124072 (Разработка технологического процесса механической обработки детали типа вал-червяк)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет механический

Кафедра Технология машиностроения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: "Технологическая подготовка производства"

на тему: "Разработка технологического процесса механической обработки детали типа вал-червяк"

Разработал,

ст. гр. МС–04нГоробец А.И.

Консультант,

проф.Горобец И.А.

Нормоконтроль,

ас.Сулейманов С.Л.

ДОНЕЦК 2008

РЕФЕРАТ

Курсовой проект содержит: 31 страницe, 6 рисунков, 4 таблицы,

6 источников, 3 приложения.

Объектом проектирования является разработка технологического процесса для изготовления вала.

Цель работы: разработать прогрессивный технологический процесс механической обработки вала.

По заданной годовой программе определен тип производства. Для этого производства разработан маршрутный и операционный технологический процессы, выбран метод и способ получения заготовки, оборудование и режущие инструменты, рассчитаны и выбраны припуски на обработку и режимы резания. Проведен анализ технологичности изделия, размерный анализ технологического процесса и его нормирование.

ДЕТАЛЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ЗАГОТОВКА, ПРИПУСКИ, ИНСТРУМЕНТ, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, КАРТА НАЛАДКИ, ТОЧНОСТЬ, ШЕРОХОВАТОСТЬ, ОБОРУДОВАНИЕ,

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ технологичности детали

2. Определение типа производства

3. Выбор метода получения заготовки

4. Маршрутного технологического процесса

5. Выбор металлорежущего оборудования

6. Определение операционных припусков на механическую обработку

7. Выбор режущего и измерительного инструмента

8. Размерный анализ технологического процесса

9. Нормирование технологического процессса

10. Расчет режимов резания

ВЫВОД

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А – Маршрутный технологический процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Операционный технологический процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ В – Карты эскизов

ВВЕДЕНИЕ

Уровень развития машиностроения – один из самых значительных факторов технического прогресса, так как коренные преобразования в любой сфере производства возможны лишь в результате создания более совершенных машин и разработки принципиально новых технологий. Развитие и совершенствование технологии производства сегодня тесно связаны с автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением оборудования с числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные производства, становятся возможным оптимизация технологических процессов, созданием гибких автоматизированных комплексов.

Повышение удельного веса механизированных и автоматизированных орудий производство и их непрерывное совершенствование ужесточало требования к технологическому проектированию и стало основой создания правил и методик разработки технологических процессов. Переход на автоматизированные системы проектирования унифицировал всю технологическую документацию.

Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, переоснащение машиностроительных предприятий современными металлорежущими станками, типизация и стандартизация технологических процессов, повсеместное внедрение ЭВМ привел к переоценке существующих методов проектирования. В настоящее время технологическое проектирование – это комплексная система взаимодействия средств и методов, обуславливающих создание высококачественной технологической документации на основе широкого применения стандартных технологических решений.

1. Анализ технологичности детали

Деталь (ПК 08.0427.50.001) является валом-червяком с хвостовиком для соединения с двигателем посредством муфты, с шейками, которые являются посадочными поверхностями для подшипников и с шейкой под уплотнительное маслоудерживающее кольцо. Это накладывает высокие требования к параметрам качества поверхностей цапф: шероховатость цапф под подшипники достигает величины Ra 0,63; под маслоудерживающее кольцо - Ra 0,32 мкм [1], отклонения формы поверхностей под подшипники контролируются в двух плоскостях: радиальное биение цапф, которое не должно превышать 20 мкм и торцевое биение цапф – до 16 мкм. Центрирование вала и ступицы муфты осуществляется скользящей посадкой [1], крутящий момент передается с помощью шпоночного соединения. Это накладывает дополнительные требования к этой поверхности (шероховатость Ra 1,6 мкм), которая выполнена по 6 квалитету; радиальное биение хвостовика не должно превышать 20 мкм. Так как обработка цапф предусматривает шлифование и полирование, на валу предусмотрены канавки для выхода шлифовального круга, выполненные по наружнему цилиндру и торцу ГОСТ 8820-69 исп.4.

Поскольку для конструкторской базы принята ось детали, то для механической обработки детали целесообразно использовать технологические центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74, которые будут являться технологической и измерительной базами. На валу выполнен паз, который производится врезанием концевой фрезы и продольным фрезерованием, что нетехнологично. Технологичным является выполнение сегментного шпоночного паза дисковыми фрезами, но в этом случае уменьшается сечение вала, что снижает его долговечность, поэтому выполнение данного шпоночного паза необходимо с такой конфигурацией, которая показана на чертеже.

Для установки подшипников, ступицы муфты, предусмотрены заходные фаски 2,5х45⁰. Для исключения травматизма острые кромки притуплены фасками 1х45⁰.

В качестве материала из которого изготовлен вал принята конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-88 c содержанием углерода 0,45%. Для повышения износостойкости вала в качестве термообработки принята закалка зубьев на установке ТВЧ.

Для контроля допуска на погрешность направления зубьев вала допускается заменить его проверкой пятна контакта с сопряженным колесом. При чем пятно контакта по высоте - не менее 40%.

Определим жесткость детали используя отношение длины к приведенному диаметру.

Вал является жестким, так как отношение длины к диаметру , что меньше 12. Поэтому при механической обработке детали можно назначать интенсивные режимы резания.

Таким образом, конструкция детали является технологичной.

