Разработка технологического процесса механической обработки детали Вал-шестерня

Министерство образования и науки РФ
Кафедра технологии машиностроения
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине: «технология машиностроения»
Тема курсового проекта
Разработка технологического процесса механической
обработки детали «Вал-шестерня»
Выполнил: студент группы
Проверил: преподаватель
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ И УСЛОВИЯ ЕЁ РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ
2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
3. Анализ типа производства
4. Проектирование технологического маршрута
5. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ
6. РАСЧЁТ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ
7. ПОДБОР ОСНАСТКИ
8. Расчёт режимов механообработки
9. Нормирование операций
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Цель курсового проектирования по технологии машиностроения — научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.
К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.
В соответствии с этим решаются следующие задачи: расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения. Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы. Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства.
В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.
1. НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ И УСЛОВИЯ ЕЁ РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ
Материала детали.
Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Диаметры 25, служат для посадки подшипников.
Конец вала на котором имеются шпоночный паз предназначен для посадки зубчатого колеса.
Заготовка – прокат. Деталь выполняется из стали 45Х ГОСТ 4543-71.
Химический состав
Химический элемент
%
Углерод
0,45
Хром, не более
1,5
Механические свойства:
Термообработка: температуру закалки- 840о, среда охлаждения- масло; температуру отпуска- 520о, среда охлаждения- вода или масло;
/>
2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Размеры детали соответствуют нормальному ряду чисел, допустимые отклонения размеров соответствуют СТ СЭВ 144 – 75. Деталь жесткая, имеет поверхности, удовлетворяющие требованиям достаточной точности установки. Простановка размеров технологична, т.к. их легко можно измерить на обрабатывающих и контрольных операциях. При изготовлении детали используют нормализованные измерительные и режущие инструменты.
3. АНАЛИЗ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА
Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичного, серийного, массового). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей и т.д.
Сведения перед разработкой технологического процесса отсутствуют. В этих условиях поступаю следующим образом. По табл.1 устанавливаю предварительно тип производства в зависимости от веса и количества деталей, подлежащих изготовлении в течение года.
Таблица №4.1. Выбор типа производства по программе выпуска
Тип производства
Количество обрабатываемых деталей (изделий) одного наименования и типоразмера в год

Мелкие (легкие)
Средние
Крупные (тяжелые)
Единичное
До 100
До 10
До 5
Мелкосерийное
101…500
11…200
6…100
Среднесерийное
501…5000
201…1000
101…300
Крупносерийное
5001…50 000
1001…5000
301…1000
Массовое
Свыше 50 000
Свыше 5000
Свыше 1000
Установим предварительно тип производства: серийное(n=500)
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА
Исходными данными для проектирования технологического маршрута обработки детали являются: рабочий чертеж детали и производственная программа.
При этом предлагается придерживаться следующих рекомендаций:
В зависимости от шероховатости, точности и специальных требований чертежа детали назначают окончательные методы обработки.
Назначают методы предшествующей обработки поверхностей, т.е. определяются этапы: черновой, чистовой и отделочный.
При наличии операций термической обработки и гальванопокрытий определяют их место в технологическом процессе изготовления детали.
Устанавливают поверхности детали, подлежащие обработке на каждой операции, т.е. формируется примерное их содержание.
План обработки см. на чертеже ТМ 2008.31402 КП
Перечислим последовательность технологических операций получения детали:
005 — Фрезерно-отрезная
010 — Фрезерно-центровальная
015 — Токарно-винторезная
020 — Токарная с ЧПУ
025 — Шпоночно-фрезерная
030 — Зубофрезерная
035 — Круглошлифовальная
040 — Контрольная
Комплект технологической документации прилагается.
5. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ
005 Фрезерно-отрезная
Фрезерно-отрезной станок мод. 8А631
Техническая характеристика.
Диаметр пильного диска — 400 мм:
Наибольший диаметр разрезаемого круглого прутка — 110 мм.
Длина отрезаемой заготовки по упору — 20-1500 мм.
Частота вращения шпинделя — 3,78-21 об/мин.
