Курсова робота
На тему:
«Аналізвиготовлення веденого вала шляхом розробки прогресивного технологічногопроцесу»
Введення
Валведений призначений для передачі крутний моменту із шестірні на колесо задопомогою шпонки. Вали такого типу входять у конструкції багатьох вузлівверстатів, тракторів, редукторів і інших машин. Від якості їхнього виготовленнязалежить надійність і довговічність роботи виробів і тому вдосконалюваннютехнології їхнього виготовлення постійно приділяється сама серйозна увага.
Метоюданого проекту є зниження трудомісткості виготовлення веденого вала шляхомрозробки прогресивного технологічного процесу, що базується на сучаснихдосягненнях в області верстатобудування й інструментального виробництва.
Завданняпроекту:
1. Описати службове призначення вала й оцінити технологічність йогоконструкції.
2. Вибрати тип виробництва форму організації технологічного процесу.
3. Розробити конструкцію заготівлі, що забезпечує мінімальні витратиматеріалу.
4. Розробити план виготовлення вала веденого.
5. Докладно проробити токарську й фрезерну операції.
1. Аналіз службового призначення деталі
Валведений призначений для передачі крутний моменту із шестірні на колесо задопомогою шпонки. Працює в умовах частого включення й вимикання обертання йнерівномірного навантаження на початку циклу роботи. Умови змащення йтемпературні умови – нормальні.
/>
Рис. 1.1Ескіз деталі з нумерацією поверхонь
Таблиця1.1Вид поверхні № поверхні Виконавчі поверхні 12, 14 Основні конструкторські бази 5, 8, 11 Допоміжні конструкторські бази 2, 3, 4, 7, 9 Вільні поверхні 1, 6, 10, 13, 15, 16, 17
Детальвиготовлена зі сталі 45 за ДСТ 1050–74 і має наступні характеристики:
ХімічнийскладМарка стали С Si Mn Cr Ni Зміст елементів в% 45 0,42–0,50 0,17–0,37 0,50–0,80 ≤0,25 ≤0,25
Такасталь має наступні механічні властивості:
– тимчасовийопір при розтяганні σвр=598 МПа,
– границятекучості σт=363 МПа,
– відноснеподовження=16%,
– ударнав’язкість ан=49 Дж/м2,
– середнєзначення щільності: /> />
– діловатеплопровідність: 680 Вт/(/>)
– коефіцієнтлінійного розширення α=11,649*106 1/Зº.
Сталь45 що піддається загартуванню й наступній високотемпературній відпустці. Післятакої термічної обробки сталь здобуває структуру сорбіту, добре сприймаючого ударненавантаження. Для вала потрібно більше висока поверхнева твердість, отже, післязагартування його піддають відпустці.
Виходячизі службового призначення деталі при розробці процесу особливу увага вартоприділити вибору методів обробки виконавчої поверхні й конструкторських баз.Всі поверхні вала повинні бути механічно обробленими, тому що неопрацьованіповерхні можуть дати значну неврівноваженість і стать причиною появи вібраційпри його обертанні.
2. Технологічність конструкції деталі
Показниктехнологічності заготівлі
· Коефіцієнт оброблюваності матеріалу різанням Коб=1.
· Проста конструкція деталі (відсутність складних фасоннихповерхонь) дозволяє використовувати при її виробництві уніфіковану заготівлю.
· Габаритні розміри деталі і її використання дозволяєвикористовувати раціональні методи одержання заготівлі, такі як: прокат,штампування, лиття.
· З урахуванням вимог до поверхонь деталі (точності, шорсткості), атакож їх тех. призначення остаточне формування поверхонь деталі (ні однієї) назаготівельній операції неможливо.
· Забезпечення потрібної шорсткості можливо стандартними режимамиобробки й уніфікованим інструментом.
Показникитехнологічності конструкції деталі в цілому
· Матеріал не є дефіцитним, вартість прийнятна.
· Конфігурація деталі проста.
· Конструкційні елементи деталі універсальні
· Розміри і якість поверхні деталі мають оптимальні вимоги поточності й шорсткості.
· Конструкція деталі забезпечує можливість використання типових ТПїї виготовлення.
· Можливість обробки декількох поверхонь із одної установи
· Конструкція забезпечує високу твердість деталі.
· Технічні вимоги не передбачають особливих методів і засобівконтролю.
Детальтехнологічна й дозволяє застосувати продуктивні методи обробки (гостріння,шліфування й ін.).
3.Вибір типу виробництва й форми організації технологічного процесу виготовленнядеталі
Розрахуємомасу даної деталі:
Q =/>,
/>
V =/>
/>
Примасі від 8 до 30 кг. І програмі 500…5000 деталей у рік (N = 2400 дет/рік – проектна)тип виробництва серійне (крупно серійне).
Длясерійного виробництва рекомендується групова форма організації виробництва,коли запуск деталей здійснюється партіями.
Обсягпартій, запуск деталей:
/>
а – періодичністьзапуску деталей, при запуску раз на місяць дорівнює 24; 254 – число ходів.
Зурахуванням типу виробництва передбачається застосування універсальнихверстатів і верстатів зі ЧПУ, різальних інструмент в основному збірнях зізмінними багатогранними ріжучими пластинами, оснащення з механізованимисиловими приводами.
4.Вибір методу одержання заготівлі і її проектування
Виходячиз вимог ДЕРЖСТАНДАРТ 26.645–85, призначаємо припуски й допуски на розміридеталі й зводимо ці дані в таблицю 1.
Залежновід обраного методу приймаємо:
класточності розмірів і мас – 10
рядприпусків – 4.
Таблиця4.1
Розміри,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм Розрахунок розмірів заготівлі, мм розміри, мм Ø85 ±2,8 4,2 Ø85+(2. 4,2)±2,8= Ø93,4±2,8 Ø93±2,8 Ø85 ±2,8 4,2 Ø85+(2. 4,2)±2,8= Ø93,4±2,8 Ø93±2,8 Ø95 ±3,0 5,0 Ø95+(2. 5,0)±3,0= Ø105±3,0 Ø105±3,0 470 ±6,5 8,0 470+(2. 8,0)±6,5= 486±8,0 486±8,0 205 ± 4,0 5,2 205+8,0–5,2±4,0= 207,8±4,0 208±4,0 200 ± 4,0 5,2 200+(2. 5,2)±4,0= 210,4±4,0 210±4,0 65 ±2,8 4,2 65+8,0–5,2±4,0= 67,8±4,0 68±4,0
2)Ливарні ухили призначаємо відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ 26.645–8, виходячи зконструктивних особливостей заготівлі й рівні не менш 1,5–2º. Відповіднодо рекомендації, для спрощення виготовлення ливарної моделі приймаємо їходнаковими й величиною 3°.
3)Ливарні радіуси закруглень зовнішніх кутів приймаємо рівними не менш 5 мм.R=5 мм.
Ливарнірадіуси закруглень внутрішніх кутів визначаємо по формулі R=0,4 h.
R1=R2= R3=0,4∙ 10 мм=4 мм
4)Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу Км, по формулі:
/>
де m –маса деталі, кг;
M – масазаготівлі, кг.
Розрахуємомасу заготівлі:
/>, кг
де: γ– щільність матеріалу, кг/м3. Для сталі: γ=7814 кг/м3;
Vз –обсяг заготівлі, мм3.
Обсягзаготівлі визначаємо як алгебраїчну суму обсягів найпростіших тілтридцятилітніх заготівлю:
/>
/>
/> />
Визначимокоефіцієнт використання матеріалу:
/>.
Данийметод лиття не задовольняє завданню одержання виливка з контуром, щонаближається до контуру деталі; тобто з коефіцієнтом використання Км близькимдо 1.
1) Потаблиці 3.1.3 [1] вибираємо:
а)Устаткування – прес;
б)Штампувальні ухили: 5 (;
в)Радіуси закруглень зовнішніх кутів, при глибині порожнини струмка:
10…25 мм– r = 2,5 мм,
25…50 мм– r = 3 мм;
Радіусизакруглень внутрішніх кутів, більше зовнішніх кутів в 3…4 рази.
2) Потаблиці 3.4 [1] призначаємо допуски й припуски на обробку на сторону й зводимоїх у таблицю 2.
Таблиця4.2
Розміри,
мм
Допуски,
мм
Припуски,
мм Розрахунок розмірів заготівлі, мм розміри, мм Ø85
+1,0
-0,5 2,6 Ø85+(2. 2,6) = Ø90,2
Ø90/> Ø85
+1,0
-0,5 2,6 Ø85+(2. 2,6) = Ø90,2
Ø90/> Ø95
+1,2
-0,7 2,8 Ø95+(2. 2,8) = Ø99,8
Ø100/> 470
+2,4
-1,2 5,0 470+(2. 5,0) = 480
480/> 205
+1,5
-0,9 3,2 205+5,0–3,2 = 206,8
207/> 200
+1,5
-0,9 3,2 200+(2. 3,2) = 206,4
206/> 65
+1,0
-0,5 2,5 65+5,0–3,2 = 66,8
67/>
3)Розрахуємо площу кування в плані [1]:
Fпок.п=41621, мм2
4)Визначаємо товщину містка для облоя [1]:
/>, мм
КоефіцієнтІз приймаємо рівним 0,016.
5) Потаблиці 3.2.2 вибираємо інші розміри облойної канавки [1]:
а)Зусилля преса – 10 МН;
б) ho= 2,0 мм;
в) l= 4 мм;
г) h= 6 мм;
д) R1= 15 мм.
6)Розрахувати обсяг заготівлі [1]:
Vзаг.=Vп+Vу+Vо,мм3
де Vп– обсяг кування, що розраховується по номінальних розмірах креслення;
Vу– обсяг вигару, обумовлений залежно від способу нагрівання;
Vо– обсяг облоя при штампуванні.
а)Обсяг кування:
/>
б)Обсяг вигару Vу приймаємо рівним 1% від Vп.
Vу=32400 мм2
в)Обсяг облоя Vо:
Vо=ξ.FМ.(Рп+ ξ. π. l),
де ξ– коефіцієнт, що враховує зміна фактичної площі одержуваного облоя в порівняннііз площею перетину містка;?=2.
Fм– площа поперечного перерізу містка FM=l.ho= 4. 2,0= 8 мм2;
Рп– периметр кування Рп= 1130 мм.;
Підставимоотримані дані у формулу:
Vо=2.8×(1130+2. 3,14.4) = 18482 мм3;
г)Обсяг кування:
Vзаг.=32,4·105+32400+18482= 32,9·105 мм3.
Визначимопараметри вихідної заготівлі для штампування.
д)Діаметр заготівлі:
/>, мм
де m– відношення />; 1,25
/> мм.
ЗаДСТ 2590–71 />мм.
д)Довжина заготівлі:
/>
г)Площа поперечного перерізу заготівлі:
/>
7)Розрахуємо масу кування:
/>кг.
8)Визначимо коефіцієнт використання матеріалу:
/>
9)Розрахуємо зусилля штампування:
/>, МН,
де Dпр– наведений діаметр Dпр=1,13/>,
Fп– площа проекції кування на щільність рознімання штампа
Fп=/>,
Bп.ср– середня ширина кування в плані, Bп.ср=/>.
σв — межу міцності матеріалу, σв=598 МПа [2]
Dпр= /> мм
Fп=6994 мм2;
Bп.ср=6994/480=15 мм
/>, МН
Порозрахунковому зусиллю штампування вибираємо прес із зусиллям 25 МН і зразковоюпродуктивністю 140 шт./ч.
Дляостаточного вибору методу одержання заготівлі, варто провести порівняльнийаналіз по технологічній собівартості.
Розрахуноктехнологічної собівартості заготівлі одержувану по першому або другому методіпроведемо по наступній формулі [1]:
/>
де Сi –базова вартість однієї тонни заготівель Сi лиття = 9780 грн.;
Сi шт =3730 грн., kт, kс, kв, kм, kп– коефіцієнти, що залежать від класу точності, групи складності, маси, маркиматеріалу й обсягу виробництва заготівель kт = 1, kс = 1,kв = 1, kм = 1,93, kп = 1; Q – маса заготівлі,кг; q – маса готової деталі, кг; Sотх – ціна однієї тонни відходів Sоте= 500 грн.
/>
/>
Економічнийрічний ефект дорівнює:
ЕЕ =(Sзаг1 – Sзаг2)*N = (601 –186,5)*2400 = 994,8 т. грн, (4.8)
де N – обсягвипуску в рік, шт.; Sзаг1, Sзаг2 – вартість заготівель,що зіставляються, у.о.
На основіпроведеного економічного розрахунку, а так само виходячи з раціональногозастосування матеріалу, вибираємо найбільш доцільний метод одержання заготівлі.Таким методом є – одержання заготівлі штампуванням на кривошипних пресах.
5.Вибір технологічних баз
Напершій токарській операції, при закріпленні в кулачковому патроні, щосамоцентрує, використовуємо чорнові (вихідні) бази заготівлі – пов. 6, 11.
Нанаступних операціях деталь установлюємо в повідковий патрон і затискаємо вцентрах, використовуючи пов. 7, 11, залежно від установи.
6.Вибір методів обробки поверхонь деталі
Таблиця6.1Номера поверхонь Точність, квалітет Шорсткість, Ra, напівтемних Методи обробки 5, 10, 16, 17 10 6,3
Гостріння чорнове
Гостріння чистове ТО 12, 13, 14, 15 8 3,2 Фрезерна ТО 1, 6, 18 9 3,2 Фрезерна ТО 2, 3, 4 8 0,63
Гостріння чорнове
Гостріння чистове
ТЕ
Шліфування перед. 7, 8, 9, 11 6 0,32
Гостріння чорнове
Гостріння чистове
ТЕ
7.Розробка технологічного маршруту (плану) обробки деталі
Прирозробці технологічного маршруту дотримуємося наступних принципів:
1. Технологічні операції розробляємо за принципом концентраціїтехнологічних переходів, тобто якнайбільше поверхонь обробляти з одної установи.
2. Віддаємо перевагу напівавтоматам
3. Використовуємо збірний різальний інструмент, оснащений зміннимибагатогранними пластинами СМП із твердого сплаву. Для цільного інструментазастосовуємо швидкорізальну сталь підвищеної продуктивності.
4. Верстатні пристосування використовуємо з механізованими затискнимипристроями.
00 – Заготівельна(штампування)
05 – Фрезерно-центрувальна(обробка пов. 1,6,18)
10 – Токарськачорнова (обробка пов. 2,3,4,5,7,8,9,10,11)
15 – Токарськачистова (обробка пов. 2,3,4,5,7,8,9,10,11,17)
20 – Фрезерна
25 – Маркировочна
30 – Термічна
55 – Контрольна(комплексний контроль точності вала)
8.Розробка технологічних операцій
Длятокарської операції 10 приймаємо токарно-гвинторізні верстат 1К62.
Найбільшийдіаметр оброблюваної деталі 400 мм;
Відстаньміж центрами 1000 мм;
Межічастот обертання шпинделя 12,5–2000 о/хв;
Подачасупорта 42 мм/о;
Потужністьголовного електродвигуна 0,07–4,16 кВт.
Верстатдозволяє виконувати всі види токарської обробки, включаючи нарізуваннярізьблення, забезпечує точність до 8 квалітету, шорсткість до Ra 2,5 напівтемний.
Дляфрезерної операції 20 приймаємо фрезерний верстат 6Д95
Розміриробочого стола 400х1600 мм;
Межічастот обертання шпинделя 40–2000 о/хв;
Межіподач 25–1500 мм/хв;
Потужністьголовного електродвигуна 10кВт.
Послідовністьпереходів операції 10:
1. Установити, закріпити, зняти заготівлю.
2. Точити начорно 7, 8, витримуючи розміри O82,5, O87,5 мм.
3. Точити по контурі. 7, 8, 9, 10, витримуючи розміри Ø82-0,35,Ø87-0,35, 330±0,285, Ø97-0,35,146±0,2, Ø92-0,35,265±0,26 мм.
Послідовністьпереходів операції 20:
1. Установити, закріпити, зняти заготівлю.
2. Фрезерувати паз. 14, 15, витримуючи розміри 5±0,02 мм,110±0,05 мм, 81-0,2, 25+0,033 мм.
3. Фрезерувати паз. 12,13, витримуючи розміри 210±0,05 мм,320±0,07 мм, 71-0,2, 22+0,033 мм.
Длявиконання переходів операції 10 приймаємо наступних різальних інструмент:
Т1,Т2 Різці прохідні ДЕРЖСТАНДАРТ 26611–85 Т5К10;
Т3Різець контурний тип 1 ДЕРЖСТАНДАРТ 20872–80 Т15К6.
Длявиконання переходів операції 20 приймаємо наступних різальних інструмент:
Фрезашпонкова O22 ДЕРЖСТАНДАРТ 4675–71 Р6М5;
Фрезашпонкова O25 ДЕРЖСТАНДАРТ 4675–71 Р6М5.
Розрахунокрежимів різання для всіх технологічних переходів виконаний за методикою [2].
Операція10:
Перехід1
Глибинарізання 4 мм;
Подачарізця 0,2 мм/про;
Перехід2
Глибинарізання 3 мм;
Подачарізця 0,2 мм/про;
Операція20:
Перехід1
Глибинарізання 9 мм;
Подача0,7 мм/про.
Перехід2
Глибинарізання 9 мм;
Подача0,7 мм/про.
Швидкістьрізання розраховується:
/> (8.1)
де /> – коефіцієнт іпоказники ступеня, що залежать від виду обробки;
/> (8.2)
де /> – коефіцієнт,що враховує вплив матеріалу заготівлі на швидкість;
/> – враховуючийстан поверхні;
/> – враховуючийматеріал інструмента.
Розрахунок
Операція10
Перехід1 Перехід 2
/>;
/>=0,8 (кування)
/>=0,65 (Т15К10)
/>=0,46
/>;
/>=1,0
/>=1,0 (Т15К6)
/>=0,44
/> (годиннастійкість)
/> />
/> />
Длячорнового переходу операції 10 проводимо перевірку за потужності верстата:
/>
де /> – ураховуєвластивості оброблюваного матеріалу;
/>
Потужністьрізання розраховується:
/>
Данірежими можна реалізувати на верстаті 1К62.
Аналогічнимобразом розраховані режими різання при фрезеруванні.
Операція20
Перехід1 Перехід 2
/> />
/> />
Часвиконання технологічної операції в серійному виробництві оцінюєтьсяштучно-калькуляційним часом, обумовленому по формулі:
/>
де /> – підготовчо-заключнийчас, хв;
/> – розмірпартії для запуску;
/> – штучний часобробки, хв;
/>
де /> – основний часобробки, хв;
/> – допоміжнийчас, хв;
/> – частехнічного обслуговування верстата, хв;
/> – час навідпочинок і особисті потреби, хв.
Розрахуноктридцятилітніх штучного часу представлений у таблиці 8.1, 8.2.
Розрахунокнорм часу на токарську операцію 10
N
пер. Довжина робочого ходу, Lрх, мм Хвилинна подача, Sм, мм/хв
Основний час обробки, /> Час на установку заготівлі Довжина час переходу, Твс, хв
Оперативний час, /> Прим. 1 0,15 2 205 68 3,0 230 1,5 4,5 3 405 220 1,8 430 0,8 2,6 Те = 4,8 Твс = 2,3 Топ = 7,1
Частехнічного обслуговування й відпочинку
/>
Штучнийчас:
/>
Підготовчо-заключнийчас: 10 хв [2].
Штучно-Калькуляційнийчас:
/>
Розрахунокнорм часу на токарську операцію 20
N
пер. Довжина робочого ходу, Lрх, мм Хвилинна подача, Sм, мм/хв
Основний час обробки, /> Час на установку заготівлі Довжина
час
переходу,
Оперативний час, /> Прим. 1 0,15 2 106 53 2,0 105 0,9 2,9 3 103 54 1,9 100 0,7 2,6 Те = 3,9 Твс = 1,6 Топ = 5,5
Частехнічного обслуговування й відпочинку
/>
Штучнийчас:
/>
Підготовчо-заключнийчас: 7 хв [2].
Штучно-Калькуляційнийчас:
/>
Висновок
Висновокпроекту представлений у вигляді виводів:
1. Оціненоактуальність проблеми, визначені мета й завдання проекту.
2. Виконано оцінкуслужбового призначення вала веденого, розроблений його технологічне креслення,зроблена оцінка технологічності конструкції деталі.
3. Визначено типвиробництва й форма організації технологічного процесу.
4. За економічнимкритерієм обраний метод одержання заготівель і розроблена її конструкція за ДСТ7505–89.
5. Обґрунтованообрані методи обробки поверхонь деталі й розроблений прогресивний технологічниймаршрут її виготовлення.
6. Докладнопророблена токарська операція, зроблені розрахунки режимів різання й норм часу.
Списоклітератури
1. Довідниктехнолога машинобудівника./ За редакцією А.Г. Косилової, Р.К. Мещерякова. –К., 2004
2. Горбацевич А.Ф.,Шкред В.А. Курсове проектування за технологією машинобудування. – К.,2007
3. Гжиров Р.И. Короткийдовідник конструктора: Довідник – К., 2002
4. Михайлов А.В. Методичнавказівка «Визначення операційних розмірів механічної обробки в умовах серійноговиробництва». – К., 2002
5. Методичнівказівки до проектування заготівель.
6. Методичнівказівки по розробці розділів курсового проекту за технологією машинобудуваннястосовно до спеціальності 060800 «Економіка й керування підприємствамимашинобудування». – К., 2005