной 10 мм
Наплавка в среде СО2 поверхности
Эскизы востановления
РКЦ-14.32.16.00.001 Д2

вал шестерня.dwg

Твердость не менее HB 190 220
* Размер обеспеч. инстр.
Остальные технические требования по СТБ 1014-94
Сталь 20Л ГОСТ 1050-88

вал-шестерня заготовка.dwg

Технические требования
Неуказанные литейные радиусы R1 3 мм
Неуказанные уклоны 2 5
Остальные технические требования по СТБ 1014-95
Заготовка вал-шестерни
Сталь 20Л ГОСТ 1055-88

ПЗ.docx

1 Технология изготовления
1 Анализ назначения и технологичности детали
Вал - шестерня служит для передачи крутящего момента. Она должна отвечать требованиям по прочности и сопротивлению усталостным напряжениям.
При производстве данной детали необходимо выполнять строгие технологические требования. Ответственной частью вала будут как внутренние так и внешние поверхности которые обладают достаточно малой шероховатостью. Деталь данного типа является ответственной частью сборки и должна выполняться квалифицированными и ответственными рабочими.
Рабочий чертёж детали представлен в графической части курсовой работы.
Химический состав Стали 20Л приведен ниже по ГОСТ 1050-74
Таблица 1.1 – Химический состав стали 20Л
Мышьяк (As) не более
Никель (Ni) не более
предел текучести т = 300 МПа;
предел прочности в = 410 МПа;
ударная вязкость aн = 163 кДжм2;
относительное удлинение при растяжении 5 = 25 %;
относительное сужение при растяжении = 55 %;
твёрдость поверхности горячекатаного прутка HB 219;
твёрдость поверхности отожжённого прутка HB 178;
стоимость одной тонны проката 10 250 мм - 185 136.
Рисунок 1.1 – Вал – шестерня
Метод выполнения заготовки для детали определяется назначением и конструкцией детали материалом техническими требованиями масштабом и серийностью выпуска а также экономичностью изготовления.
Деталь изготавливается из Стали 20Л литьем. В остальном деталь достаточно технологична допускает применение высокопроизводительных режимов обработки имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Поверхности вращения могут быть обработаны на многошпиндельных станках.
2. Выбор заготовки.
Изготовление любой детали начинается с заготовки которая с помощью механической пластической термической химической и (или) иной обработки доводится до формы размеров и качества готовой детали заданных конструктором.
Расчёт себестоимости для конкретных способов получения заготовок предполагая что чистовая механическая обработка для всех вариантов одинакова можно осуществлять по следующим зависимостям:
) заготовка из проката:
где mпр - масса заготовки из проката кг (mпр = m1пр - масса одного погонного метра проката данного профиля) mпр = 5 кг;
Ц1пр - цена 1 кг проката Ц1пр=0 21;
B - минутная зарплата рабочих производящих черновую механическую обработку заготовок (B 002 004 мин);
Tшк1 - штучно-калькуляционное время черновой обработки детали которое ориентировочно определяется по формуле
Tшкi = 001 l0 k мин (1.2)
где k - количество прохождения инструмента
Tшк = 15+054+017+146+0.66+0.22 = 455 мин;
q - накладные расходы механического цеха в % к основной зарплате (100 200 %) q=120%;
где mот - масса отливки кг (на 5 15 % больше массы готовой детали) mот = 41кг;
Ц1м - цена 1 кг жидкого металла Ц1м = 0170 ;
Cл - стоимость литейных работ (Cл = 0008×mот) Cл=0008×4975=0398 ;
qл - накладные расходы литейного цеха qл =90 %;
Cмод - стоимость модели (Cмод = mот ) Cмод=4975 ;
nмод - количество заготовок изготавливаемых одной моделью nмод=10000;
q - накладные расходы механического цеха в % к основной зарплате q =120 %
Tшк = 076+017+034+073+0.22 = 222 мин;
3 Выбор маршрута механической обработки
Рисунок 1.2 - Заготовка вала
Таблица 1.2 – Маршрут обработки детали
Наименование операции и перехода
Фрезерно-центровальная
Фрезеровать торцы 41мм в размер L=150 мм;
Сверлить центровые отверстия 5 мм L=8 мм.
