Проектирование технологического процесса изготовления валика

Валик ТП.cdw

РИ-сверло центровочное А3
Сверлить центровое отверстие
выдерживая размер 1 Тв=0
РИ-резец 2102-0055 Т15К6 ГОСТ 14952-75
Станок 16К20 - токарь 4 х - 1 1 1 1 9 20
наименование оборудования
Подрезать торец окончательно Тв=0
наименование операции
Подрезать торец предварительно
Обозначение документа
Установить и снять заготовку Тв=0
РИ-резец 2102-0055 Т15К6 ГОСТ 18877-73
ПР-патрон ГОСТ 17200-71
Машина струйного типа
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Средство моющее МС-8
Переустановить заготовку Тв=0
2 пер. 1 ручная 1000 100
Точить канавку на поверхности
выдерживая размеры 4 и 5 Тв=0
ПР-патрон 7100-009 ГОСТ 2675-80; центр А-1-4-H ГОСТ 8742-72
Переустановить заготовку Тв=1
пер. 1 ручная 1000 100
ПР-патрон 7100-009 ГОСТ 2675-80
РИ-резец канавочный соб. изгот.
выдерживая размеры 2 и 3 Тв=0
ГОСТ 3.1404-86 Форма 1

Валик.docx

Инженерный факультет
Кафедра «Ремонт машин»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛИКА»
Краткая характеристика детали. Выбор и определение размеров заготовки .
Выбор технологического маршрута изготовления валика оборудования и технологической оснастки .. .
Выбор режимов резания и нормирование металлорежущих операций
1 Выбор режимов резания и нормирование токарной операции (010)..
2 Выбор режимов резания и нормирование сверлильной операции (015)
3 Выбор режимов резания и нормирование фрезерной операции (020)..
Определение типа производства и расчет потребного числа станков ..
Экономическое обоснование технологического процесса .
Проектирование конструкции приспособления ..
Исследование точности технологического процесса получения размера детали
Курсовой проект по «Технологии сельскохозяйственного машиностроения» представлен на 3 листах графической части и 28 листах пояснительной записки. Графическая часть состоит из чертежа заготовки прихвата –рабочего чертежа прихвата –маршрутных карт технологического процесса изготовления прихвата – А2 (лист 1); сборочного чертежа проектируемого приспособления А1 (лист 2) и гистограммы полигона и кривой распределения действительных размеров детали – А1 (лист 3).
Основными видами заготовок для деталей машин являются: отливки поковки штамповки сортовой прокат и др. Выбор заготовки зависит от материала размеров и формы детали условий ее работы а также масштаба производства.
В данном курсовом проекте рассмотрены стадии изготовления детали – прихват.
Цель курсового проекта заключается в разработке технологического процесса механической обработки валика.
Привести краткую характеристику детали;
Выбрать заготовку технологический маршрут изготовления валика оборудование и технологическую оснастку назначить режимы резания и определить техническую норму времени;
Определить тип производства и рассчитать потребное число станков;
Разработать конструкцию приспособления с механическим зажимом для сверления двух отверстий на детали и провести экономическое обоснование технологического процесса;
Исследовать точность получения размера детали.
Краткая характеристика детали. Выбор и определение размеров заготовки
Валик из стали 45 представляет собой цилиндрическую деталь ступенчатой формы. Наибольший диаметр – 28 мм длина – 130 мм. На участке с наибольшим диаметром имеется радиальное отверстие 5 мм и осевое сквозное отверстие диаметром 8 мм. С одного конца детали нарезаны шлицы на длине 30 мм глубиной 35 мм шириной 4 мм (см. рабочий чертеж). Количество деталей – 10000 штук.
