Проектирование технологического процесса изготовления детали "Золотник"

Пояснительная записка.docx

1 Служебное назначение и конструкция детали4
2 Анализ детали на технологичность5
3 Тип производства и его характеристика6
1 Разработка маршрутного технологического процесса8
2 Выбор заготовки и его обоснование 8
3 Расчет припусков на одну поверхность 9
4 Расчет режимов резания и норм времени на одну поверхность12
5 Выбор оборудования и инструмента на механические операции17
6 Расчет и конструирование режущего инструмента 18
7 Проектирование станочного приспособления 20
8 Расчет мерительного инструмента 21
Заключение23 Список сокращений 24
Список литературы 25
Курсовой проект по технологии машиностроения является завершающим в системе подготовки специалистов профессионального обучения машиностроительного направления.
Курсовое проектирование закрепляет углубляет и обобщает знания полученные студентами во время изучения общетеоретических общетехнических и специальных дисциплин.
Курсовое проектирование должно научить пользоваться справочной литературой ГОСТами таблицами умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями. При курсовом проектировании особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении технических задач а также детального творческого анализа существующих технологических процессов. Принятие решений по выбору вариантов технологических процессов оборудования оснастки методов получения заготовок производится на основании технико-экономических расчетов.
В учебном пособии приводится методика проектирования технологических процессов механической обработки детали а также изложены вопросы проектирования технологической оснастки (приспособления). Кроме того приводятся типовые технологические процессы с операционными эскизами на некоторые типы деталей машин. Приводятся методические указания по оформлению графической части проекта и пояснительной записки а также примеры оформления технологических карт и другой технологической документации в соответствии с действующими стандартами.
1 Служебное назначение детали
Пневмораспределитель направляет воздух к различным рабочим органом. Воздух под давлением подается через отверстие А в крышке (рис. 1). Под действием пружины и давления воздуха клапан 3 плотно прилегает к выступу корпуса. При нажатии золотника 6 на клапан 3 последний открывается и воздух поступает в полость Б и далее в рабочую камеру. При опускании золотника последний под действием пружины возвращается в первоначальное положение клапан 3 закрывает отверстие корпуса и доступ воздуха в рабочую зону прекращается. Отработавший воздух из рабочей зоны выходит в атмосферу через отверстие в золотнике и отверстие В в корпусе.
Под действием внешнего усилия золотник перемещается в осевом направлении и открывает клапан пневмоцилиндра. Через образовавшийся зазор происходит движение сжатого воздуха к рабочим органам.
При прекращения внешнего давления золотник при помощи пружины возвращается в первоначальное положение. Отработанный воздух из рабочей зоны выходит в атмосферу через отверстие в золотнике.
Таблица 1. Химический состав стали 35 (ГОСТ 1050-88)
Таблица 2. Механические свойства стали 35
2. Анализ детали на технологичность.
Технологичность детали в значительной мере определяется рациональностью способа получения заготовки. Заготовки в основном получают из сортового проката литьем ковкой и штамповкой сваркой. Выбор способа получения заготовки определяется объемом производства конфигурацией детали сроками отведенными на технологическую подготовку производства материалом детали предопределяющим в частности возможность и целесообразность применения того или иного вида литья: в песчаные или оболочковые формы в кокиль по выплавляемым моделям под давлением.
По своей конструкции деталь является достаточно технологичной. Изготовленные путем механической обработки поверхности имеют необходимую и достаточную точность и шероховатость поверхностей. Это обеспечивает точную работу в узле. Неуказанные предельные отклонения ряда поверхностей выполняется в соответствии со СТ СЭВ 144-75. Для изготовления детали используется сталь 35 ГОСТ 1050-88 заготовка получается методом штамповки.
Деталь изготовлена с минимальными трудовыми затратами и с соблюдением требований и технологии.
Деталь «Золотник» технологична:
- все поверхности унифицированы
- на детали присутствуют поверхности являющиеся вспомогательными базами;
- Ra 16 - так как поверхность диаметром 38 является элементом трения в пневмоцилиндре (сопряженные поверхности «металл-металл») то данная поверхность изготавливается качественной - для обеспечения наименьшего износа как самого золотника так и корпуса
- Ra 25 на 3 канавки под уплотнительные кольца и радиальное биение 004 на внутренний диаметр под уплотнительное кольцо - назначается согласно ГОСТ 9833-73.
