Министерствообразования и науки Украины
Национальныйтехнический университет
«Харьковскийполитехнический институт»
Кафедра «Автомобиле-и тракторостроения»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине «Технологияпроизводства в автотракторостроении»
Выполнил студент гр. ТМ-27А Маляренко
Руководитель проекта Павлий Н.В.
Харьков 2010
Содержание
Введение. 4
1. Анализ исходных данных. 6
1.1 Служебное назначение детали. 6
1.2 Классификация поверхностейдетали по функциональному назначению… 7
1.3 Анализ технологичностидетали. 8
1.3.1 Качественные показателитехнологичности конструкции детали. 8
1.3.2 Количественный анализтехнологичности конструкции детали. 9
2. Определение типапроизводства, его характеристики. 12
3 Выбор и проектированиезаготовки. 14
3.1 Выбор вариантов исходнойзаготовки. 14
3.2 Масса штамповкиориентировочно равна. 14
3.3 Проектирование исходнойзаготовки. 15
4. Разработка технологическогомаршрута и плана изготовления детали. 17
4.1 Предварительная разработкатехнологического маршрута изготовления детали 17
4.2 Технологический маршрутизготовления детали. 17
4.3 План изготовления детали. 18
5. Выбор технологическойоснастки. 19
5.1 Выбор станочныхприспособлений. 19
5.2 Выбор режущих инструментов. 19
5.3 Выборконтрольно-измерительных средств. 19
6. Проектирование заготовки.Определение операционных размеров. 22
6.1 Расчет операционныхприпусков и размеров расчетно-аналитическим методом 22
6.2 Расчет операционныхразмеров статистическим методом. 25
7. Определение режимовобработки. 27
7.1 Расчет режимов обработкирасчетно-аналитическим методом. 27
7.2 Определение режимовобработки статическим методом. 29
8. Нормирование технологическихопераций. 33
Заключение. 36
Список использованныхисточников литературы… 37
Введение
Машиностроение является важнейшей отрасльюпромышленности. Ее продукция – машины различного назначения поставляются всемотраслям народного хозяйства. Рост промышленности, а так же темпыперевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависятотуровня развития машиностроения.
Состояние машиностроения во многом определяет развитие идругих отраслей народного хозяйства. В различных областях науки и техникиприменяются машины и механизмы с деталями типа червяк. Данные детали, исходя извысоких требований к технико-экономическим и эксплуатационным показателям машини механизмов, должны обладать высокой надёжностью, ремонтопригодностью,технологичностью, минимальными габаритами, удобством в эксплуатации. Во многомэти показатели обеспечиваются в процессе проектирования и изготовления валов.
Основными задачами технологии машиностроения являютсяпроектирование всего комплекса технологических средств, обеспечивающих выпускпродукции заданного качества в заданном количестве и в установленные сроки, атак же снижение себестоимости выпускаемой продукции, повышение качества,уменьшение времени, затрачиваемого на производство изделия, повышениекоэффициента использования материала, автоматизация технологических процессов.
Решением основных задач технологии машиностроенияявляется: применение автоматических систем, систем адаптивного управления, ГПС,внедрение в производство новейшего технологического оборудования, применениеЭВМ, новейшего режущего, мерительного инструмента и оснастки.
Технологическая подготовка производства являетсяопределяющим этапом в цикле производства машин и механизмов. Один из этаповтехнологической подготовки производства, состоит в разработке техпроцессаизготовления деталей машин.
Курсовой проект посвящается разработке техпроцесса изготовленияпервичного вала раздаточной коробки автомобиля. Подобные детали изготавливаютсяв больших объемах.
Главные задачи, которые необходимо решить припроектировании новых технологических процессов – повышение точности и качестваобработки, стабильности и долговечности деталей и максимальное снижениесебестоимости обработки путем совершенствования технологических процессов. Вкурсовом проекте эти задачи будут решаться путем анализа проектноготехнологического процесса, выявления его основных недостатков и методов ихрешения.
Целью курсового проекта является закрепление знаний,полученных на лекциях, практических занятиях и приобрести навыки выполненияосновных этапов разработки техпроцесса и самостоятельного поиска наиболееоптимальных технических решений, основанных на последних достижениях науки итехники.
1. Анализ исходных данных
1.1 Служебное назначение детали
Данная деталь называется «первичный вал раздаточнойкоробки» и служит для установки сопрягаемых деталей и передачи вращающегомомента. Вал устанавливается в корпусе раздаточной коробки с помощью трехподшипников Æ65мм, Æ65 мм и Æ60 мм. Вращение передаетсячерез шлицы.
/>
Рис. 1.1 – 3D-модель первичного вала раздаточной коробки
Ниже приведены данные физико-механических характеристик(табл. 1.1) и химического состава материала детали (табл. 1.2) по ГОСТ1050-88[3].
Таблица 1.1 – Механические свойства стали 40ХСостояние поставки, режим термообработки Сечение, мм σт σв δ5 ψ HB Мпа % Не менее Не более Паковка: нормализация До 100 353 598 16 45 197
Твердость после закалки и отпуска составит HRC 51
Таблица 1.2 – Химический состав, %C Si Mn Ni Cu S P Не более 0,36-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 0,30 0,30 0,035 0,035
1.2 Классификация поверхностейдетали по функциональному назначению
Исполнительные поверхности – это поверхности с помощьюкоторых деталь выполняет свое служебное назначение;
Основные конструкторские базы – это поверхности с помощьюкоторых определяется положение детали в узле;
Вспомогательные конструкторские базы — это поверхности спомощью которых к детали присоединяются другие детали;
Свободные поверхности — это поверхности которые служатдля формирования контура детали.