Материалом для изготовления валика является круглый прокат по ГОСТ 2590-71 из стали 45 ГОСТ 1050-88 (НВ = 229 в = 610 МПа).
Максимальный диаметр заготовки – 32 мм общая длина – 130 мм. В соответствии с ГОСТ 7417-75 прокат такого диаметра выпускается с предельными отклонениями: верхнее +04; нижнее – 075. Припуск на черновое подрезание торцов составляет 7 мм; на чистовое – 2 · 06 = 12 мм. Тогда общая длина заготовки должна быть: L = 130 + 7 + 2 · 06 = 1382 мм.
Предельные отклонения по 14 квалитету составляют 12 мм.
Расчетная масса заготовки
где V – объем геометрической фигуры (цилиндра) в которую вписывается форма детали м3;
γ – плотность материала из которого изготовлена деталь кгм3
где R – радиус основания цилиндра м R = 0016 м;
l – длина образующей цилиндра м l = 013 м.
V = 314 · 00162 · 013 = 01 10–3 м3 .
mЗ = 01 10–3 · 7810 = 0781 кг.
Чертеж заготовки см. в графической части.
Выбор технологического маршрута изготовления валика
оборудования и технологической оснастки
Для изготовления валика необходимо выполнить заготовительную (005) токарную (010) сверлильную (015) фрезерную (020) шлифовальную (025) моечную (030) контрольную (035) и при необходимости консервационную (040) операции.
Заготовительная (005) операция заключается в отрезке заготовки.
Токарная (010) операция выполняется на станке 16К20; технологическая оснастка: установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующем патроне – патрон 7100-009 ГОСТ 2675-80; для поддержания свободного конца заготовки применяется задняя бабка и центром станочным вращающимся типа А – центр А-1-4-H ГОСТ 8742-72; крепление сверла производится в сверлильном трехкулачковом патроне – патрон 6-В12 ГОСТ 8522-79; установка сверлильного патрона в пиноль задней бабки осуществляется через переходную конусную втулку – втулка 6100-0227 ГОСТ 13598-85; режущий инструмент – сверло центровочное А2 ГОСТ 14952-75; резец проходной отогнутый правый с пластиной из твердого сплава – резец 2102-0055 Т15К6 ГОСТ 18877-73; резец канавочный R3 R2 – собственного изготовления; средство измерения – штангенциркуль ШЦ-2-160-005 ГОСТ 166-80 [2].
Сверлильная (015) операция выполняется на станке 2Н118; технологическая оснастка: приспособления с механическим зажимом для сверления на торце трех отверстий под резьбу трехкулачковый патрон – патрон 8-В12 ГОСТ 8522-79 переходная конусная втулка – втулка 6100-0027 ГОСТ 13598-85; режущий инструмент – сверло 2300-7194 ГОСТ 886-77; средство измерения – штангенциркуль ШЦ-1-160-01 ГОСТ 166-80 [2].
Фрезерная (010) операция выполняется на станке 6Н82; технологическая оснастка: тиски станочные – тиски 7200-0252 ГОСТ 21168-75; режущий инструмент – фреза 2225-0063 ГОСТ 4675-71. Средство измерения – штангензубомер ШЗР-18 ГОСТ 1643-81 [2].
Шлифовальная (025) операция выполняется на станке 3151. Технологическая оснастка: установка и закрепление заготовки осуществляется в патроне поводковом патрон 7108-0021 ГОСТ 2571-71; режущий инструмент – круг абразивный ПП 80×16×20 25А40НСМ1К8А2кл.35с-1 ГОСТ Р 52781-2007 [2].
Моечная (030) операция проводится для удаления с поверхностей детали стружки и охлаждающе-смазывающих материалов выполняется в моечной машине струйного типа.
Контрольная (035) операция предназначена для выявления точности изготовления детали перед ее установкой в машину или передачей на склад выполняется службой ОТК.
Консервационная (040) операция выполняется для обеспечения сохранности изготовленной детали при ее передаче на склад и заключается в нанесении на поверхности детали консервационной смазки (окунанием с помощью специальных механизмов вручную).