Подача бабки пильного диска — 8-500 мм/мин.
Мощность э/д главного привода — 5,5 кВт.
Габаритные размеры станка, мм:
длина — 3545;
ширина — 2270;
высота — 1680.
Масса станка — 4180 кг.–PAGE_BREAK–
010 Фрезерно-центровальная
Фрезерно-центровальный станок мод. 8А631
Техническая характеристика.
015 Токарно-винторезная
Токарно-винторезный станок мод. 16К20
Техническая характеристика.
Наиб. длина обраб. изделия, мм………….710
Наиб. диаметр изделия. уст. над, мм.:
станиной…………………………………..400
суппортом………………………………..220
Наиб. диаметр прутка, мм…………………..50
Наиб. длина обтачивания, мм………………935
Пределы шагов нарезаемых резьб:
метрических, мм………………………0,5–112
модульных, модулей………………….0,5–112
дюймовых, ниток на 1″………………56–0,5
питчевых, питчей……………………….56–0,5
Max. масса изделия. уст. в:
патроне, кг………………………………….200
центрах, кг………………………………….650
Коническое отв. шпинделя… КМ №6
Наиб. длина перемещения, мм.:
продольного………………………………..645
поперечного………………………………..300
Быстрое перемещение, м/мин.:
продольное…………………………………..3,8
поперечное…………………………………..1,9
Коническое отв. в пиноли… КМ №5
Сечение державки резца, мм…………….25х25
Габариты станка, мм.:
длина…………………………………………2505
ширина……………………………………….1196
высота………………………………………..1500
Масса станка, кг… 2835
020 Токарная с ЧПУ
Токарно-винторезный станок мод. 16К20Ф3
Техническая характеристика.
-наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной 400
над суппортом 220
-наибольший диаметр прутка проходящий через
отверстие шпинделя 53
-наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000
-шаг нарезаемой резьбы: метрической до 20
-частота вращения шпинделя, об/мин 12,5-2000
-число частот шпинделя 22
-наибольшее перемещение суппорта:
продольное 900
поперечное 250
-подача суппорта, мм/мин
продольная 3-1200
поперечная 1,5-600
-число ступеней подач б/с
-скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин
продольного 4800
поперечного 2400
-мощность электродвигателя главного привода, кВт 10
-габаритные размеры (без ЧПУ), мм:
длина 3360
ширина 1710
высота 1750
-масса, кг 4000
025 Шпоночно-фрезерная
Шпоночно-фрезерный станок мод. 692М
Техническая характеристика
-размеры фрезеруемого паза, мм:
ширина 4-25
длина 5-300
-наибольшее перемещение стола, мм:
продольное 440
поперечное 180
вертикальное 300
-число ступеней оборотов шпинделя 12
-пределы оборотов шпинделя в минуту 375-3750
-продольная подача шпиндельной головки (б/с), мм/мин 450-1200
-вертикальная подача шпинделя на один проход (б/с), мм 0,05-0,5
-мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 1,8/2,8
-габаритные размеры, мм:
длина 1520
ширина 1400
высота 1750
-масса, кг 1250
030 Зубофрезерная
Зубофрезерный станок мод. 5А312
Техническая характеристика
Наиб. нарезаемый модуль, мм 6
Наиб. наруж. диаметр прямозуб. колес, мм 320
Наиб. перемещение стола при нарез.колес, мм,:
прямой зуб 180
30 градусов 110
45 градусов 90
Быстрое перемещение стойки, м/мин 1
Автоматический подвод есть
Расстояние от центра фрезы до пл-ти стола, мм:
Наибольшее 300
Наименьшее 120
Расстояние от верхнего центра до пл-ти стола, мм:
Наибольшее 540
Наименьшее 140
Конус шпинделя Метр. 80
Наиб. размеры инструмента, мм.:
Диаметр 160
Длина 145
Габариты станка, мм.:
Длина 2000
Ширина 1240
Высота 2150
Масса станка, кг 5150
Сменные шестерни: 24,25,27,30,32,33,34,35,37,40,
41,43,45,45,47,48,48,48,49,50,53,54,55,56,58,59,60,61,
62,63,64,64,65,67,69,70,71,72,72,73,74,75,76,77,79,80,82,83,85,86,87,89,90,91,92,94,95,96,97,98,100.