3 Тип производства и его характеристика
Тип производства определяется по коэффициенту серийности.
Определим коэффициент серийности по формуле:
где трудоёмкость мин.;
Величина такта выпуска
где действительный годовой фонд времени ч.;
N – годовая программа
Величина времени средняя
Ниже приведены данные характеризующие виды производств:
Кс = 1 – массовое производство;
Кс = 2 10 – крупносерийное производство;
Кс = 10 20 – серийное производство;
Кс > 20 – мелкосерийное производство.
Из произведенного расчета коэффициент серийности Кс = 201 следовательно производство является крупносерийным.
Крупносерийное производство — это переходный этап к массовой форме выпуска изделий. Оно характеризуется тем что изготовление изделий выполняется большими объемами в течение длительного периода времени.
1 Разработка маршрутного технологического процесса
Технологическийпроцесс—эточастьпроизводственногопроцесса содержащий в себе упорядоченнуюпоследовательность взаимосвязанныхдействийнаправленный на превращение сырья и заготовок в конечные изделия.
Маршрутный техпроцесс изготовления детали «Корпус»
2 Выбор заготовки и его обоснование
При выборе заготовки для заданной детали назначают метод её получения определяют конфигурацию размеры допуски припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление. По мере усложнения конфигурации заготовки уменьшения напусков и припусков повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.
Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при её минимальноё себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости её последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и в частности - наличии в заготовке отверстий полостей углублений выступов.
В общем случае механические свойства литых заготовок ниже чем кованных или из проката того же металла однако на трение они работают несколько лучше. Кроме того трудоемкость обработки литых заготовок в среднем на 15-30% меньше чем штампованных из-за большей приближенности первых к форме готовой детали.
Ковкой получают поковки простой формы массой до 250 т с большими напусками. Применяя специальный инструмент уменьшают напуски. Припуски и допуски на поковки изготовляемые на молотах от 5мм до (34±10) мм а на поковки изготовляемые на прессах от (10±3) мм до (80±30) мм; для необрабатываемых участках предельные отклонения снижают на 25-50%. С применением подкладных штампов (закрытых и открытых) получают поковки массой до 150 кг (главным образом мелки до 5 кг) с относительно сложной формой без напусков; припуски - 3 мм и выше допуски мм и более [1] стр.135.
В качестве заготовки для детали «Золотник» используется штамповка. Данный вид заготовки является наиболее экономически выгодным по ряду причин. Дело в том что заготовка данной конфигурации не может быть получена методом проката из-за сложной формы внешних и внутренних поверхностей. Еще одним из вариантов получения заготовки для детали «Золотник» является метод отливки но для этого необходимо увеличивать припуски на механическую обработку. Такая необходимость вызвана тем что у отливок присутствуют значительные термические деформации вследствие ее остывания в форме а так же различные посторонние включения на поверхности заготовки которые снижают качество структуры металла на поверхности. Далее стоит отметить что внутри объема металла так же возникают значительные внутренние напряжения вызванные термическими деформациями что может привести к появлению трещин что повышает вероятность поломки детали.
В качестве оборудования для штамповки используем кривошипный горячештамповочный пресс. На данном оборудовании получают заготовки с массой до 50-100 кг простой формы преимущественно в виде тел вращения. Применяют для сокращения расхода металла (отсутствия заусенец) и для сталей и сплавов с пониженной пластичностью.
Рис 2. Эскиз получения заготовки на КГШП
Найдем коэффициент использования материала:
где тдет - масса детали г;
тзаг- масса заготовки г.
Рис 3. Расчет массы заготовки
Рис 4. Расчет массы детали
Следовательно исходя из вышеперечисленного способ получения заготовки методом штамповки более целесообразен.
3 Расчёт припусков на одну операцию.
Рассчитаем припуски на обработку поверхности 45Н7 (-0025). Рассчитаем суммарное отклонение в пространстве
Значения Rz и Т характеризующие качество поверхности заготовки составляют 150 мкм● и 250 мкм● соответственно. После первого технологического перехода Т=50 мкм● и Rz=50 мкм●. После чистового – Т=30 мкм Rz=30 мкм●.