Выбор режимов резания и нормирование металлорежущих
1 Выбор режимов резания и нормирование токарной
Норма времени на любую операцию определяется по формуле [2]:
Тн = То + Тв + Тд + (Тп.з.n)
где То – основное время мин.;
Тв – вспомогательное время мин.;
Тд – дополнительное время мин.;
Тп.з. – подготовительно-заключительное время мин.;
n – количество деталей в партии n = 1 шт.
Подготовительно-заключительное время на операцию Тп.з.= 9 мин. [3]
Переход 1. Установить и снять заготовку.
Переход 2. Подрезать торец предварительно.
Глубина резания t = 35 мм число рабочих ходов i = 1.
Подача режущего инструмента выбирается по справочным данным –
Sт = 025 035 ммоб [3] и уточняется по паспортным данным станка –
Скорость резания также выбирается из справочника – Vт = 172 ммин-1 [3]. Данное значение скорости резания корректируется в зависимости от марки обрабатываемого материала (kм) характера заготовки и состояния ее поверхности (kх) марки режущей части инструмента (kмр) применения охлаждения (kох) и глубины сверления (kL) [2]:
Vр = Vт kм kх kмр kох
Vр = 172 · 09 = 1548 ммин-1.
Частота вращения вала шпинделя определяется по формуле [2]:
nр = (Vp · 1000) ( · D)
nр = (1548 1000)(314 32) = 15406 мин-1.
Согласно паспортных данных станка принимаем nф = 1250 мин-1 [1].
Величина врезания и перебега – У = 3 мм [3].
Вспомогательное время составит – ТВ2 = 02 мин. [3].
Основное время определится по формуле [2]:
ТО2 = (L + У) (nф Sф)
где L – длина обрабатываемой поверхности мм L = 16 мм.
ТО2 = (16 + 15) (1250 · 034) = 004 мин
Переход 3. Подрезать торец окончательно.
t = 06 мм i = 1 Sт = 025 035 ммоб [3] Sф = 034 ммоб [1]
Vт = 194 ммин-1 [3].
Vр = 194 · 09 = 1746 ммин-1.
nр = (1746 1000)(314 32) = 17376 мин-1.
nф = 1600 мин-1 [1] У = 3 мм [3] ТВ3 = 02 мин. [3].
ТО3 = (16 + 15) (1600 · 034) = 003 мин
Переход 4. Сверлить центровое отверстие ø5 мм выдерживая размер 1.
Переход осуществляется на частоте вращения предыдущего перехода
n = 1600 мин-1; подача ручная; t = 52 = 25 мм.
ТВ4 = 06 мин. ТО4 = 01 мин.
Переход 5. Сверлить осевое отверстие ø8 мм на проход.
n = 1600 мин-1; подача ручная; t = 82 = 4 мм.
ТВ5 = 06 мин. ТО5 = 13 мин.
Переход 6. Переустановить заготовку.
Переход 7. Точить поверхность выдерживая размеры 2 и 3.
t = 35 мм i = 1 Sт = 06 09 ммоб [3] Sф = 087 ммоб [1]. Vт = 127 ммин-1 [3] Vр = 1143 ммин-1 nр = (1143 1000)(314 32) = 11375 мин-1 nф = 1000 мин-1 [1] У = 5 мм [3] ТВ7 = 05 мин. [3] ТО7 = (49 + 25) · 1 (1000 · 087) = 006 мин.
Переход 8. Точить поверхность выдерживая размеры 4 и 5.
t = 25 мм i = 1 Sт = 06 09 ммоб [3] Sф = 087 ммоб [1]. Vт = 127 ммин-1 [3] Vр = 1143 ммин-1 nр = (1143 1000)(314 25) = 14561 мин-1 nф = 1250 мин-1 [1] У = 5 мм [3] ТВ8 = 05 мин. [3] ТО8 = (41 + 25) · 1 (1250 · 087) = 004 мин.
Переход 9. Точить канавку на поверхности выдерживая размеры 6 и 7.
nф = 1250 мин-1 t – переменная Sф – ручная Vр = ·D·n1000 = 314·32·12501000 = 1256 ммин–1; ТВ9 = 02 мин. [3] ТО9 = 052 [3]
Переход 10. Точить галтель.
nф = 1250 мин-1 t – переменная Sф – ручная Vр = ·D·n1000 = 314·25·12501000 = 981 ммин–1; ТВ10 = 02 мин. [3] ТО10 = 052 [3]
Переход 11. Снять фаску 2×45º.
n = 1250 мин-1; подача ручная; t – переменная.
ТВ11 = 007 мин. [3]; ТО11 = 018 мин. [3]
Переход 12. Переустановить заготовку.
Переход 13. Подрезать торец предварительно.
Содержание и режим резания соответствуют переходу 2
ТВ13 = 02 мин.; ТО13 = 028 мин