035 Круглошлифовальная
Круглошлифовальный станок мод. 3М153
Техническая характеристика.
-наибольшие размеры устанавливаемой заготовки
диаметр 140
длина 500
-наибольший диаметр шлифования (наружный) 20-180
-наибольшая длина шлифования 650
-высота центров над столом 125
-наибольшее продольное перемещение стола 700
-угол поворота стола, />:
по часовой стрелке 6
против часовой стрелки 7
-скорость автоматического перемещения стола (б/с), м/мин 0,05-5
-частота вращения шпинделя заготовки (б/с), об/мин 50-500
-конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки 4;5
-наибольшие размеры шлифовального круга:
наружный диаметр 600
высота 80
-перемещение шлифовальной бабки:
наибольшее 235
на одно деление лимба 0,005
за один оборот толчковой рукоятки 0,001
-частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин 1590
-скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин 0,02-1,2
-дискретность программируемого перемещения (цифровой индикации) шлифовальной бабки (0,1 стола)
-мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 15,2
-габаритные размеры (с приставным оборудованием), мм:
длина 5400
ширина 2400
высота 2170
-масса(с приставным оборудованием), кг 6500
040 Контрольная
Стол контроля
6. РАСЧЁТ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ
Расчёт линейных размерных цепей
/>
/>
/>
/>
/>    продолжение
–PAGE_BREAK–
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Расчет диаметральных размерных цепей
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
7. ПОДБОР ОСНАСТКИ
Выбор оснастки является одним из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки, от правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия.
Оборудование на проектируемом участке должно быть по возможности универсальным.
Используемые измерительный, вспомогательный инструмент и приспособления:
Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05ГОСТ 166-89;
Индикатор 1 МИГ-0 ГОСТ 9696-82;
Калибр ГОСТ 24121-80 8154-0223-1;
Зубомер ГОСТ 4446-59;
Скоба ГОСТ 11098-75 СР 75;
Образцы шероховатости ГОСТ 9378-78;
Выбор режущего инструмента обуславливается материалом обрабатываемой детали, твёрдостью, конфигурацией, видом обработки (черновая, чистовая), универсальностью, конструкцией детали, выбором оборудования и по возможности из стандартного режущего инструмента.
Используемый режущий инструмент:
Фреза торцевая Т15К6 2220-0011 ГОСТ 24359-80;
Сверло центровочное ГОСТ 14952-75 2317-0119;
Резец проходной Т15К10 ТУ 2-035-892-82 PCLNR 2525M16;
Резец проходной Т5К10 ТУ 2-035-892-82 PCLNR 2525M16;
Резец прорезной и отрезной Т15К6 ГОСТ 18884-73 2120-0501;
Фреза шпоночная ВК8 ГОСТ 16463-80 2234-0206;
Фреза червячная модульная ГОСТ 9324-80 2510-4014;
ПП 300*60*76* 24А -10П С2 7 К5 35 м/с 1 кл. А ГОСТ 2424-83
Смазочно-охлаждающая жидкость:3-5% УКРИНОЛ-1
8. Расчёт режимов механообработки
Точение
1. Заготовка — поковка
2. Выполняемые переходы:
015
Точить поверхность, выдерживая размеры 1,2
Точить поверхность, выдерживая размеры 3,4
Точить поверхность, выдерживая размеры 5,6
Точить поверхность, выдерживая размеры 7,8
Точить поверхность, выдерживая размеры 9,10
Точить поверхность, выдерживая размеры 11,12
02
Точить поверхность, выдерживая размеры 1,2, с образованием фаски 1*45 градусов
Точить поверхность, выдерживая размеры 3,4
Точить поверхность, выдерживая размеры 5,6, с образованием фаски 2*45 градусов
Точить канавку, выдерживая размеры 2,16,17
Точить поверхность, выдерживая размеры 7,8, с образованием фаски 1*45 градусов
Точить поверхность, выдерживая размеры 8,9,10, с образованием фаски 1*45 градусов
Точить поверхность, выдерживая размеры 8-15, с образованием фаски 2*45 градусов
Точить канавку, выдерживая размеры 8,16,17
3. Приспособление: Трёх — кулачковый патрон, центр.
