Разработка технологического процесса изготовления ступенчатого вала

с рамкой.doc

Рост промышленности и народного хозяйства а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной мере зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется совершенствованием технологии изготовления машин уровнем их конструктивных решений и надежности их в последующей эксплуатации.
В настоящее время важно - качественно дешево в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину применив современную высокопроизводительную технику оборудование инструмент технологическую оснастку средства механизации и автоматизации производства.
Разработка технологического процесса изготовления машины не должна сводится к формальному установлению последовательности обработки поверхностей деталей выбору оборудования и режимов. Она требует творческого подхода для обеспечения согласованности всех этапов построения машины и достижения требуемого качества с наименьшими затратами.
При проектировании технологических процессов изготовления деталей машин необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения:
Приближение заготовок по форме размерам и качеству поверхностей к готовым деталям что дает возможность сократить расход материала значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках а также уменьшить затраты на режущие инструменты электроэнергию и прочее.
Повышение производительности труда путем применения: автоматических линий автоматов агрегатных станков станков с ЧПУ более совершенных методов обработки новых марок материалов режущих инструментов.
Концентрация нескольких различных операций на одном станке для одновременной или последовательной обработки большим количеством инструментов с высокими режимами резания.
Применение электрохимических и электрофизических способов размерной обработки деталей.
Развитие упрочняющей технологии повышение прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностного слоя механическим термическим термомеханическим химикотермическим способами.
Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины методов упрочнения рабочих поверхностей повышающих ресурс работы детали и машины в целом эффективное использование автоматических и поточных линий станков с ЧПУ - все это направлено на решение главных задач: повышение эффективности производства и качества продукции.
В ходе курсовой работы решаются ряд задач:
Анализ и расчет технических требований на заданную деталь – быстроходного вал.
Анализ технологичности быстроходного вала.
Определение типа производства изготовления быстроходного воздуха вала.
Выбор способа получения быстроходного вала и его экономическое обоснование.
Выбор общих (единых) технологических баз.
Разработка структуры технологических операций.
Расчет минимальных припусков.
Выбор технологического оборудования.
Выбор технологической оснастки (инструментальные системы).
Расчет режимов резания.
Анализ служебного назначения машины узла детали.
Описание конструктивных отличий детали и условий эксплуатации.
Процесс создания машины складывается в основном из двух частей: проектирования и изготовления. Оба эти процесса взаимосвязаны и преследуют одну и туже цель – создание машины удовлетворяющей заданному служебному назначению. Эксплуатационные показатели качества машины зависят не только от ее конструкции но и в большей степени от технологии изготовления деталей и сборки в изделие.
Поэтому четкое определение назначения машины конкретизация ее функции а также области и условий эксплуатации причин выхода ее из строя необходимо для обоснованной постановки задач по разработке ТП изготовления и сборки изделия.
Выбранная для курсового проекта деталь является составной частью редуктора.
Редуктором называют механизм состоящий из зубчатых или червячных передач выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Технические характеристика редуктора: номинальный вращающий момент - 3000 Нм; частота вращения выходного вала - 2877 мин-1; максимальная мощность передаваемая редуктором - 43 кВт; номинальное передаточное число – 20.
Анализ и расчет технических требований на деталь.
Технические требования на изготовление изделия или сборочной единицы характеризуют основные параметры их качества проверяемые при окончательном контроле или испытаниях. Поэтому важно правильно определить технические требования детали.
Быстроходный вал предназначен для передачи вращающего момента от входного вала на выходной вал через зубчатые передачи расположенные на нем.
Торцевое биение зубьев шестерни шеек под подшипник и зубчатых колес должно быть не более 20 мкм относительно оси вала. Допуск на торцевое биение торца шестерни на валу должно быть не более 30 мкм.
Анализ технологичности изделия
Технологичность детали – совокупность свойств и показателей определяющих возможность её изготовления с наименьшими затратами при достижении требований к точности указанных в чертеже.
Анализ технологичности изделия показал что для обработки поверхностей вала можно использовать проходные резцы. Диаметры буртов выбраны оптимально поэтому уменьшение диаметров может привести к нарушению конструкции редуктора. Жесткость вала соответствует выбранной точности.