Переход 14. Подрезать торец окончательно.
Содержание и режим резания соответствуют переходу 3
ТВ14 = 02 мин.; ТО14 = 022 мин
Переход 15. Точить поверхность выдерживая размеры 8 и 9.
t = 2 мм i = 1 Sт = 06 09 ммоб [3] Sф = 087 ммоб [1]. Vт = 127 ммин-1 [3] Vр = 1143 ммин-1 nр = (1143 1000)(314 32) = 11375 мин-1 nф = 1250 мин-1 [1] У = 5 мм [3] ТВ15 = 05 мин. [3] ТО15 = (81 + 25) · 1 (1250 · 087) = 008 мин.
Переход 16. Снять фаску 2×45º.
Содержание и режим резания соответствуют переходу 11.
ТВ16 = 007 мин.; ТО16 = 018 мин.
Вспомогательное время на операцию определяется из выражения [2]:
где ТВi – вспомогательное время i-го перехода.
ТВ = 2 · 055 + 2 · 06 + 5 · 02 + 12 + 2 · 05 + 2 · 007 + 066 = 63 мин.
Основное время на операцию определяется из выражения [2]
где ТОi – основное время на выполнение i-го перехода.
ТО = 028 + 022 + 01 + 197 + 052 + 018 + 028 + 022 + 01 + 053 + 018 =
Дополнительное время на операцию [2]
ТД = (ТОп · К)100 мин
где ТОп – оперативное время мин.;
ТОп = ТВ + ТО = 63 + 406 = 1036 мин
где К – процентное соотношение дополнительного времени к оперативному для токарной операции К = 8 % [2].
ТД = (1036 · 8)100 = 083 мин.
Тшт = ТВ + ТО + ТД = 63 + 404 + 083 = 1119 мин
Норма времени на операцию
ТН = 63 + 406 + 083 + (91) = 2019 мин.
2. Выбор режимов резания и нормирование сверлильной
Подготовительно-заключительное время на операцию Тп.з. = 9 мин.
Переход 1. Установить закрепить и снять заготовку
Переход 2. Сверлить отверстие выдерживая размеры 1 и 2.
t = 52 = 25 мм; подача Sт = 019 ммоб; Sф = 015 ммоб; скорость резания
Vт = 23 м·мин-1; Vр = Vт · Kм · Kх · Kмр · Kох = 23 · 09 = 207 м·мин-1;
nр = (1000 · 207)(314 · 5) = 13184 мин-1; nф = 1100 мин-1; У = 3 мм;
ТВ2 = 012 мин; ТО2 = ((28 + 3) · 1) (1100 · 015) = 019 мин.
Вспомогательное время на операцию:
ТВ = 08 + 012 = 092 мин.
Основное время на операцию:
ТОп = ТВ + ТО = 092 + 019 = 111 мин;
При сверлении К = 7% поэтому
ТД = (111 · 7)100 = 008 мин.
Тшт = ТВ + ТО + ТД = 092 + 019 + 008 = 119 мин
ТН = 092 + 019 + 008 + (91) = 1019 мин.
3. Выбор режимов резания и нормирование фрезерной
Подготовительно-заключительное время на операцию Тп.з. = 22 мин.; время на установку фрезы Твуф = 2 мин.
Переход 1. Установить закрепить и снять заготовку.
Переход 24681012. Фрезеровать шлиц выдерживая размер 1.
t = 35 мм; Sт = 004 003 ммоб; Vт = 78 м·мин-1; Vр = Vт · Kм · Kх · Kмр · Kох= = 78 · 09 = 702 м·мин-1; nр = (1000 · 702)(314 · 35) = 15969 мин-1;
nф = 1250 мин-1; Sмин = Sт · nф = (004 003) · 1250 = 50 375 мм·мин-1;
Sмин ф = 50 мм·мин-1; ТВ2 = 08 мин;
ТО2 = (L · i) Sмин ф мин
где L – длина хода режущего инструмента с учетом врезания и перебега мм
У = 3 мм; ТО2 = ((16 + 3) · 2) 50 = 076 мин.
Переход 357911. Повернуть заготовку на 60о.
ТВ = 2 + 6 02 + 6 08 = 8 мин.
ТО = 6 076 = 456 мин.
ТОп = ТВ + ТО = 8 + 456 = 1256 мин;
При фрезеровании К = 7% поэтому
ТД = (1256 · 7)100 = 088 мин.
ТН = 8 + 456 + 088 + (221) = 3544 мин.
Определение типа производства и расчет потребного числа
Согласно полученным значениям времени на изготовление детали и техническому заданию определим тип производства на котором целесообразнее всего разместить заказ на изготовление детали
При курсовом проектировании можно считать что тип производства зависит от двух факторов а именно: заданной программы и трудоёмкости изготовления изделия.
Определим коэффициент серийности [1]:
где tв – такт выпуска деталей мин.;
Тшт.ср. – среднее штучное время трех рассчитываемых операций мин.
где Фд – действительный годовой фонд времени оборудования час;