4. Оборудование.
Станок токарно-винторезный модели 16К20Ф3
5. Выбор инструментального материала.
Для условий точения стали 6 группы обрабатываемых материалов, для чернового точения используем твёрдый сплав Т5К10; чистового Т15К6.
6. Выбор геометрии режущего инструмента.
Рекомендуемую геометрию выбираем из табл. 1 стр. 211 [1].
7. Выбор смазочно-охлаждающих технических средств (СОТЦ).
Согласно табл. 23, стр. 233 [1] рекомендуется 5-10%-ная Укринол-1.
8. Назначение глубины резания t.
Согласно операционным размерам и размерам заготовки определяем глубину резания и заносим в сводную табл. 8.2.1:
/>.
9. Назначение подачи S.
Согласно стр. 22 [12] назначаются подачи S.
10. Выбор стойкости резца Т.
Согласно табл. 18 стр.227 [1] при обработке материалов 5 группы твердосплавным инструментом рекомендуются соответствующие для каждого перехода стойкость инструмента. Их значения заносим в итоговую табл. 8.1.
11. Назначение скорости резания V.
Согласно стр. 29 [12] рекомендуется нормативная скорость V для каждого перехода.
Выполним корректировку нормативной скорости согласно конкретным условиям.
Поправочные коэффициенты /> на скорость резания выбираем из табл. 43 стр. 247 [1] и находим полный поправочный коэффициент.
Выбранные поправочные коэффициенты /> приведены в табл. 8.2.3.    продолжение
–PAGE_BREAK–
Поправочные коэффициенты /> на скорость резания при точении резьбы выбираем стр. 32-34 [12] и находим полный поправочный коэффициент.
Выбранные поправочные коэффициенты /> приведены в табл. 8.1.
Найдем скорректированное значение скорости резания:
/>
12. Расчет частоты вращения заготовки n.
Частота определяется по известной зависимости:
/>
где Dз — диаметр обрабатываемой поверхности заготовки.
Выбранные значения nст и соответствующее ей V заносим в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Переход
Параметры

t
s
T
V
k1v
k2v
k3v
ncт
Vф
i
/>
Pzt
k1h
k1p
Pz
Nэ

мм
мм/об
мин
м/мин
–
–
–
1/мин
м/мин
–
мин
кН
–
–
кН
кВт
Операция 015
1
3,5
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
52,3
2
0,48
200
0,85
1
170
2,2
2
1,75
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
41
1
0,16
150
0,85
1
128
1,7
3
3
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
35,1
1
0,12
200
0,85
1
170
1,5
4
3,5
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
50,3
2
0,78
200
0,85
1
170
1
5
2,25
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
41
1
0,28
200
0,85
1
170
1
6
3
0,6
60
120
0,75
1
0,85
450
35,1
1
0,12
200
0,85
1
170
0,5
Операция 020
1
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
39,5
1
0,14
35
0,85
0,9
29,8
0,73
2
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
46
1
0,16
35
0,85
0,9
29,8
0,73
3
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
55,2
1
0,19
35
0,85
1
29,8
0,73
4
3
0,15
80
120
0,75
1
0,85
500
39,5
1
0,06
70
0,85
1
59,5
1,2
5
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
39,5
2
0,14
35
0,85
1
29,8
0,73
6
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
46
1
0,22
35
0,85
1
29,8
0,73
7
0,25
0,25
90
120
0,75
1
0,85
500
54,1
1
0,35
35
0,85
1
29,8
0,73
8
3
0,15
80
120
0,75
1
0,85
500
39,5
1
0,06
35
0,85
1
59,5
1,2     продолжение
–PAGE_BREAK–
13. Расчёт основного времени t0. Для токарных переходов:
/>.
где L1, L2 — соответственно величины врезания и перебега резца, мм;
L — длина обрабатываемой поверхности, мм.