ρ = √ρкор2 + ρсм2(5)
где Δк – удельное коробление мкммм●;
L – длина обрабатываемой поверхности мм●;
Δк =1 мкммм1●; L=253 мм●
ρкор = 1 253 =253 мкм●
рзаг = √10002 +2532 =1030 мкм●
Остаточное пространственное отклонение на последующие операции
ρчер = 006 1030 =618 мкм●
ρчис = 004 1030= 412 мкм●
Рассчитаем минимальные значения припусков
ei – погрешность установки на данной операции равна 0 мкм●.
Zmin чер = 2(150 + 250 + 1030) = 2*1430 мкм●
Zmin чист = 2(50 + 50 + 618) = 2*1618 мкм●
Найдём расчётные размеры
dp=dpi-1-2Zmini-1(9)
Zmini-1 – минимальное значение припуска на последующем переходе мм●.
dp черн=44.975+0.3236=452986 мм●
dp заг= 453+286=481586 мм●
В графе dmin расчетные размеры округляем до точности допуска соответствующего перехода:
dminчист = 44975 мм●
dminчерн = 452986 мм●
dminзаг = 481586 мм●
Рассчитаем максимальный предельные размеры. Значения допусков каждого перехода принимаем по таблице в соответствии с квалитетом обработки.
Для чистового обтачивания значение допуска составляет 25 мкм● для чернового растачивания =250 мкм● допуск на отливку первого класса точности по ГОСТ 26645-85 составляет 1600 мкм●.
Определим минимальный предельный размер
dmax заг=481586+16=497586 мм●
dmax черн=452986+025=455486 мм●
dmax чист=44975+0025=45 мм●
Максимальные значения припусков Zmax равны разности наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов а минимальные значения Zmin - соответственно разности наибольших предельных размеров
Zmax1 = dmaxзаг – dmaxчерн=497586-455486=421 мм●
Zmax2 = dmaxчерн – dmaxдет=455486-45=05486 мм●
Zmin1 = dminзаг – dminчерн=481586-452986=286 мм●
Zmin2 = dminчерн – dminдет=452986-44975=03236 мм●
Произведем проверку по формуле
Z0max – 2Z0min = 3 – д (11)
где 2Z0max – максимальный суммарный предельный допуск
Z0min – минимальный суммарный предельный допуск
– допуск на заготовку
д – допуск на деталь
т. е. припуски рассчитаны правильно.
Полученные данные сведём в таблицу (Табл. 3).
Схему расположения полей допусков и припусков сделаем в виде рисунка (Рис. 1).
Таблица 3 - Значение припуска на токарную операцию
Технологический переход
Расчётный припуск 2Zmin
Расчётный размер dp мм●
Обтачивание черновое
Обтачивание чистовое
Рисунок 5 - Схема расположения полей допусков и припусков
4 Расчет режимов резания и норм времени на одну операцию
На токарном станке с ЧПУ марки KLE 360 протачиваем вал диаметром 38 мм.
В качестве режущего инструменты назначаем токарный проходной резец.
Выбираем материал пластинки из твердого сплава для чернового точения – Т15К6.
Размерные значения резца принимаем следующие: Н х В = 25 х 16 мм.
Для обработки выбираем проходной упорный резец с пластинкой из твердого сплава размеры которого приведены в табл. 3П: резец 2102 – 0055 ГОСТ 18877-73.
В зависимости от материала режущей части резца и условий обработки
выбираем одинаковую форму передней поверхности резцов (для чернового и
чистового точения) по табл. ЗП: номер Пб – плоская с отрицательной фаской.
Согласно ГОСТ на токарные резцы по таблицам 5П – 7П выбираем
геометрические параметры резцов: γф = – 10° γ = - 2° αчерн = 8°
При точении глубину резания принимаем t = 132 мм.
Значения величины подачи принимаем следующие: S1 = 078 ммоб.
Определяем скорость резания v ммин. по формуле:
Определяем частоту вращения шпинделя обмин по расчетной
Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту станка п=200мин–1.
Определяем действительную скорость резания. Vд ммин:
Проводим проверку выбранного режима резания.
Мощность затрачиваемая на резание Np должна быть меньше или равна мощности на шпинделе Nшп:
где Nэ – мощность электродвигателя для токарного станка KLE 360 кВт;
– КПД привода токарного станка для станка KLE 360 = 08.