2. Определение типа производства

Рассчитаем такт выпуска по известным зависимостям [5]

(2.1)

где Fg- годовой действительный фонд времени работы оборудования;

Ku- коэффициент, учитывающий потери по организационным причинам, Ku=0,75;

Nt-программа выпуска деталей в год = 300 шт.

Fg=Fn (1-P/100), (2.2)

Где Fn- номинальный годовой фонд времени;

Р- величина простоев оборудования по организационно-техническим причинам. Принимаем Р=10%

Fn=(Д_пр∙φ_пр+ Д_φ)· с, (2.3)

где Д_пр- число предпраздничных дней в году;

φ_пр- продолжительность смены в праздничные дни;

Д- число рабочих дней в году;

φ- продолжительность смены в рабочие дни;

с- количество рабочих смен.

При пятидневной рабочей неделе (продолжительностью 40 часов) по данным [6] общее количество рабочих дней в 2008 году составляет:

Np=365-114=251, (2.4)

здесь 114 - количество нерабочих и праздничных дней.

Тогда, учитывая число рабочих смен с =2; продолжительность смены φ =8 часов; продолжительность смены в предпраздничный день φ_пр=7 час; количество предпраздничных дней Д_пр=6; количество рабочих дней Д =248, получим:

Fn= ( 7·6 + 251·8 )·2 = 4100 час

Тогда

Fg= 4100 (1-0,1)= 3690 час

Тогда

мин/шт

Определим коэффициент серийности по формуле:

K_l= , (2.5)

Где t_шт.ср.- средняя величина штучного времени на механическую обработку

K_l=

Тип производства - серийный.

3. Выбор метода получения заготовки

Метод получения заготовки детали, его целесообразность и экономическая эффективность определяется такими факторами, как форма детали, её материал, габаритные размеры детали, годовая программа выпуска детали. Исходя из конструкции детали, типа производства, заготовка может быть получена одним из методов: литьем, из проката или штамповкой.

Поскольку материал заготовки - сталь 45 не является пригодной для литья, то метод получения заготовки из литья неприемлем.

Следует отметить что сталь 45 хорошо деформируется. Поэтому исходя из величины годовой программы выпуска деталей, особенности конструкции утолщения посередине детали относительно хвостовика и рекомендаций [2] одним из методов получения заготовки выбираем поковку в подкладных штампах.

Сравним два варианта получения заготовки из круглого сортового проката и поковкой в подкладных штампах. При методе получения заготовки поковкой мерные отрезки сортового проката, нарезанного на механической пиле, подогревают в печи кузнечного цеха, после чего подают на ковку паровоздушными молотами в подкладных штампах. После горячей ковки заготовка принимает цилиндрическую форму с утолщением посередине (рис. 3.1)

Определим массу поковки по зависимости:

G₃= ρ· V· K , (3.1)

где ρ=7810 - плотность металла, кг/м³;

К - коэффициент, учитывающий отходы металла;

V₃- объем заготовки, который равен сумме объёмов заготовки V₁+V₂+V₃+V₄+V₅ на отдельных участках поковки, отсюда,

G₃= ρ·

Подставив числовые значения получим

G_з=7810·3,14·(0,039²·0,08+0,047²·0,086+0,055²·0,064+0,088²·0,132+0,049²· ·0,104) · 1,1= 11,81 кг

Определим коэффициент использования металла по формуле:

, (3.2)

где Gg- масса детали, отсюда

После получения заготовки, последнюю отжигают в индукторной печи до твердости НВ 195…220. Способ очистки после отжига заготовки- дробеструйный. Технические требования на заготовку: штамповочные уклоны должны быть выполнены не более 7˚, радиусы не более 5 мм. Предельные отклонения согласно рекомендаций [2].

Рисунок 3.1 – Эскиз заготовки поковки вала

Для окончательного выбора способа получения заготовки определим затраты на получение заготовки из проката и поковки.

Определим стоимость заготовки из круглого сортового проката диаметром 82 мм и длиной 450 мм

М= Q_зп *S – (Q_зп – q )*S_отх, (3.3)

Где Q – масса заготовки, S - стоимость 1 кг материала, q – масса детали, S_отх- стоимость отходов, Q_зп- масса заготовки с учетом потерь при нарезке.

Длина проката для нарезки заготовок L_пр= 5000 мм. Потери на зажим при нарезке на механических пилах l_заж= 100 мм. Ширина реза l_р= 8 мм, длина торцового обрезка l_об = 0,3…0,5*d ~40 ммКоличество заготовок, полученных из принятой длины определим по формуле

Х = (L_пр- l_заж – l_об)/(l_з + l_р) , (3.4)

Х = (5000 – 100 –40)/(450 + 8) = 10,61 шт

Принимаем х = 10 шт. Остаток длины (некратность)

L_нк = 5000 - 100 -40 - (450+8)·10 = 280 мм

Общие потери материала при нарезке проката составляет в процентном отношении к длине проката

П_по = (l_заж+l_об+ L_нк+ l_р)·100%/L_пр = (3.5)= (100+40+280+8)·100/5000 = 8,56%

Расход материала на 1 деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь с учетом массы заготовки из проката, определенной по формуле (3.1)

Q_п = 7810·0,450·3,14·0,041² = 18,55 кг

Q_зп = Q_п(100+П_по)/100 = 18,55· (100+8,56)/100 = 20,13 кг (3.6)

Тогда, зная S = 5,1 грн/кг, S_отх= 1,3 грн/кг, q= 6,22 кг, получим