ПД – годовая программа выпуска деталей[1].
где ПМ – годовая программа выпуска машин (изделий)принимаем согласно задания ПМ = 10000;
n – число деталей на одну машину (изделие)n = 1;
α – число запасных частей от общего количества деталей % α = 20%.
Действительный годовой фонд времени станка ФД т.е. фонд времени с учетом простоя станка из-за ремонтов и в случае отсутствия рабочих
где К1 – коэффициент учитывающий простои станка из-за ремонтов
К2 – коэффициент учитывающий простои станка в случае отсутствия рабочих К2 = 092;
ФН – номинальный годовой фонд рабочего времени станка час.
Номинальный годовой фонд рабочего времени станка [1]:
где 52 – число недель в году;
– число рабочих часов в неделю;
р1 – обычные годы р1 = 1;
р2 – високосные годы р2 = 2;
n1 – число праздничных дней в году n1 = 10;
n2 – число предпраздничных дней в году когда рабочее время сокращается на 1 ч. n2 = 8;
К – число смен работы в сутки К = 1.
ФД = 2000 · 094 · 092 = 17296 ч.
где Тшт – штучное время на изготовление мин;
Приняты следующие коэффициенты серийности [1]:
для массового производства kс = 1;
для крупносерийного kс = 2 10;
для среднесерийного kс = 10 20;
для мелкосерийного kс > 20.
Для изготовления данной партии деталей необходимо разместить заказ на массовом производстве.
Расчетное (теоретическое) число станков для i-й операции при массовом производстве [1]:
где Тп.з. – подготовительно-заключительное время для деталей одной партии мин.;
С – число партий в годпринимаем С = 12 (по числу месяцев в году);
n – число деталей в одной партииn = 1 шт.
Для каждой из рассчитываемых операций соответственно:
Принимаем 3 токарных станка 16К20.
Принимаем 2 сверлильных станка 2Н118.
Принимаем 5 фрезерных станков 6Н82.
Экономическое обоснование технологического процесса
Частичную оценку технико-экономической эффективности технологических процессов производят по коэффициентам использования материала основного времени загрузки оборудования.
Коэффициент использования материала представляет собой отношение массы детали g к массе заготовки G [1]:
Коэффициент основного времени представляет собой отношение основного времени ТО к штучному ТШ [1]:
Коэффициент загрузки оборудования по времени представляет собой отношение расчетного числа станков к принятому (фактическому) [1]:
Для каждой из рассчитываемых операций эти коэффициенты соответственно составляют:
Проектирование конструкции приспособления
Приспособление для фрезерования шлицев состоит из основания 1 к которому приварена неподвижная опора 2 с установленной в ней оправкой 3 крепящейся гайкой 4. Промежуточной опоры 5 также приваренной к основанию 1 для установки в нее серединной части валика с радиальным отверстием. Подвижной опоры 7 с закрепленным в ней винтом 8 центром 6 свободно скользящей относительно основания 1 по оси 11 и подпружиненной пружиной 9. Пружина 9 одета на ось 11 и располагается между подвижной опорой 7 и ограничителем 10 который приваривается к основанию 1. Фиксация оси 11 осуществляется при помощи стопорных шайб 12. Крепление приспособления к столу поперечно-строгального станка производится Т-образными шпильками и гайками.
