Технологический процесс изготовления вала

записка.docx

Федеральное агентство железнодорожного транспорта РФ
Московский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Путевые строительные дорожные машины
и робототехнические комплексы»
на курсовую работу по дисциплине:
«Технология машиностроения производство и ремонт
подъемно-транспортных строительных и дорожных машин»
«Технологический процесс изготовления детали»
Анализ технологических требований к конструкции детали
Деталь изготавливается в условиях единичного производства из стали 45 ГОСТ 1050-88 твердостью НВ 280 термообработка- нормализация. Она представляет собой 6-и ступенчатый вал длиной 320 мм. Относится к группе цилиндрических изделий. Внутри вал сплошной. Основное предназначение вала – передавать крутящий момент в редукторе тихоходной ступени.
Рисунок1. Компоновочная схема вала.
– ступень вала под МУВП; 2 – ступень вала под уплотнение; 35 – ступень вала под подшипник ; 4 –
ступень вала под зубчатое колесо; 67 – рабочий торец; 8 – канавка;91011-нерабочие торцы.12- буртик
Первая ступень диаметром 56 мм и длиной 100 мм служит для посадки упругой втулочно-пальцевой муфты обрабатывается с допуском n7 шероховатостью Rа = 08 мкм.
Вторая ступень диаметром 67 мм и длиной 48 мм служит для посадки посадке войлочного уплотнения.
Подбор войлочного уплотнения:
Определим скорость вращения на конце вала: V=*n*d1000=3.14*500*651000=102ммин.
Принимаем: Войлочное уплотнение П(полугрубый шерстный войлок) ГОСТ 6308-71 с радиальным биение 0.06. Поверхность под войлочное уплотнение шлифуем под посадку h9 с шероховатостью Ra=0.8.
Третья ступень диаметром 75 мм и длиной 42 мм служит для посадки подшипника обрабатывается под посадку k6 с шероховатостью Ra=125 мкм.
Четвертая ступень диаметром 80 мм и длиной 70 мм имеет шпоночный паз для посадки зубчатого колеса 7 степени точности и скос в 10 для удобства установки шпонки. Обрабатывается с допуском p6 и шероховатостью Ra = 08 мкм.
Пятая ступень диаметром 75 мм и длиной 42 мм служит для посадки подшипника обрабатывается под посадку k6 с шероховатостью Ra=125 мкм
На пятой ступени под подшипник протачивается канавка 8 при помощи канавочного резца на токарном станке т.к. торец 7 является рабочим. Все остальные торцы являются не рабочими.
На поверхностях 1 и 4 необходимо нарезать шпоночные пазы.
Осевые отверстия на хвостовике не делаются т.к. для МУВП они не требуются.
При изготовлении детали необходимо выдерживать допуски формы и расположения.
Допуск цилиндричности ; (табл.24.2[1])
- для поверхностей 3 и 5 ( 75 к6)
Тo = 05 .19 = 95 мкм. Принимаем Тo = 0010 мм;
-для поверхности 4 (80р6)
Допуск соосности расположения; (табл.22.5[1])
- для поверхностей 3 и 5 (75 k6)
Т = 01 . 25 .4 = 10 мкм.
- для поверхности 4 (80 p6)
При 7 степени кинематической точности передачи для зубчатого колеса с делительным диаметром 320 мм. (по табл. 22.7 [1]) степень точности допуска соосности 7). Т = 60 мкм (табл. 22.6 [9]). Принимаем Т=006 мм.
Допуск перпендикулярности упорного буртика под подшипник
- для шарикоподшипника – степень точности допуска 8 (табл. 22.4 [1]);
Т = 0030 мм (табл. 22.8 [1]);
Допуски параллельности и симметричности шпоночного паза
- зубчатого колеса – 22N9 (-052) tшп.=52 мм.
Т = 05.tшп. (табл. 24.2 [1]);
Т = 05.52 = 26 мкм. Принимаем Т = 0025мм;
Т = 2.tшп (по табл. 24.2 [1]);
Т = 2.52 = 104 мкм. Принимаем Т = 010мм
-хвостовика – 16 N9 (-052) tшп.=43 мм.
Т = 05.43 = 215 мкм. Принимаем Т = 002мм;
Т = 2.43 = 86 мкм. Принимаем Т = 009мм
Где: tшп - допуск ширины шпоночного паза.
Термообработка - нормализация.
Технологическими базами служат центровые отверстия нарезанные на токарном станке в патроне этим достигается выполнение принципа постоянства технологических баз на всех операция технологического процесса.
Выбор вида финишной обработки конструктивных элементов детали
Деталь ступенчатый вал = 320 мм 95h14
- посадочные места под подшипники качения из требований к шероховатости и получения точности размера по квалитету 6 применяется шлифование чистовое;
- посадочное место под зубчатое колесо из требований к шероховатости и получения точности размера по квалитету 6 применяется шлифование чистовое;
- посадочное место под упругую втулочно-пальцевую муфту из требований к шероховатости и получения точности размера по квалитету 7 применяется шлифование чистовое;
- посадочное место под войлочное уплотнение из требований к шероховатости и получения точности размера по квалитету 9 применяется шлифование предварительное;
Шпоночные пазы на рассматриваемом валу получают фрезерованием проточки под посадочное место подшипника канавки галтели фаски получаем точением на токарном станке.
Торцы вала подрезаются «начисто» а обработка не рабочих поверхностей вала – обтачивание черновое.
ступень: 56 Ra 08; финишная обработка — чистовое круглое шлифование. 2 ступень: 67 Rz 125; финишная обработка — чистовое круглое шлифование.
ступень: 75 Rа 125; финишная обработка—чистовое круглое шлифование. 4 ступень: 80 Ra 08; финишная обработка — чистовое круглое шлифование.
ступень: 75 Rа 125; финишная обработка—чистовое круглое шлифование.
ступень: 95 Rz 80; финишная обработка—черновое обтачивание.
Выбор способа установки детали на технологических операциях:
Расчет среднего диаметр производится по следующей формуле:
где: n – число конструктивных элементов;
– диаметр и длина конструктивного элемента;
Коэффициент жесткости находится из следующей формулы:
Т.к. 2К10 то для обработки детали в центрах необходимо выбрать вид и типоразмер центровых отверстий. Выбранное центровое отверстие (рис. 2) является базой для многократного использования.
В соответствии с [2 табл. 23 с. 171] принимаем центровые отверстия тип В10 ГОСТ 14034-74.
Рис. 2. Центровое отверстие
Выбор вида и определение размеров заготовки
Наиболее целесообразный вид заготовки может быть определен на основе учета затрат на ее производство. Выбор вида заготовки определяется по двум критериям:
Коэффициент снижения объёма заготовки
где Vзагпрокат – объём заготовки проката
Vзагпоковка - объём заготовки поковки.
Удельная стоимость единицы объёма заготовки
где - средняя стоимость 1 тонны материала заготовки с учётом последующей обработки. [8].
1 Выбор размеров заготовки из проката
При единичном типе производства выбираем заготовку в виде круглого сортового проката.
При max диаметре детали 95 мм и длине 320 мм диаметр заготовки принимаем равный 100мм [5 Таблица П2].
Из номенклатуры круглого сортового проката выбираем сталь горячекатаную круглую ГОСТ 2590-71 обычной степени точности (В) [5 Таблица П3]. Допуск сотавляет TD=22 мм=2200 мкм что соответствует 16 квалитету. Материал изделия - сталь 45.
z – припуск на торцевую обработку детали при мм z = 5мм [5стр.596табл.6].
Составление укрупнённого маршрута изготовления детали
Отрезать заготовку от проката круглого сечения обычной степени точности мм длиной 344мм.
Заготовку подвергнуть термообработке – нормализации до НВ 230.
Выполнить обработку торцов в размер 320 h14 и сверлить два центровых отверстия В10 ГОСТ 14034-74. За несколько технологических переходов выполнить обработку по формированию контура детали. Точить фаски канавки.
0 Кругло-шлифовальная
Выполнить предварительную и окончательную обработку шеек
Фрезеровать два шпоночных паза окончательно.
Выполнить предварительную и окончательную шлифовальную
обработку шейки вала под уплотнение.
Выполнить контроль детали по условиям чертежа;
Расчёт количества переходов обработки резанием для достижения
заданной точности каждого конструктивного элемента детали
Заготовка: прокат круглый сталь 45
Допуск заготовки Тз=22 мм
Допуск детали Тд=0030 мм
Квалитет заготовки КВз=16
Квалитет детали КВд=7
Число переходов механической обработки:
где уж – коэффициент ужесточения точности:
Допуск детали Тд=0074 мм
Квалитет детали КВд=9
и 5 ступень вала: 75k6
Допуск детали Тд=0019 мм
Квалитет детали КВд=6
ступень вала: 95h14(-087)
Допуск детали Тд=087 мм
Расчёт точности промежуточных размеров заготовки по каждому
конструктивному элементу
Распределение квалитетов в процессе обработки резанием осуществляется с шагом определяемым по убывающей арифметической прогрессии.
Определим точность заготовки по каждой стадии механической обработки для каждой поверхности. Данные сводим в табл. 1.
Назначение квалитетов по стадиям обработки
для поверхностей 1 56n7 : Ra=08 мкм КВз=16;КВд=7; ΔКВ=16-7=9
Черновое обтачивание
Получистовое обтачивание
Предварительное шлифование
Окончательное шлифование
для поверхности 2 67h9 : Rz=125 мкм КВз=16;КВд=9; ΔКВ=7
для поверхности 3 и 5 75k6 и для поверхности 4 80p6: Ra=125 мкм КВз=16;КВд=6; ΔКВ=16-6=10
Окончательное шлифование
для поверхности 4 95h14 (-087) Rz=80 мкм КВз=16; КВд=14; ΔКВ=16-14=2
Расчёт величины промежуточных размеров заготовки по каждому
При выборе припусков на обрабатываемые поверхности будем отталкиваться от принятых в практике примерных процентных отношений между общим припуском и припуском на черновую получистовую чистовую и окончательную обработки выбираемых из таблиц [3].
Исходя из этого условия и анализа требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей для удобства все данные сведём в таблицу. Так как тип производства единичный то припуски по стадиям обработки 2Ziтабл берутся согласно [3 с. 184 табл. 27].Расчёт производим по формулам:
Zi-табличное значение припуска на текущую обработку.
Результат расчёта сводим в таблицу 2. Значение шероховатости для каждого технологического перехода принимаем согласно [2 с. 351 табл. 15].
для поверхностей 1 56n7
Расчёт промежуточных размеров
Характеристика размера
для поверхности 2 67h9
для поверхности 3 и 5 75k6
для поверхности 4 80p6
для поверхности 6 95h14
Минимальный фактический диаметр заготовки составляет dзmin=100 - 2=98мм.
Минимальный расчётный диаметр составляет dзрасч=964 - 2=944 мм.
dзmin=98>dзрасч=944 следовательно заготовка проходит
Составление плана токарной и шлифовальной обработок детали
Токарная обработка детали производится на токарно-винторезном станке 16К20 который имеет следующие характеристики:
- Мощность электродвигателя главного движения: 11кВт.
- Максимальная мощность Nmax=N=07511=825 кВт
- Максимальный диаметр обрабатываемой заготовки 40см;
- Частота вращения шпинделя(22 скорости): 12.5 315 мин-1
Выполним также анализ допустимой глубины резания исходя из ограничения по мощности резания
5 токарно-винторезная.
Установ А (торцевание центрование заготовки).
Установить закрепить снять заготовку.
Подрезать торец «как чисто».
Сверлить центровое отверстие по условиям эскиза.
Установ Б (торцевание центрование заготовки).
Переустановить закрепить снять заготовку.
Подрезать торец справа с соблюдением размера длины детали – 320 мм.
Установ В (черновое обтачивание).
Анализ начинаем с меньшего диаметра.
Следовательно переход невозможен.
Следовательно переход невозможен.
Выполним анализ по мощности – переход за один рабочий ход невозможен.
Значит выполняем технологический переход за три рабочих хода с глубиной 649мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 02 ммоб и выбираем мощность 74 кВт.
Таким образом 2 технологический переход выполним за 3 прохода т.е.
Таким образом 1 технологический переход выполним до 8061 мм.
Следовательно переход возможен
Исходя из ограничений по мощности выбираем глубину резания 25 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 03 ммоб и выбираем мощность 7 кВт.
Таким образом 2 технологический переход выполним до 7558 мм.
Исходя из ограничений по мощности выбираем глубину резания 404 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 05 ммоб и выбираем мощность 71 кВт.
Таким образом 3 технологический переход выполним до 675 мм.
Исходя из ограничений по мощности выбираем глубину резания 545 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 03 ммоб и выбираем мощность 71 кВт.
Таким образом 4 технологический переход выполним до 5661 мм.
Установ Г (черновое обтачивание).
Следовательно переход возможен.
Исходя из ограничений по мощности выбираем глубину резания 25 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 03 ммоб и выбираем мощность 68 кВт.
Таким образом 1 технологический переход выполним до 95 мм.
Выполним анализ по мощности – переход за один рабочий ход невозможен и за 2 так же не возможен из-за нехватки мощности токарного станка 16К20.
Значит выполняем технологический переход за три рабочих хода. Первый рабочий ход с глубиной резания 8 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 02 ммоб и выбираем мощность 74 кВт. Второй и третий рабочий ход выполняем с глубиной резания 571 мм. Согласно [5 Таблица П13] выбираем подачу 02 ммоб и выбираем мощность 61 кВт.
Установ Г (получистовое обтачивание).
Точить получисто в размер 1 на длине 2.
Установ Д (получистовое обтачивание).
Точить получисто в размер 6 на длине 8.
Точить получисто в размер 4 обеспечивая размер 9.
Точить получисто в размер 2 обеспечивая размер 10.
Точить получисто в размер 1 обеспечивая размер 11.
Установ А (шлифование предварительное окончательное).
Переустановить закрепить снять заготовку.
Шлифовать предварительно последовательно в размер 1 на длине 3.
Шлифовать чисто последовательно в размер 2 на длине 3.
Установ Б (шлифование предварительное окончательное).
Шлифовать предварительно последовательно в размер 2 на длине 9
в размер 4 на длине 10 в размер 6 на длине 11.
Шлифовать чисто последовательно в размер 1 на длине 8
в размер 3 на длине 9 в размер 5 на длине 10 в размер 7 на длине 11.
Выбор и расчёт режимов резания
5 токарно-винторезная
Для поверхности 80 скорость резания
где согласно [5 табл. П14] Cv = 420
Т – стойкость резца согласно [4 стр.268] Т = 60 мин;
t – глубина резания t = 649 мм;
s – подача s = 02 ммоб;
Kv – поправочный коэффициент
где Kmv - коэффициент учитывающий материал заготовки согласно [5 табл. П15 П16]
где КГ - коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости согласно [5 табл.П17] КГ = 1;
nv – показатель степени согласно [4 табл.2 стр.262] nv = 1.
Knv – коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания согласно [5 табл.П18] Кnv = 09.
Kuv – коэффициент учитывающий качество материала инструмента согласно [5 табл.П19] Кuv = 1.
Kφv - коэффициент учитывающий главный угол в плане согласно [5 табл.П20] Кφв = 1.
Для поверхностей 75 мм принимаем согласно [5 табл.П18]
t – глубина резания t = 25 мм;
s – подача s = 03 ммоб;
Cv = 350 x = 015 y = 035 m=02 согласно [5 табл. П14]
Для поверхностей 67 мм принимаем согласно [5 табл.П18]
t – глубина резания t = 404 мм;
s – подача s = 05 ммоб;
Для поверхностей 56 мм принимаем согласно [5 табл.П18]
t – глубина резания t = 545 мм;
Для поверхностей 95 мм принимаем согласно [5 табл.П18]
Для поверхности 75 мм глубина резания
Подача согласно [4 табл.14 стр.268]
где Ks - коэффициент корректировки подачи Ks = 045.
Принимаем s = 035 ммоб.
Knv – коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания согласно [5 табл.П18] Кnv = 1.
Kφv - коэффициент учитывающий главный угол в плане согласно [5 табл.П20] Кφв = 07.
Принимаем согласно [5 табл. П14] Cv = 350 x = 015 y = 035 m=02.
Для поверхности 80 мм глубина резания
Для поверхности 67 мм глубина резания
Для поверхности 56 мм глубина резания
Расчёт режимов шлифования выполним исходя из характеристик шлифовального станка 3Б151:
Наибольший диаметр и длина шлифуемой поверхности – 180х630(800) мм;
Диаметр и толщина шлифовального круга – 600мм и 63мм;
Частота вращения детали – 63 400 обмин (регулирование бесступенчатое);
Скорость продольного перемещения рабочего стола - 01 6 ммин (регулирование бесступенчатое);
Поперечная подача шлифовального круга – 00025 005 мм за 1 ход рабочего стола с шагом 00025 мм;
Непрерывная подача при врезном шлифовании – 01 2 мммин;
Мощность электродвигателя привода шлифовального круга – 7кВт.
Предварительное шлифование.
Для поверхности 56118 согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Скорость вращения шлифовального круга Vшл.кр. = 30мс;
Скорость вращения заготовки Vзаг = 12ммин;
Подача шлифовального круга
s = (03 07)Вшл.кр. = (03 07)·63=189 441 ммоб. Принимаем s = 20 ммоб;
Так как за один проход снимается только мм то необходимое число рабочих ходов шлифовального круга:
Частота вращения заготовки
Частота вращения шлифовального круга
Для поверхности 75085 согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Для поверхности 80111 согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Окончательное шлифование.
Для поверхности 56согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Скорость вращения заготовки Vзаг = 15ммин;
s = (03 07)Вшл.кр. = (02 04)·63=126 252 ммоб. Принимаем s = 14 ммоб;
Для поверхности 75025согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Для поверхности 80 051согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:
Для поверхности 67 согласно [4 табл.55 стр.301] назначаем следующий режим шлифования:

4. 015 Установ Б.dwg

Подрезать торец справа с соблюдением размера 1.
Сверлить центровое отверстие по условиям эскиза.
Отверстие центровое B10
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14
Установ Б (торцевание
центрование заготовки).
5 Токарно-винторезная

8. 015 Установ Д(получист.).dwg

Точить получисто в размер 6 на длине 8.
Точить получисто в размер 4
обеспечивая размер 9.
Точить получисто в размер 2
обеспечивая размер 10.
Точить получисто в размер 1
обеспечивая размер 11.
Снять фаски 3 5 и 7.
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 :
5 Токарно-винторезная
Установ Д (получистовое обтачивание)

3. 015 Установ А.dwg

Отверстие центровое B10
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14
Подрезать торец "как чисто".
Сверлить центровое отверстие по условиям эскиза.
Установ А (торцевание
центрование заготовки).
5 Токарно-винторезная

1. вал-задание.dwg

6. 015 Установ Г (черн.).dwg

Точить начерно за три рабочих хода
в размер 1 на длине 3.
Точить начерно в размер 2 на длине 4.
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 :
Установ Г (черновое обтачивание).

2. 005 Заготовительная.dwg

Отрезать заготовку по условиям эскиза.
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14

7. 015 Установ Г (получист.)..dwg

Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 :
Точить получисто в размер 1 обеспечивая размер 2.
5 Токарно-винторезная
Установ Г (получистовое обтачивание)

10. 025 Установ Б шлифование.dwg

Шлифовать предварительно последовательно в размер 2 на длине 9
в размер 4 на длине 10
в размер 6 на длине 11
Шлифовать чисто последовательно в размер 1 на длине 8
в размер 3 на длине 9
в размер 5 на длине 10
в размер 7 на длине 11
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14
Установ Б (шлифование предварительное
5 Круглошлифовальная

9. 025 Установ А шлифование.dwg

Шлифовать предварительно последовательно в размер 1 на длине 3.
Шлифовать чисто последовательно в размер 2 на длине 3
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14
5 Круглошлифовальная
Установ А (шлифование предварительное

5. 015 Установ В (черн.).dwg

Точить начерно в размер 1 на длине 8 за три прохода .
Точить начерно в размер 2 на длине 7.
Точить начерно в размер 3 на длине 6.
Точить начерно в размер 4 на длине 5.
Установ В (черновое обтачивание).
Размер обеспечивается инструментом.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1 : H14