Мощность резания определяется по формуле:
Для определения мощности резания определяем силу резания при черновой обработке. Силу резания при точении рассчитываем по следующей формуле:
Мощность на шпинделе:
Так как Nр Nшп (304 10 кВт) выбранный режим резания удовлетворяет условию по мощности на шпинделе станка.
Рассчитаем основное время на выполнение операции.
Основное время Тo на изменение формы и размеров заготовки определяем по формуле:
где L – длина рабочего хода резца мм;
Тшт = 026 + 00078 + 0104 = 03718 мин
5 Выбор оборудования и инструмента на все операции
Таблица 3 – Техническая характеристика оборудования
Наименование оборудования
Обороты шпинделя обмин
Токарный станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ
Таблица 4 – Параметры режущего инструмента
Наименование инструмента
Резец проходной упорный
6 Расчёт и конструирование режущего инструмента
Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной упорный резец с пластиной из твёрдого сплава для обтачивания ступени вала диаметром 36h12 из стали 35 c в =640 Мпа.
В качестве материала для корпуса резца выбираем сталь 45Х с =650Мпа. И допустимым напряжением на изгиб. Материал режущей части - Т15К6.
Геометрические параметры y=10 a=8 ф=0 f=0.1мм r=0.5мм.
Глубину резания находим по формуле:
Определяем подачу S=0.7 ммоб.
Определяем скорость главного движения резания допускаемую режущими свойствами резца по формуле:
где Cv - постоянный коэффициент зависящий от физико-механических
свойств обрабатываемого материала;
T - стойкость резца мин;
Kv - общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания;
m - показатель относительной стойкости характеризующий
интенсивность влияния стойкости на скорость резания; xy - показатели степени характеризующие влияние глубины резания
и подачи на скорость резания.
Учитываем поправочные коэффициенты на скорость резания. Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания определяем по формуле:
где Kmv- поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-
механических свойств обрабатываемого материала;
Knv - поправочный коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки;
Кuv - поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала.
Определим силу резания по формуле:
где xyn – показатели степени характеризующие влияние глубины
резания подачи и скорость резания на силу резания.
Cpz - постоянный коэффициент зависящий от физико-механических свойств обрабатываемого материала;
Kpz - поправочный коэффициент учитывающий фактические условия резания.
Поправочный коэффициент определяется по формуле:
Определяем ширину поперечного сечения корпуса резца. При квадратном сечении она определяется по формуле:
Принимаем ближайшее большее стандартное значение поперечного сечения: b=12 мм. Высота поперечного сечения будет равна 1.6b так как прямоугольное h=1.6*12=19.2 мм. Принимаем h=20 мм.
Проверяем жёсткость и прочность корпуса. Максимальная нагрузка допускаемая жесткостью резца:
Максимальная нагрузка допускаемая жесткостью резца:
где f - допускаемая стрела прогиба резца при точении мм;
E- модуль упругости материала корпуса резца кгсмм2 ;
J - момент инерции сечения корпуса мм4 ;
Где момент инерции прямоугольного сечения корпуса:
Выбираем конструкционные размеры резца по ГОСТ 18879-73:
-общая длина L=125;
-расстояние от вершины резца до боковой поверхности в направлении лезвия N=6;
-радиус кривизны вершины лезвия резца: R=04.
Выбираем технические требования по ГОСТ 5688-61:
-марка твердого сплава пластины – Т15К6; - марка материала для державки резца – Сталь 45Х;
-Ra = 0.8 ГОСТ 2789.
7 Проектирование станочного приспособления
Станочные приспособления – технологическая оснастка определенного вида предназначенного для надежного закрепления и правильного базирования заготовки на станке с целью последующей механической обработки.
Для данной детали рассчитаем и спроектируем станочное приспособление на токарную операцию – продольное точение диаметра 38 мм. В качестве приспособления проектируем трёхкулачковый токарный патрон. Размеры по ГОСТ 2675–80
Прежде всего стоит рассчитать требуемую силу зажима на каждом кулачке патрона (рассчитываем и проектируем токарный трёхкулачковый патрон).
Рассчитаем требуемую силу зажима на каждом кулачке
– сила резания при точении. «Расчёт режимов резания и норм времени на токарную операцию»
n = 3 – количество кулачков;
D = 45 – диаметр заготовки;
D1 – диаметр обрабатываемой детали (расчёт ниже);
К – коэффициент запаса.
K0-гарантированный коэффициент запаса
K1-коэффициент учитывающий состояние поверхности
K2-коэффициент учитывающий увеличение сил резания от затупления инструмента
K3- коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании
K4- коэффициент учитывающий постоянство сил зажима
Требуемая величина силы привода
n-количество кулачков
К’- коэффициент учитывающий дополнительные силы трения в патроне
l-вылет кулачка от его опоры до центра приложения силы зажима
l1-длина направляющей части кулачка
f1- коэффициент трения в направляющих кулачках
Предаваемое штоком усилие в пневмоцилиндрах
D-диаметр поршня пневмоцилиндра
Выражаем из формулы D и получаем выражение
Ближайший наибольший диаметр цилиндра равен 100мм
8 Расчёт и конструирование измерительного инструмента
Мерительный инструмент калибр-скоба применяется для контроля ступени вала диаметром 38h7
Выбираем технические требования для калибр - скобы диаметр 38h7 Сталь У10 ГОСТ 1435-99:
-рабочие поверхности цементировать на глубину 01 08 HRC 58 60;
-неуказанные предельные отклонения +-
-нерабочие поверхности подвергнуть химическому оксидированию.
Рассчитаем калибр-скобу по ГОСТу 18360-93.
Для определения предельных и исполнительных размеров скобы из таблицы ГОСТ 24853-81 выписываем координаты: Н1 z1 y1Hр
H1=4 - допуск на изготовление калибров для вала;
Z1=3.5 - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия;
Y1=3 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия;
Hр=1.5 - допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.
Наибольший предельный размер вала:
Наименьший предельный размер вала:
Определим наименьший размер проходного калибра-скобы:
ПРс = 38 0.0035 = 37.9945 мм
Определим наибольший размер непроходного калибра-скобы: Н1
НЕс = 37.975 = 37.973 мм
Определим предельный размер изношенного калибра-скобы:
ПРи.с = 38 + 0.003 = 38.003 мм
Определим наибольший размер контркалибра:
К НЕс = 37.075 += 37.97575 мм
К Ис = 38 + 0.003 += 38.00375 мм
По произведенным расчетам строим схему полей допусков.
Рисунок 6 – Схема полей допусков для скобы

ТЕХ.ПРОЦЕСС.docx

КОД НАИМЕНОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ
ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА
КОД НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
СОДЕРЖАНИЕ ОПЕРАЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ИНСТРУМЕНТ
Отлить заготовку 43х60 Сталь 35
1 Установить заготовку
2 Точить диаметр 45h7 мм на проход
3 Точить диаметр 38 мм на длину 20 в соответствии с чертежом
4 Расточить отверстие диаметром 14 до диаметра 32 мм на длину 25 мм в соответствии с чертежом
5 Переустановить заготовку
6 Закрепить деталь на диметре 45 мм
7 Торцевать в размер 57 мм
8 Точить диаметр 36 на длину 35 мм
9 Точить понижение диаметром 28 на длину 17 мм
Резец подрезной ГОСТ 18880-73
Резец проходной упорный ГОСТ 18879-73
Резец расточной ГОСТ 18882-73
Штангенциркуль ШЦ I - 125 – 01 ГОСТ 166 – 80
2 Фрезеровать отверстие диаметром 10 на глубину 3
3 Фрезеровать два понижения диаметром 7 на глубину 6H12
4 Переустановить заготовку
5 Фрезеровать отверстие диаметром 6 на проход
7 Фрезеровать два отверстия под углом 30 в соответствии с чертежом
Фреза концевая 6 ГОСТ 17025-71
Фреза концевая 3 ГОСТ 17025-71
Станочное приспособление тиски
Шлифовать поверхность диаметром 36h12 на длину 12
Шлифовать поверхность диаметром 38 на длину 20 Ra 16
Контролировать размеры в соответствии с чертежом
Микрометр МК 25-50 ГОСТ 6507-90
Калибр скоба ГОСТ 24853-81
Калибр пробка ГОСТ 14807-69
Образец шероховатости Ra 32
Образец шероховатости Ra 16
Индикатор часового типа ИЧ-10 ГОСТ 577-68