Работает приспособление следующим образом. Преодолевая сопротивление пружины 9 установленной на оси 11 зафиксированной стопорными шайбами 12 и свободно перемещающейся в отверстиях подвижной опоры 7 и ограничителя 10 отводят подвижную опору 7 вправо. Между подвижной 7 и неподвижной 2 опорами приспособления помещают валик таким образом чтобы оправка 3 вошла в отверстие 8 мм валика а его серединная часть с радиальным отверстием установилась точно в раствор промежуточной опоры. Фиксация от поворота валика вокруг своей оси осуществляется стержнем 12 последовательно устанавливаемым в одно из четырех имеющихся в опоре отверстий. Отпущенная подвижная опора 7 под воздействием пружины 9 стремится вернуться в исходное положение и поджимает валик посредством центра 6.
Рисунок 1 – Схема приспособления для строгания паза
Исследование точности технологического процесса получения
Нами было получено техническое задание содержащее результаты 50 измерений внутреннего диаметра осевого отверстия ступицы (см. рабочий чертеж) с номинальным размером ø50+019. Для оценки точности обработки деталей построим кривые распределения действительных размеров детали. Для этого разобьем измеренные значения размеров на n интервалов.
Опытная вероятность Рi
Средний размер интервала Dср
Накопленная опытная вероятность РΣРi
Размер интервала А равен [1]:
Dmin – наименьший размер в пределах одного интервала мм.
где N – количество измеренных деталей.
Опытная вероятность Рi находится по формуле [1]:
где mi – частота появления действительных размеров в i-м интервале.
Средний размер интервала определяется как среднее арифметическое [1]:
Накопленная вероятность РΣРi i-го интервала определяется как сумма опытных вероятностей предыдущих интервалов с опытной вероятностью i-го интервала [1].
Определим среднее взвешенное арифметическое значение действительных размеров заготовок [1]:
Определим среднее квадратичное отклонение [4]:
При механической обработке заготовок с точностью по 8 квалитету и грубее справедлив закон нормального распределения размеров или закон Гаусса. Уравнение кривой нормального распределения имеет следующий вид [1]:
Среднее взвешенное арифметическое значение действительных размеров заготовок составило а = 500746 а среднее квадратичное отклонение – = 0032.
Таблица 3 – Диаметр отверстия и результаты вычислений мм
Найдем координаты точек для приближенного построения кривой Гауса:
Изготовление детали – валик возможно из стального круглого проката с помощью трех основных операций: токарной сверлильной и слесарной. Выбранные режимы переходов обеспечат наименьшие затраты времени и материала необходимые для изготовления детали.
Норма времени на изготовление валика:
Тн = 2019 + 1019 + 3544 = 6582 мин.
С целью уменьшения нормы времени целесообразно изготавливать партию деталей.
Некрасов С.С Практикум и курсовое проектирование по технологии сельскохозяйственного машиностроения. – М.: Мир 2004. – 240 с.
Спицын И.А. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей: Учебное пособие И.А. Спицын А.А. Орехов. – Пенза РИО ПГСХА 2005. – 112 с.
Матвеев В.А. Техническое нормирование ремонтных работ в сельском хозяйстве В.А. Матвеев И.И. Пустовалов. – М.: Колос 1979. – 288 с.

Валик РЧ.cdw

Условное обозначение вала
В1-32 ГОСТ 2590-2006
-1ГП-М2-Т ГОСТ 1050-88

Заготовка.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров по
Требования к качеству поверхностей
не подвергаемых обработке
удалением слоя металла
-2ГП-М2-Т ГОСТ 1050-88

Полигон.cdw

Зона рассеивания размеровV=0
Поле рассеяния размеровV=0
действительных размеров
и поле рассеяния размеров

Приспособление валик.cdw

Техническая характеристика
Усилие зажима заготовки - 110 Н.
Ход подвижной губки - 15 мм.
Технические требования
* Размер для справок
Сварные швы №1 по ГОСТ 14806-80.
Усиление шва снять: лицевой
Неуказанные предельные отклонения: