Расчет детали типа 'вал'

Расчет детали типа 'вал'

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра технологии машиностроения

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Технология Машиностроения»

Выполнил:

Ст-т гр. МТ-061

Шабанов М. С.

Проверил:

Останин О. А.

Кемерово 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

.Технико-экономический анализ объекта производства

.1 Назначение и условия работы изготавливаемого изделия

.2 Анализ типа производства

.3 Анализ технологичности конструкции детали

.3.1 Качественная оценка технологичности

.3.2 Количественная оценка технологичности

. Проектирование технологического процесса

.1 Выбор заготовки и метода ее получения

.2 Выбор метода обработки поверхностей

.3 Составление маршрута обработки

.4 Выбор типа оборудования

.5 Выбор баз по технологическим операциям

.6 Выбор типа инструмента

.7 Выбор системы и типоразмеров станочных приспособлений

.8 Выбор средств контроля

.9 Расчёт припусков на обработку и определение предельных размеров

.10 Расчет режимов резания и нормы времени

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроительная промышленность поставляет продукцию всем отраслям народного хозяйства и является одним из основных его звеньев. Технический прогресс и дальнейший рост всех отраслей народного хозяйства в значительной степени зависят от развития машиностроения и от роста его технологической культуры.

В настоящее время всё более актуальной задачей становится всесторонняя автоматизация производства, в частности автоматизация технологической подготовки производства, так как современное производство характеризуется всё большим переносом центра тяжести с массового на серийное гибкое производство.

Широкое использование ЭВМ во всех современных областях науки, техники, производства, управления, экономики и других связано не только с необходимостью выполнения значительного объема трудоемких расчетов, но и с возможностью в кратчайшее время получить результаты практически с любой степенью приближения.

Проблема повышения эксплуатационных характеристик деталей машин является актуальной в любом современном производстве, а в машиностроении она стоит очень остро. Так как эксплуатационные характеристики напрямую зависят от метода и режима обработки детали, то необходимо установление взаимосвязи параметров обработки и характеристиками поверхностного слоя обработанной детали.

Целью данной курсовой работы является технологическая подготовка производства детали типа вал, режимы которой рассчитаны аналитическим методом.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА

.1 Назначение и условие работы изготавливаемого изделия

деталь вал технологический крутящий

Деталь РПМ2Г-01.00.001 является валом, который предназначен для передачи крутящего момента от планетарного гидродвигателя на цепь скребкового конвейера, подающего противогололёдную смесь из бункера к разбрасывателю. Вал изготовлен из стали 35 ГОСТ 1050-88.

Гидродвигатель устанавливается на шлицевую часть вала. Ступени Ф65h7 и Ф55h7 служат для установки подшипников качения, на ступень Ф70 устанавливается звёздочка, тянущая цепь со скребками.

Наиболее точные поверхности детали: 2 ступени под подшипники Ф55 и Ф65 и ступень Ф70 под звёздочку.

Вал образуется поверхностями 1-22.

Основными поверхностями являются 3,9,10,11,15,19(19.1,19.2),20(20.1). Поверхности 1-8, 12,13,14,16,17,18,21,22 являются вспомогательными.

В качестве материала для изготовления заготовок выбираем сталь 35 ГОСТ 1050-88.

Химический состав в % стали 35

Таблица 2

Применение: детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

Технологические свойства материала 35

Температура ковки: Начала 1280, конца 750. Заготовки сечением до 800 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием: В горячекатаном состоянии при

НВ 144-156 и s_B = 510 Мпа, K_{u б.ст.} = 1,3.

Склонность к отпускной способности: Не склонна.

Флокеночувствительность: Не чувствительна.

Механические свойства

Предел текучести: σ_т = 315 Н/мм².

Временное сопротивление разрыву: σ_в=530 Н/мм².

Относительное удлинение: δ= 20%.

Относительное сужение: Ψ= 45%.

Ударная вязкость не менее 69 Дж/см².

Твёрдость HB не более 207.

Плотность: ρ = 7826 кг/м³.

1.2 Анализ типа производства

Тип производства предварительно определяется по массе и программе выпуска изделия. Масса изделия равна 20 кг, программа выпуска изделия 150 штук в год.

Таблица 1.1

Обрабатываемые детали средние, так как масса более 10кг. Следовательно, тип производства - мелкосерийное.

.3 Анализ технологичности конструкции изделия

.3.1 Качественная оценка технологичности

Некоторые требования к технологичности валов

Наряду с общими требованиями, к технологичности валов предъявляются и некоторые специфические требования.

. Перепады диаметров ступенчатых валов должны быть минимальными. Это позволяет уменьшить объём механической обработки при их изготовлении и сократить отходы металла. По этой причине конструкция вала с канавками и пружинными кольцами более технологична конструкции вала с буртами.

. Длинной ступеней валов желательно проектировать равными или кратными длине короткой ступени, если токарная обработка валов будет осуществляться на многорезцовых станках. Такая конструкция позволяет упростить настройку резцов и сократить их холостые перемещения.

. Шлицевые и резцовые участки валов желательно конструировать открытыми или заканчивать канавками для выхода инструмента. Канавки на валу необходимо задавать одной ширины, что позволит прорезать их одним резцом.

. Валы должны иметь центровые отверстия. Запись в технических требованиях о недопустимости центровых отверстий резко снижает технологичность вала. В таких случаях удлиняют заготовку для нанесения временных центров, которые срезают в конце обработки.

Исходя из приведенных требований технологичности валов, определяем технологичность исследуемого вала:

. Перепады диаметров незначительны по сравнению с длиной вала и составляют разницу от 11мм до 25мм, что позволяет уменьшить объем механической обработки и сократить отходы металла.

. Стороны вала, которые расходятся от шестерни в разные стороны, являются симметричными, поэтому длины ступеней одинаковы, что упрощает настройку резцов при обработке на многорезцовом станке.

. Шлицевой участок вала сконструирован открытым.

. Исследуемый вал имеет центровые отверстия.

Сравнив полученный результат с требованиями технологичности, получаем, что исследуемый вал технологичен.

1.3.2 Количественная оценка технологичности

Количественная сравнительная оценка технологичности конструкции осуществляется при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. [1, стр.33]

а) Определение коэффициента использования материала на четвёртом переделе

,

где

- масса готовой детали, кг;

- масса заготовки, кг.

.

б) Определение коэффициента точности обработки

где

- средний класс точности обработки изделия;

- число размеров соответствующего класса точности;

- класс точности обработки.

в) Определение коэффициента шероховатости поверхности

,

,

где

- средний класс шероховатости поверхности изделия;

- класс шероховатости поверхности;

- число поверхностей соответствующего класса шероховатости.

.

Все расчёты сведены в таблицу 1.2

Таблица 1.2

2.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

.1 Выбор заготовки и способ её получения

Технико-экономический расчёт двух выбранных методов получения заготовок

Масса заготовки: (1)

Где масса детали, кг

 коэффициент использования металла на четвёртом переделе ( при механической обьаботке)

Трудоёмкость в структуре себестоимости заготовки: , чел.-ч/т (2)

Где и трудоёмкость данной и базовой заготовки, чел.-ч/т.

Доли заработной платы в структуре себестоимости по базовому варианту : , ед/т (3)

Капиталовложения на стадии получения заготовки: 1т, ед. (10)

Капиталовложения на стадии механической обработки: , ед. (11)

Масса исходной заготовки: , кг (12)

Стоимость отходов с одной тонны заготовок: , ед. (15)

Приведенные затраты: , ед. (16)

Где итехнологическая себестоимость на стадии получения заготовки и её механической обработки, ед. ;

исоответственно элементы капиталовложений на заготовительной стадии и на стадии механической обработки, ед.;

стоимость отходов с одной тонны заготовок, ед.

Поскольку недостатки штамповки на КГШП является:

Меньшая универсальность, невозможность значительного перераспределения металла вдоль оси заготовки, нет условий для выполнения операции подкатки и протяжки заготовки, большее количество ручьев, более сложная конструкция штампов, необходимость очистки заготовок от окалины, дороговизна пресса. В связи с этими недостатками , метод получения заготовок выбираю из круглого проката.

.2 Выбор метода обработки поверхностей

Метод обработки характеризует процесс взаимодействия инструмента с поверхностью заготовки, в результате которого эта поверхность приобретает определённую геометрическую форму и необходимое качество.