Фрезерно-центровальный полуавтомат 2Г942.08
Обточить с 60 мм до 54 мм; L=77 мм;
Подрезать торец ø 54 до ø 41 мм в размер 27 мм;
Обточить с 41мм до 355 мм L=17 мм;
Снять фаску 2×45º на 355 мм;
Снять фаску 2×45º на 55 мм;
Подрезать торец ø 54 до ø 41 мм в размер 74 мм;
Обточить с 41мм до 37 мм L=66 мм;
Обточить с 37мм до 355 мм L=22 мм;
Токарно-винторезный универсальный станок 16Л20.
Привод 2-х кулачковый патрон.
Продолжение таблицы 1.2
Фрезеровать паз шириной b=10 мм глубиной h=5 мм на длине 40 мм.
Станок вертикально-фрезерный 6Р-11
Фрезеровать 25 зубьев m = 2 на 54 на длине L= 50 мм
Закалка ТВЧ зубьев на глубину 14 17 мм до 45 48 HRC
Закалка ТВЧ 37 на глубину 18..24мм HRC 50..54 в воде
Шлифовать с 355мм до 35 k6 мм L=17 мм;
Шлифовать с 355 мм до 35 k6 мм L=22 мм;
Полуавтомат кругло-шлифовальный
Привод : поводковый патрон. Закрепить в центрах.
Для механической обработки детали имеет место еще один маршрут.
Он указан в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Маршрут обработки детали (второй вариант)
Подрезать торец 60мм t=25мм;
Сверлить центровые отверстия 5 мм L=8 мм;
Подрезать торец ø 54 до ø 41 мм в размер 765 мм;
Обточить с 41мм до 37 мм L=685 мм;
Обточить с 37мм до 355 мм L=245 мм;
Подрезать торец ø 355 в размер 74 мм;
Окончание таблицы 1.3
При анализе двух маршрутов механической обработки детали видно что во втором варианте операций совершено меньше соответственно идет большая загрузка токарной работы. Для более равномерного распределения технологического процесса мы будем брать в расчет маршрут указанный в табл.1.2.
4 Расчет и назначение припусков
На основании выбранного технологического маршрута обработки детали и способа получения заготовки производим расчёт припусков на механическую обработку.
При обработке цилиндрической поверхности минимальный припуск для каждого i-го перехода можно оценить
i - погрешность установки заготовки на данной операции мм.
Минимальный припуск под растачивание:
Минимальный припуск под чистовое шлифование
Расчетный размер dp обтачивается начиная с конечного размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:
На остальные обрабатываемые поверхности припуски и допуски выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55).
5 Расчёт режимов резания
Исходными данными для этого являются принятый маршрут механической обработки детали и назначенные припуски для каждого перехода что соответствует глубинам резания ti .
Мы принимаем материал лезвия инструмента Твёрдосплавная пластина Т15К6 период стойкости которой равен Т=120 мин.
Операция 005 Фрезерно-центровальная
Фрезеровать торцы 41 в размер 150 мм.
Определим скорость фрезерования:
=500; Т=120 мин; t=25 мм; s=05ммоб; m=03; y=035.
где коэффициент скорости резания;
Т – период стойкости инструмента мин;
t – глубина резания мм;
s – подача инструмента ммоб;
mxy – показатели степеней.
Частота вращения шпинделя станка:
где d – диаметр фрезы мм.
Принимаем по паспорту станка n=960 мин400 мммин.
Фактическая скорость фрезерования:
где D – диаметр фрезы мм.
Фактическая подача на зуб фрезы:
где z – число зубьев фрезы.
Основное время определяется по формуле:
где длина обрабатываемой поверхностимм;
величина перебега мм;
минутная подача мммин.
Штучно-калькуляционное время рассчитаем по формуле:
где вспомогательное время мин;
время на обслуживание станка мин;
время на физические надобности рабочего мин.
Сверлить центровочные отверстия 5 мм на L = 8 мм.
Определим скорость сверления по формуле 1.5:
=100; Т=120 мин; t=4мм; s=1 ммоб ; m=02; y=05.
Частота вращения сверла рассчитаем по формуле:
где d – диаметр сверла мм.
Принимаем n=1400 мин-1.
Фактическая скорость сверления:
где D – диаметр сверла мм.
Основное время сверления определим по формуле:
Операция 010 Токарная
Обточить с 60 мм до 54 мм t=3 мм L=77 мм (за 2 прохода).