Значения L1 и L2 приведены на табл. 2 стр.620 [3]. Значения t0заносим в табл. 8.1.
14. Расчет силы резания Pz.
Согласно стр. 35 [12] окружная составляющая силы резания определяется выражением
/>
Частные значения поправочных коэффициентов /> выбираем со стр. 36 [12]. Их значения приведены в табл. 8.1.
Рассчитаем значение Pz. Полученные значения занесём в табл. 8.1.
15. Расчет эффективной мощности резания.
Выполняется для сравнения эффективной мощности резания Nе с мощностью станка Nст. Расчёт выполняется по формуле на стр.271 [2].
Фрезерно-отрезная (стр. 83-103 [12])
Глубина резания
/>
Подача на зуб
/>
Период стойкости
/>
Скорость резания
/>
Частота вращения
/>
Фактическая скорость резания
/>
Минутная подача
/>
Мощность резания
/>
Потребляемая мощность
/>
Машинное время
/>
Сверление (центрование)
Глубина резания
/>
Подача на зуб
/>
Период стойкости
/>
Скорость резания
/>
Частота вращения
/>
Фактическая скорость резания
/>
Минутная подача
/>
Мощность резания
/>
Потребляемая мощность
/>
Машинное время
/>
Фрезерование паза (стр. 83-103 [12])
Подача на зуб
/>
Глубина резания
/>
Период стойкости
/>
Скорость резания
/>
Частота вращения
/>
Фактическая скорость резания
/>
Минутная подача
/>
Мощность резания
/>
Потребляемая мощность
/>
Машинное время
/>
Зубофрезерование
Период стойкости
/>
Скорость резания
/>
Частота вращения
/>
Машинное время
/>    продолжение
–PAGE_BREAK–
Шлифовальная
Скорость вращения круга
/>
Припуск на сторону
/>
Скорость вращения детали
/>
Частота вращения детали
/>
Фактическая скорость
/>
Поперечная подача круга
/>
Машинное время
/>
9. НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
Техническое нормирование предусматривает определение нормы штучно-калькуляционного времени τшк, которое для серийного производства равно:
/>,
причем штучное время /> определяется формулой:
/>, где
/> — оперативное время, мин.;
/> — основное время, мин.;
/> — вспомогательное время, мин.;
/>,
где /> и /> — время установки и снятия детали соответственно;
/> — процент от основного времени, выражаемый время технического обслуживания рабочего места;
/>, /> — проценты от оперативного времени, выражающие соответственно время организационного обслуживания рабочего места и время на физические потребности;
/> — подготовительно-заключительное время, планируемое на партию деталей, мин.; /> — количество деталей в партии.
/>
Операция 005 – фрезерно-центровальная
/> мин.
Операция 010 — фрезерно-центровальная
/> мин.
Операция 015 — токарная
/> мин.
Операция 020 — токарная
/> мин.
Операция 025 – шпоночно-фрезерная
/> мин.
Операция 035 — зубофрезерная
/> мин.
Операция 040- шлифовальная
/> мин.
Список использованной литературы
«Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов», Справочник/Под общей ред. В.И. Баранчикова., М.: Машиностроение, 1990 г.
«Справочник технолога-машиностроителя». /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985 г. Т1, Т2.
«Абразивная и алмазная обработка материалов». Справочник/Под Ред. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977 г.
«Машиностроительные стали». Справочник./ Под ред. В.Н.Журавлева и О.И.Николаевой. М.: Машиностроение, 1990 г.
«Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки»/Под общей ред. П.Г. Петрухи. М.: Машиностроение, 1974 г.
«Обработка металлов резанием». Справочник технолога/Под ред. Г.А. Монахова. М.: Машиностроение, 1974 г.
А.А. Панов и др. «Обработка металлов резанием». М.: Машиностроение, 1988 г.
«Технология машиностроения»./Под общей ред. А.М. Дальского. М.: Издательства МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001 г., Т1, Т2.
Ю.В. Барановский. Режимы резания металлов. Справочник. Машиностроение. 1972.