Деталь имеет ряд допусков на изготовление. Рассмотрим некоторые из них.
Данные о химическом составе о материале – Сталь 40Х ГОСТ 4345 – 71 приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1 – Химический состав Стали 40Х
Наиболее точными поверхностями вала являются – шейки под подшипник.
Требования по точности размеров:
Неуказанные предельные отклонения размеров: h14 ±It22. N
Требования по шероховатости:
Шероховатость основных и базовых поверхностей Ra=32 мкм. Шероховатость на венце шестерни Ra=08. Шероховатость неуказанных поверхностей Ra=6.3 мкм что является премлемым. Однако на цапфы следовало бы назначить более высокую шероховатость чем Ra=2.5 мкм.
Требование по форме поверхностей:
Все необходимые допуски формы и расположения поверхностей обозначены на чертеже (допуски радиального биения параллельности симметричности относительно оси).
Исходя из функционального назначения детали и анализа технических требований можно сделать следующие выводы: назначенные конструктором размерная и геометрическая точность обеспечат нормальную работу механизмов. Снижение требований к точности и взаимному расположения поверхностей может привести к появлению дополнительных динамических нагрузок снижению долговечности и надежности работы редуктора.
Использование насадной шестерни в данном редукторе не может быть применимо так как использование такой шестерни приведет к нарушению конструкции редуктора и в следствие этому его поломки.
Проанализировав вал-шестерню мы пришли к выводу что для правельного выполнения шлифовальной операции и подшлифовки необходимо выполнить канавки для выхода шлифовального круга. Предположительные размеры канавок: t=1 мм h=2 мм.
Предварительное проектирование технологического процесса
Определение количества переходов и их содержание
Рис 1. Наименование поверхностей детали
шлифование черновое
шлифование чистовое
фрезерование однократное
Определение типа производства изготовление детали
Тип производства по ГОСТ 3.1108 – 74 характеризуется коэффициентом закрепления операций который показывает отношение всех различных технологических операций выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца к числу рабочих мест. Так как отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией а также снабжение рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства то оценивается применительно к явочному числу рабочих подразделения из расчета на одну смену.
Основное технологическое время:
Фрезерно-центровальная
d – диаметр обрабатываемой поверхности;
b – ширина обрабатываемой поверхности.
Определение штучно-калькуляционного времени:
Штучно-калькуционное время
Определение числа станков по всем операциям:
где – годовая программа выпуска шт;
- штучное или штучно-калькуляционное время мин;
- действительный годовой фонд времени;
- нормативный коэффициент загрузки оборудования.
Нормативный коэффициент загрузки оборудования зависит от типа производства но так как на данном этапе тип производства еще не известен принимаем усредненное значение 0775.
где 365 – число дней в году;
– праздничных дней сокращенных на 1ч;
– число смен работы оборудования;
П – настройка и подналадка оборудования в %.
Расчет фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле:
p=1 – число рабочих мест.
Количество операций выполняемых на рабочем месте определяется по
Расчет коэффициента загрузки оборудования по формуле:
Исходя из этого следует что мы имеем крупносерийное производство.
Выбор способа получения заготовки и
разработка технических требований к ней
Метод получения заготовки оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели технологического процесса изготовления детали. Правильный его выбор позволяет снизить трудоемкость механической обработки повысить коэффициент использования материала снизиь материалоемкость конструкции.
На выбор метода получения заготовки влияют материал детали его назначения и технические требования к изготовлению обьем выпуска конфигурация форма поверхностей и размеры.
Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется:
-назначением детали;
-конструкцией детали;
-техническими требованиями;
-масштабом и серийностью выпуска;
Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения наметить припуски на обработку каждой поверхности рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.
Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные так как между ними существует тесная взаимосвязь.
Себестоимость заготовок из проката определяется по формуле:
где М – затраты на материал заготовки руб;
- технологическая себестоимость операций правки калибрования прутков их резка на штучные заготовки.
S – цена 1 кг материала заготовки руб;
Q=2612 кг – масса заготовки;
q=1583 кг – масса детали.
Горячая штамповка на молотах прессах ГКМ:
Так как стоимость заготовки полученной из проката меньше стоимости заготовки полученной штамповкой то в качестве заготовки для данной детали принимаем прокат .
Величина припусков для заготовки из проката может быть определена по следующим формулам:
где - припуск на наибольший диаметр детали;
- припуск на общую длину детали;
D – наибольший диаметр детали;
IT – квалитет размера на диаметр D.
Выбор общих (единых) технологических баз
Важным шагом на пути проектирования технологического процесса является выбор комплекта общих (единых) технологических баз (ОТБ) т.е. поверхностей которые будут использованы при установке деталей на большинстве операций.
В качестве опорной базы принимаем торец вала наружная цилиндрическая поверхность будет двойной направляющей базой. В основном на всех операциях мы закрепляем заготовку в центрах.
На первой операции деталь забазировали по цилиндрической поверхности и торцу 8. На остальных операциях мы так же базируем деталь по торцу 89 что позволит получить большую точность размеров так как в основном размеры на деталь проставлены от торца 89. Деталь является симметричной как радиальном направлении так и в осевом направлении поэтому быстроходный вал базируем по оси сто позволит достичь нам заданных отклонений по биению.
Расчет припусков на обработку.
Определение оптимальных припусков на обработку тесно связано с установлением предельных промежуточных и исходных размеров заготовки. Эти размеры необходимы для конструирования штампов прессформ моделей для настройки металлорежущих станков для конструирования специальных режущих и измерительных приборов.
Суммарное отклонение:
где мм – погрешность базирования;
мм – погрешность закрепления;
мм – погрешность положения в приспособлении.
Остаточные пространственные отклонения:
где Δ1 – отклонение на предварительное точение;
Δ2 – отклонение на окончательное точение;
Δ3 – отклонение на предварительное шлифование;
Минимальные значения припусков:
где - значение шероховатости по переходам;
- допуск после технологического перехода;
- значение остаточного пространственного отклонения после перехода.
Обтачивание предварительное:
Обтачивание окончательное:
Шлифование предварительное:
Шлифование окончательное:
Графа табл. «расчетный диаметр dрас» заполняется начиная с конечного размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.
Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значение допусков на каждый технологический переход и заготовку в графе «Наименьший предельный размер» определим их значение для каждого технологического перехода округляя расчетные размеры увеличением их значений. Округление производим до того же знака десятичной дроби с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:
Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.
Расчет припусков и предельных размеров по технологическим
переходам на обработку поверхности d32
Переходы обработки поверхности d32
Предельные значения припусков
Номинальный припуск с учетом несимметричности расположения поля допуска заготовки:
Нижнее отклонение размера заготовки находим по ГОСТ 7505-74 Нз=700 мкм.
На остальные поверхности детали припуски и допуски принимаем по ГОСТ 7505-74 и записываем их значения табл. 7.2.
Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала по ГОСТ 7505-74.
Выбор металлорежущих станков выполняем исходя из следующих требований:
)обращаем внимание на технологические методы обработки поверхностей;
)мощность двигателя с учетом коэффициента полезного действия должна быть больше мощности резания;
)габариты рабочего пространства должны позволять производить обработку как можно большего числа поверхностей за 1й установ;
)тип оборудования должен соответствовать типу производства;
)количество инструментов не должно превышать емкость инструментального магазина станка и др.
Исходя из вышеперечисленного для токарных операций 010 и 015 выбираем станок токарный многорезцовый копировальный автомат модели 1716Ц основные технические характеристики которого приведены в табл. 8.1.
Наибольший размер обрабатываемой заготовки:
устанавливаемой над станиной:
устанавливаемой над суппортом
Наибольшее перемещение суппорта:
продольное или вертикальное
поперечное ил горизонтальное
Наибольшее перемещение поперечного суппорта
поперечное или горизонтальное (продольное установочное или вертикальное
Частота вращения шпинделя обмин
Рабочая подача суппорта мммин:
копировального (в продольном или вертикальном направлении)
поперечного (в поперечном или горизонтальном направлении)
Скорость быстрого перемещения суппорта ммин:
копировального (в продольном ил вертикальном направлении)
Дискретность задания размеров:
продольных (или в вертикальном направлении)
поперечном (или в горизонтальном направлении)
Число позиций поворотной револьверной головки
Мощность электродвигателя главного привода кВт
Габаритные размеры (без устройства ЧПУ):
На фрезерно-центровальной 005 операции используем фрезерно-центровальный полуавтомат модели МР73.
На горизонтально-фрезерной 020 операции используем шпоночно-фрезерный станок 6Д91.
На зубофрезерной 025 операции используем вертикально зубофрезерный станок модели 5М310.
На круглошлифовальной 035 и 040 операции используем кругло-шлифовальный станок модели 3В110.
На зубошлифовальной 045 операции используем зубошлифовальный станок модели 5В830.
фрезерно-центровальный полуавтомат мод. МР73
фреза торцевая насадная 160 по ГОСТ 22085З-76 Сверло центровочное А5 ГОСТ 14952-75
Токарный многрезцовый копировальный автомат
Токарный проходной упорный отогнутый резец с пластинами из быстрорежущей стали ГОСТ 18870-73 Токарный канавочный специальный резец из быстрорежущей стали ГОСТ 18874-73
Горизонтально-фрезерная
Шпоночно-фрезерный станок мод. 5М610
шпоночная фреза оснащенные твердосплавными пластинами ГОСТ
Вертикально зубофрезерный станок 5М310
Дисковая модульная фреза по ГОСТ 10996-64
Круглошлифовальный станок мод. 3В110
Шлифовальный круг 1А1-85*30*25-К-Л20-СМ2 ГОСТ 17123-79
Зубошлифовальный станок 5В830
абразивный червяк ПП-330*50*203-К-М4-СМ2 ГОСТ 17123-79
Расчет режимов резания
Последовательность определения режима резания
Определение длины рабочего хода каждого суппорта исходя из длин рассчитанных отдельных инструментов суппорта; наибольшая из них является длиной рабочего хода суппорта.
Определение периодов стойкости для предположительно лимитирующих инструментов Т в минутах резания по таблице [1.ст.30].
Расчет скоростей резания и числа оборотов шпинделя станка:
а) скорость резания для резца при принятой стойкости Т=150 мин.
б) расчет чисел оборотов шпинделя.
в) по паспорту станка ближайшее число оборотов шпинделя.
г) уточнение скорости резания по принятому числу оборотов.
Расчет основного машинного времени обработки.
Проверочные расчеты по мощности.
а) определение мощности резания для каждого инструмента:
б) проверка прочности привода:
Техническое нормирование операции
Определим машинное время по формуле:
где L – длина обрабатываемой поверхности;
L1 – величина врезания и перебега резца мм;
L2 – дополнительна длинна на взятие пробной стружки мм;
n – частота вращения шпинделя обмин;
Согласно приложениям 1 ([5] с. 204) и 3 ([5] с. 220) устанавливаем величины врезания и перебега инструмента (L1) и величины на взятие пробной стружки (L2).
Для операции – L1=3мм L2=1мм.
Тогда основное (технологическое) время равно:
Определяем время холостого хода:
Определяем вспомогательное время на операцию.
Время на установку и снятие детали весом до 1583 кг в патроне с креплением ключом без выверки равноTуст=023 мин([5] карта 2 с. 32).
Вспомогательное время связанное с переходом при обработке несколькими инструментами в операции устанавливается по карте 18([5] с. 64). Для обработки с пробными стружками при установке резца по лимбу время на проход равно: tуст =011 мин; Tуст =035 мин.
По той же карте 18 (лист 4 с. 69) устанавливаем время на изменение подачи для переходов равно 007 мин на один переход; время на изменение числа оборотов шпинделя для перехода равно 008 мин.
Суммарное вспомогательное время связанное с переходом равно: =504 мин.
Вспомогательное время на контрольные измерения (tизм) обработанной поверхности устанавливается по карте 86 ([5] с. 185). При измерении индикаторной скобой время на одно измерение равно 022 мин. Суммарное вспомогательное время на контрольные измерения равно: =066 мин.
Вспомогательное время на операцию определяем по формуле([5] с. 185):
Тв=092+504+066=662 мин;
Время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое) определяется по карте 19 ([5] с. 70). Для станков I группы с наибольшим диаметром изделия устанавливаемого над станиной 400 мм оно составляет 40 % от оперативного времени.
Время перерывов на отдых и личные надобности при работе на станке с механической подачей составляет 4 % от оперативного времени ([5] карта 88 с. 185).
Определяем штучное время по формуле :
Тема курсовой работы - проектирование технологического процесса изготовления вала являющегося одним из основных узлов цилиндрического редуктора.
При анализе служебного назначения были отражены основные технические характеристики и назначение машины. Что касается самого вала то был проведен анализ всех его поверхностей а также функций исполняемых ими.
При анализе технических требований были подробно проанализированы требования при изготовлении детали их соответствие общепринятым стандартом.
Был определен тип производства - крупносерийное - и соответствующая ему форма организации работ.
Для вышеупомянутого типа производства было произведено экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки. В качестве заготовки был принят прокат.
В курсовой работе были рассмотрены ряд вопросов которые в итоге нам позволило разработать технологический процесс изготовления вала. Во время этой работы были рассчитаны режимы резания было произведено нормирование технологического процесса выбрали технологическое оборудование рассчитали припуски на обработку детали.
А.Ф.Горбацевич В.А.Шкред «Курсовое проектирование по технологии машиностроения». – 4-е изд. перераб. и доп. – Минск: Выш. Школа 1983.-256 с.
Справочник технолога машиностроителя. 2 т. Под ред. А.Г.Касиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. –М.: Машиностроение 1986. – 496 с.
Обработка металлов резанем: Справочник технолога А. А. Панов В. В. Аникин Н. Г. Бойм и др. Под общ. ред. А. А. Панова. - М.: Машиностроение. 1988.-736 с.: ил.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. Токарные карусельные токарно-револьверные алмазно-расточные строгальные долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е. М.: Машиностроение 1974. – 406 с. ил.
Общемашиностроительные нормативы времени вспомогатель- ного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ: Серийное производство. – М.: Машиностроение 1974. – 421с.

Чертеж.cdw

Подрезать и центровать
выдерживая размер 180 мм
Фрезеровать шпоночный
Фрезеровать 22 зуба (m=2)
Фрезерно-центровальный
полуавтомат мод. МР73
Токарный многорезцовый
копировальный автомат 1716Ц
Шлифовать 22 зуба (m=2)
Технологический процесс
КР 151001.05.08.Ц2.05
Фрезерно-центровальная
Горизонтально- фрезерная

СОД 1.doc

Анализ и расчет технических требований на деталь ..6
Анализ технологичности изделия .. 7
Предварительное проектирование технологического процесса .. 8
Определение типа производства изготовление детали .. 9
Выбор способа получения заготовки и разработка технических требований
Выбор общих (единых) технологических баз . 15
Расчет припусков на обработку 16
Выбор технологического оборудования ..20
Расчет режимов резания 21
Техническое нормирование операции . 23
Список литературы 27

наладка.cdw

Токарный многорезцовый
копировальный автомат
Токарный проходной упорный отогнутый резец
с пластинами из быстрорежущей стали
Токарный канавочный специальный резец
из быстрорежущей стали
Патрон токарный поводковый

вал.cdw

Цементировать 55 61HRC
*Размеры обеспеч. инструментом
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Маркировать m=2; z=22
обозначение чертежа электрографическим
способом шрифтом 3-Пр ГОСТ 26.020
Допуск на накопленную
Допуск на радиальное
биение зубчатого венца
Предельное отклонение
Допуск на погрешность
Допуск на направление
КР 151001.05.08.Ц2.05
Делительный диаметри
Направление линии зуба