Определяем скорость резания v ммин по формуле 1.5:
=300; Т=120 мин; t=3; s=03 ммоб; m=025; y=03.
После оценки v произведем вычисление проекций силы резания по координатным осям Н:
где Fz Fy Fx - проекции силы резания соответственно на ось Z - окружная
составляющая Y - нормальная X - осевая;
t - глубина резания мм;
v - скорость резания ммин;
xi yi ni - показатели степеней.
При чистовом точении:
Определим крутящий момент при резании Нм
Определим мощность резания N кВт:
где = 314 - число Пифагора;
n - частота вращения шпинделя станка мин-1.
Частота вращения шпинделя станка найдем по формуле 1.6:
По паспортным параметрам станка принимаем n=450 мин-1.
Определим основное время (мин) и штучно-калькуляционное (мин) по формуле 1.9 и 1.10:
Подрезать торец 54 мм до 41 мм t=24 мм
В зависимости от вида обработки назначим подачу инструмента s .В нашем случаи s=07ммоб.
Затем определяется скорость резания v ммин.
Cv=300; Т=120 мин; t=2.4 мм; s=07 ммоб m=025; y=03.
После оценки v произведем вычисление проекций силы резания по координатным осям Н
Определим крутящий момент при резании Mк Нм
Определим мощность резания N кВт
Принимаем частоту вращения шпинделя станка n=540 мин-1
Определим основное время Tо (мин) и штучно-калькуляционное Tшк (мин) для каждой операции. Общая зависимость для основного времени
k - количество проходов инструмента;
n - частота вращения шпинделя станка (мин-1) или число двойных ходов в минуту для станков с прямолинейным движением;
Обточить наружный диаметр 41 мм до 355 мм на L=17 мм
В зависимости от вида обработки назначим подачу инструмента s .В нашем случаи s=1ммоб.
Затем определяется скорость резания v ммин. по формуле 1.5
Cv=300; Т=120 мин; t=3мм; s=1ммоб m=025; y=03.
После оценки v произведем вычисление проекций силы резания по координатным осям Н по формуле 1.14:
При черновом точении:
Определим крутящий момент при резании Mк Нм по формуле 1.15
Определим мощность резания N кВт по формуле 1.16:
По паспортным параметрам станка принимаем n=800 мин-1.
Оперативное время принимаем t0 = 03 мин.
Определим основное время Tо (мин) и штучно-калькуляционное Tшк (мин) для каждой операции.
Обточить наружный диаметр 41 мм до 37 мм на L=66 мм
Cv=300; Т=120 мин; t=2 мм; s=1ммоб m=025; y=03.
По паспортным параметрам станка принимаем n=630 мин-1.
Определим основное время (мин) и штучно-калькуляционное (мин) по формуле 1.9 и 1.10. :
Обточить наружный диаметр 37 мм до 355 мм на L=22 мм
Cv=300; Т=120 мин; t=1 мм; s= 0.7 ммоб m=025; y=03.
Определим мощность резания N кВт по формуле 1.15 и 1.16:
Снять фаски 2x45 на 355 и 55
Операция 015 Фрезерная
Фрезеровать шпоночный паз шириной b=10 мм глубиной 5 мм на длине 40 мм.
Определяем скорость резания v ммин по формуле 1.5 :
=500; Т=120 мин; t=5мм; s=15 ммоб; m=03; y=035.
Частота вращения шпинделя по формуле 1.6. :
Принимаем по паспорту станка n=2000 мин=400мммин.
Фактическая скорость фрезерования по формуле 1.7:
Фактическая подача фрезы по формуле 1.8:
Операция 020 «Зубофрезерная»
Фрезеровать 25 зубьев m=2 на 54 на длине 50мм.
Стойкость зуборезного инструмента T=480мин.
Определяем скорость резания и необходимую мощность при нарезании зубьев дисковой модульной фрезой с модулем m = 6 мм
где T - стойкость инструмента мин.;
S - подача на один оборот детали (или на 1 двойной ход инструмента
где S - осевая подача фрезы;
Du - диаметр фрезы мм;
Частота вращения фрезы определяется после определения скорости резания
где Dи - диаметр инструмента наружный мм.
По паспортным данным станка принимаем n=60 обмин.
Уточняем значение скорости
Основное время Т0 при нарезании зубьев дисковыми модульными фрезами на горизонтально-фрезерных станках
k - количество заходов фрезы;
S - подача на 1 оборот инструмента мм.
Штучно-калькуляционное время для каждой операции вычисляется как сумма по формулам:
Tшк = Tо + Tв + Tоб + Tф
Tв = (001 02) Tо=02*14=29мин;
Tоб=(1-6)% Tо=005*14=07 мин;
Tф=(4-8)%( Tо + Tв)=005*(14+56)=168 мин;
Tшк =14+29+07+168=1928 мин.
Операция 025 Термическая
Закалка ТВЧ зубьев на глубину 14 17 мм до 45 48 HRC.
Закалка ТВЧ 37 на глубину 18..24мм HRC 50..54 в воде.
Операция 030 Шлифовальная
Шлифовать с 355 мм до 35h6 мм
Скорость шлифовального круга определяется по формуле:
где диаметр шлифовального круга мм;
частота вращения шлифовального круга.
Скорость вращательного движения детали 25 ммин.
Определяем частоту вращения детали соответствующая этой скорости по формуле:
где диаметр обрабатываемой поверхности мм.
Частота вращения определяется по паспортным данным станка n=100 мин-1
Минутная радиальная подача круга (мммин) при черновом шлифовании:
для закаленной стали.
Основное время при шлифовании определяется по формуле :
где глубина резания мм
Sпоп поперечная подача ммоб. Sпоп =(0003..001) ммоб.
Вычислим основное время:
Шлифовать с 355 до 35к6 на длине L=22 мм.
Скорость шлифовального круга определяется по формуле 1.20:
Определяем частоту вращения детали соответствующая этой скорости по формуле 1.21:
Минутная радиальная подача круга (мммин) при черновом шлифовании по формуле 1.22:
Основное время при шлифовании определяется по формуле 1.23:
6 Выбор оборудования и уточнение режимов резания
Основным критерием при выборе оборудования является номинальная мощность привода станка Nпр которая должна на 5 10 % превышать вычисленную мощность резания N а также габариты заготовки то есть возможность установки её на данном станке. Вторым требованием к оборудованию является способность обеспечить необходимые или близкие параметры режимов резания - частоту вращения шпинделя n подачу s и т.д. При этом надо учитывать что передаточные числа коробок скоростей современных станков выбраны по закону геометрической прогрессии то есть
nma - знаменатель прогрессии (чаще 126 или 141); m - число скоростей. Третий критерий выбора оборудования - его габариты масса и стоимость.
Для изготовления детали используем следующие станки:
-Фрезерно-центровально-обточной полуавтоматический станок 2Г942.08.
Таблица 1.4 - Характеристики станка 2Г942.08
Максимальный диаметр обработки над станиной мм
Максимальный диаметр обработки над суппортом мм
Максимальный диаметр обрабатываемого прутка мм
Частота вращения шпинделя мин-1
Продолжение таблицы 1.4
Продольная подача ммоб
Мощность электродвигателя кВт и КПД
Габариты длина×ширина мм
- Токарно-винторезный универсальный станок 16Л20
Таблица 1.5 - Характеристики станка 16Л20
Наибольший обрабатываемый диаметр мм
Наибольший ход инструмента мм
Частоты вращения шпинделя nmin nmax обмин
Подачи продольные smin smax ммоб
Мощность главного привода Nпр кВт
- Вертикально-фрезерный консольный универсальный станок 6Р11.
Таблица 1.6 - Характеристики станка 6Р11
Максимальные перемещения стола мм:
Частота вращения фрезы n мин-1
-Зубофрезерный полуавтомат 53А10. На этом станке возможно выполнение таких операций как: фрезерование зубьев и др.
Таблица 1.7 - Характеристики станка 53А10
Максимальный диаметр нарезаемого венца мм
Частоты вращения фрезы nmin nmax
- Полуавтомат кругло-шлифовальный центровой универсальный ВШ-152РВИ.
Таблица 1.8 - Характеристики станка ВШ-152РВИ.
Диаметр изделия устанавливаемого в центрах мм.
Наибольшая длина изделия устанавливаемого в центровых бабках мм.
Скорость вращения шлифовального круга при наружнем шлифовании мс
Пределы частот вращения изделия мин-1
Технология ремонта изделия
1 Анализ возможных дефектов
Изнашивание – это процесс постепенного изменения размеров и формы тела при работе.
Основными дефектами вал-шестерни может:
-износ рабочих поверхностей (146);
-износ шпоночного паза (поверхность 5).
2 Маршрут оборудование и режимы восстановления
Эскиз детали с указанием поверхностей которые могут быть подвержены износу представлен на рисунке 2.1:
Рисунок 2.1- Вал-шестерня.
Таблица 2.1 - Маршрут восстановления поверхности 1:
Наименование дефекта и операции для его устранения
Износ наружной поверхности под подшипник.
Наплавка в среде СО2 поверхности 1 до 40 мм. На длине L=17 мм
Параметры и режимы восстановления:
Окончание таблицы 2.1
-скорость подачи проволоки V=5ммин.
-частота вращения детали n=5 обмин
Обточить с 40 мм до 355 мм L=17 мм;
Токарно-винторезный универсальный станок 16Л20.
Произвести шлифование поверхности 1 до 35k6 мм на длину 17 мм
Таблица 2.2 - Маршрут восстановления поверхности 2:
Износ зубьев шестерни.
Наплавка в среде СО2 поверхности 2 до 54 мм L=50 мм.
Фрезеровать 25 зубьев m = 2 на
Окончание таблицы 2.2
Таблица 2.3 - Маршрут восстановления поверхности 3:
Изгиб и деформация вала.
Нагрузка прикладывается в сторону противоположную деформации в детали. При этом восстанавливаемая деталь находиться в холодном состоянии.
Давление p на деталь при выполнении правки выбирают на 10 15 % больше предела текучести материала т. P=275 МПа.
Таблица 2.4 - Маршрут восстановления поверхности 4:
Износ наружной поверхности под зубчатое колесо.
Наплавка под флюсом поверхности 4 до 40 мм на длине l=45 мм.
-проволока марки МП-50 диаметроом 16мм;
-шаг наплавки t=35 ммоб;
Окончание таблицы 2.4
Обточить с 40мм до 37 мм L=45 мм;
Таблица 2.5 - Маршрут восстановления поверхности 5:
Износ шпоночного паза
Фрезеровать шпоночный паз на 37 мм b=10 мм h=5 мм на длину L=40 мм; зеркально изношенному пазу на 37 .
Станок вертикально-фрезерный МР-73М
Таблица 2.6 - Маршрут восстановления поверхности 6:
Наплавка в среде СО2 поверхности 6 до 40 мм. На длине L=22 мм
Обточить с 40 мм до 355 мм L=22 мм;
Окончание таблицы 2.6
Произвести шлифование поверхности 6 до 35k6 мм. на длину 22 мм
В результате проведенной работы разработан технологический процесс изготовления и ремонта детали «Вал-шестерня» при этом были учтены все существующие рекомендации и выбран наиболее оптимальный вариант технологического процесса который способствует наименьшей себестоимости изготовления детали. При разработке курсового проекта были рассчитаны припуски на обработку заданной поверхности а также режимы резания при растачивании этой поверхности и выбраны оптимальные варианты ремонта детали.
В результате получены практические навыки выбора оптимального варианта процесса изготовление что важно для дальнейшей работы в области конструирования и способствует развитию инженерного подхода к проектированию машин механизмов и отдельных деталей.
Список использованной литературы
Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Мн.: Вышэйшая школа 1983г.
Дипломное проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов В.В. Бабук П.А. Горезко К.П. Забродин и др.Под общ. ред. В.В. Бабука. – Мн.: Выш. Школа 1979г.
Конспект лекций по ТПРМ 2007 г.
Справочник технолога-машиностроителя 1 том. – Под редакцией кандидатов технических наук А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова Москва “Машиностроение” 1986г.
Справочник технолога-машиностроителя 2 том. – Под редакцией кандидатов технических наук А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова Москва “Машиностроение” 1986г.

содержание.docx

Технология изготовление .5
1 Анализ назначения и технологичности детали 5
3 Выбор маршрута механической обработки .. 9
4 Расчет и назначение припусков . ..14
5 Расчёт режимов резания 16
6 Выбор оборудования и уточнение режимов резания 40
Технология ремонта изделия 44
1 Анализ возможных дефектов ..44
2 Маршрут оборудование и режимы восстановления .44
Список литературы .50