Метод обработки характеризуется:

- совокупностью движения формообразования при резании;

формой получаемой поверхности;

параметрами качества поверхности.

Вид обработки предопределяет диапазон параметров шероховатости и точности применительно к конкретному методу обработки.

Вид обработки характеризуется методом обработки и уточняется в зависимости от требований по точности и шероховатости.

Количество видов обработки поверхности должно быть минимально с целью использования меньшего количества моделей технологического оборудования и типоразмеров оснастки, а так же с целью максимальной концентрации элементарных переходов по технологическим операциям.

Назначение методов и видов обработки производится на основе таблиц точности обработки с учётом требований предъявляемых конструкции детали. Используются данные [2, стр.8-15].

Назначение методов и видов обработки сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

2.3 Составление маршрута обработки

Основано на следующих понятиях:

технологическая операция,

технологическое оборудование,

компоновочная схема технологической операции.

Технологическая операция рассматривается как часть процесса, выполняемая на рабочем месте одним или несколькими исполнителями.

Технологическое оборудование размещается на рабочем месте и характеризуется рядом свойств:

кинематической структурой,

степенью специализации,

геометрической точностью и т.д.

Основной задачей данного этапа является составление общего плана обработки детали.

Последовательность обработки сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Операция 005: Отрезная ленточнопильная

1. Резать круглый прокат Ø80мм на заготовки длиной 790мм

2.4 Выбор типа технологического оборудования

Уточнение модели и типоразмера оборудования производится на основе следующих понятий:

-     технологического оборудования,

-        компоновочной схемы операции,

          станочного приспособления,

          схемы установки и доступности обработки.

Выбор модели станка, прежде всего, определяется его возможность обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовляемой детали.

Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных станках, то определённую модель выбирают из следующих условий: [4, стр.164]

1.   Соответствие основных размеров станка габаритам обрабатываемых деталей, установленных по принятой схеме обработки.

2.       Соответствие станка по производительности заданному масштабу производства.

.        Возможность работы на оптимальных режимах резания.

.        Соответствие станка по мощности.

.        Возможность механизации и автоматизации выполняемой обработки.

.        Наименьшая себестоимость.

.        Реальная возможность приобретения станка.

.        Необходимость использования имеющихся станков.

Определяющими факторами при выборе моделей технологического оборудования является:

-     тип производства,

-        группа оборудования,

         структура операции,

         требуемая точность обработки,

         габаритные размеры заготовки.

Выбор модели оборудования сводим в таблицу.

Таблица 2.3.

2.5 Выбор баз по технологическим операциям

Применительно к механической обработке под базированием понимается придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траекторию перемещения режущего инструмента.

Для придания требуемого положения заготовке вводится понятие “база”. В качестве баз у заготовки могут, используются реальные поверхности или сочетание поверхностей, плоскости симметрии, оси и точки.

Для определения жёсткого положения необходимо наличие шести опорных точек. Для их размещения требуется три координатные поверхности. В зависимости от формы и размеров заготовки эти точки могут быть расположены на координатной поверхности различно.

Различают следующие типы баз:

Установочная база - лишает заготовку трёх степеней свободы;

Направляющая база - лишает заготовку двух степеней свободы;

Опорная база - лишает заготовку одной степени свободы.

Опорные точки при установке заготовки реализуются установочными элементами станочных приспособлений и предопределяют доступ режущего инструмента к поверхности заготовки.

Таблица 2.4

2.6 Выбор типа инструмента

Основными свойствами, предопределяющими выбор типоразмера режущего инструмента, является, геометрические параметры режущей части и материал, из которой она состоит.

Выбор типоразмера режущего инструмента зависит от типа инструмента, модели технологического оборудования, требуемой точности обработки и формы расположения и размеров, обрабатываемых поверхностей.

[5, стр.156-254]

Выбираем для обработки поверхностей следующие инструменты, которые сведены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5.

2.7 Выбор системы и типоразмеров станочных приспособлений

Система станочных приспособлений определяется:

-   моделью технологического оборудования,

-        схемой установки заготовки,

         содержанием технологической операции,

         точностью обработки.

Типоразмер приспособления определяется:

-     моделью технологического оборудования,

-        габаритными размерами заготовки.

Выбор приспособлений сведём в таблицу 2.6.

Таблица 2.6.

2.8 Выбор средств контроля

Выбор средств контроля предопределяется:

-   типом производства,

-        характером контролируемой поверхности,

         формой контролируемой поверхности,

         расположением контролируемой поверхности,

         требуемой точности контроля.

Выбор средств контроля сведём в таблицу 2.7.

Таблица 2.7

010           Æ

2.9 Расчёт припусков на механическую обработку

Определение припусков на механическую обработку для Æ  производится расчётно-аналитическим методом, а для остальных поверхностей припуски на механическую обработку принимаются исходя из размеров заготовки. Расчёт припусков на механическую обработку ведём для Æ, который приведён в табл.11

Расчёт припусков на механическую обработку

Таблица 2.8.

2.10 Расчёт режимов резания и норм времени

В процессе разработки операционной технологии необходимо рассчитать режимы резания, расчёт ведётся расчётно-аналитическим способом на технологических операциях. На остальные переходы и операции значения режимов резания выбираем по нормативным данным приведённых в таблицах [3].

Глубина резания при точении:

t_черн =3,0 мм

t_{получист} =1,5 мм

t_чист=0,48 мм.

Глубина резания при шлифовании:

t _{шлиф. Чист.} =0,02 мм.

Подачи:

S₁= 1 мм/об

S₂=0.6 мм/об

S₃= 0.6 мм/об

S₄= 0.4 мм/об

Определение скорости резания при точении

Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, установленных для каждого вида обработки:

,

V_Т шлиф =300 м/мин

Где:

 - стойкость инструмента, ;

 - глубина резания, ;

 - подача, ;

 - коэффициент, учитывающий условие обработки (см. табл. 17,стр.269);

 - общий поправочный коэффициент;

 - показатель относительной стойкости;

,  - показатель степени.

Для чернового точения:

, , ,

Для получистового точения:

, , ,

Для чистового точения:

, , ,

Т = 45 мин.

,

Где:

 - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки,

K_тv=1 (табл.1, стр.261),

 = 0.8 - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки (см. табл. 5, стр.263),

=1 - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента (см. табл. 6, стр.263).

Число оборотов вращения шпинделя:

Норма времени:

Результаты вычислений сведём в таблицу

Таблица 2.9.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дипломное проектирование по технологии машиностроения / под ред. В. Б. Бабука. - Минск: Вышейшая школа, 1979. -464 с.

. Балакшин, В. С. Теория и практика технологии машиностроения / В. С. Балакшин. - М.: Машиностроение, 1982.

. Технология машиностроения (спец. часть). - М.: Машиностроение, 1986.-480 с.

. Точность и производственный контроль в машиностроении: справ. / под ред. А. К. Кутан, Б. М. Сорочкина. - Л.: Машиностроение, 1983. - 368 с.

. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 .т. / под ред. Р. К. Мещерякова, А. Г. Косиловой. - М.: Машиностроение, 1985.

. Обработка металлов резанием: справ, технолога / А. А. Панов [и др.]; под общ. ред. А. А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

. Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих. -- М.: Машиностроение, 1974. - 188 с.

. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного обслуживания рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ (различные типы производства). - М.: Машиностроение, 1974.-360 с.

. Структурный метод проектирования технологических процессов механической обработки: учеб. пособие / Л. Д. Маш-кин, А. А. Клепцов, И. А. Туманов. - Кемерово: Кузбас. политехи, ин-т, 1986. - 44 с.

. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: справ. / под ред. А. Г. Косиловой. - М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие / Л. В. Лебедев, А. А. Погонин, А. Г. Схирт-ладзе, И. В. Шрубченко. - Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. -424 с.

. Металлорежущие станки: номенклатурный каталог. В 2 кн. - М.: Минстанкопром СССР, 1986.

. Технико-экономическое обоснование выбора метода получения заготовок: метод, указания к дипломному проектированию для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения», 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» / сост.: В. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов; ГУ Куз-ГТУ. - Кемерово, 2007. - 27 с.

. Технологические регламенты процессов механической обработки и сборки в машиностроении: учеб. пособие / А. Г. Схиртладзе, В. П. Борискин, А. И. Пульбере, Л. А. Чупина, И. В. Чупин. - Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2005. - 424 с.