С целью выявления поверхностей, имеющих определяющеезначение для качественного выполнения деталью своего служебного назначения,систематизируем поверхности детали (рис. 1.2, табл. 1.3).
Систематизация поверхностей детали
/>
Рисунок 1.2 – Технологический эскиз детали
Таблица 1.3- Систематизация поверхностей деталиНаименование поверхностей Номера поверхностей Исполнительные 2, 8 Основные конструкторские базы 6, 7, 10 Вспомогательные конструкторские базы 13, 2, 8 Свободные остальные
1.3 Анализ технологичности детали
Деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми иматериальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степениправильным выбором варианта технологического процесса, его оснащения,механизации и автоматизации, применением оптимальных режимов обработки. Натрудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция итехнические требования на изготовление.
1.3.1 Качественные показателитехнологичности конструкции детали
По конструктивной форме
Большинство конструктивных элементов детали унифицированои стандартизировано. Канавки обеспечивают благоприятные условия работы режущихинструментов. Деталь имеет достаточную жесткость для обработки на повышенныхрежимах.
По размерам детали
Поверхности детали имеют квалитеты, степени точности ишероховатости, соответствующие их служебному назначению.Следовательно, хотяточность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, темне менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной точности. Числообрабатываемых поверхностей сокращено до минимума. Размеры на чертеже учитываютособенности настройки технологического оборудования на размер т.к основнаяпривязка размеров идет от правого торца. Учтены требования по взаимномурасположению поверхностей и обеспечивают функциональное назначение детали.
По процессу изготовления деталей
Деталь имеет центровые отверстия, что обеспечиваетудобство установки заготовки. Центровые отверстия позволяет обеспечитьавтоматизацию установки заготовки. Возможна обработка нескольких поверхностейодновременно. Обработка напроход возможна только у нескольких поверхностей. Набольшинстве операций возможна обработка поверхностей детали за один установ.Возможно применение стандартной и нормализованной технологической оснастки.
По материалу детали
Обрабатываемость резанием хорошая. Обеспечение требуемойшероховатости обрабатываемой поверхности достигается без особых затруднений.Материал детали прокаливается и склонен к отпускной хрупкости.
1.3.2 Количественный анализтехнологичности конструкции детали
Коэффициент обрабатываемости детали резанием
/>,(1.1)
где/>– скорость резания при стой костиинструмента Т=60мин и определенных условиях резания[3];
/> – от же для эталонного материала[3].
В качестве эталонного материала выбрана сталь 45 (σв=650Мпа,НВ≤179).
/>
Коэффициент обрабатываемости детали резанием />=1,2,следовательно обрабатываемость материала хорошая, возможно получение требуемойшероховатости без особых затруднений
Коэффициент точности размеров детали
/>,(1.2)
где />-средний квалитет точностиразмеров.
/>, (1.3)
где/> — номер квалитета;
/> – число размеров выполняемых поi-тому номеру квалитета.
/>,
/>.
Средняя точность поверхностей выполнена по 12 квалитету,значит, данную деталь можно изготовить на станках нормальной точности.Коэффициент точности Kт=0,92>0,8, следовательно, деталь технологична.
Коэффициент шероховатости
/>, (1.4)
где /> – средняя величина шероховатостиповерхностей детали по критерию Ra, мкм.
/>/>, (1.5)
где j – величина параметра Raв мкм;
/> — число поверхностей, имеющихj-тую шероховатость;
k – число всех поверхностей детали.
/>,
/>.
Средняя шероховатость поверхностей Ra=9,43мкм, значит,данную деталь можно изготовить на станках нормальной точности. Минимальнаяшероховатость Ra=1,25 мкм, что можно получить на шлифовальном станке нормальнойточности.
Коэффициент шероховатости Kш=0,1
2. Определение типа производства,его характеристики
Тип производства зависит от массы детали и программывыпуска. Исходя из массы детали m=9,549 кг и годовой программы Nг=10000 шт. то определяемтип производства – среднесерийный.
Среднесерийное производство характеризуется ограниченнойноменклатурой изделий изготавливаемых периодически повторяющимися партиями,технологический процесс изготовления деталей преимущественно дифференцирован,т.е. расчленён на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на отдельномоборудовании.
Таблица 2.1 — Основные характеристики среднесерийногопроизводства [1]Критерий выбора техпроцесса Характеристика Номенклатура изделий Средняя Объемы выпуска изделий Средние Длительность выпуска Средняя Оборудование Универсальное и специализированное с ЧПУ Оснастка Универсальная и специализированная Степень механизации и автоматизации Средняя Квалификация рабочих Средняя Форма организации техпроцесса Переменно-поточная, групповая Расстановка оборудования По группам станков, предметно-замкнутые участки Виды технологических процессов: по универсальности типовые, групповые, единичные по подробности описания операционные Коэффициент закрепления операций KЗ.О Св. 10 до 20 Методы определения операционных размеров Расчетно-аналитический, решением операционных размерных цепей Методы обеспечения точности Настроенное по пробным деталям оборудование Методы нормирования Аналитически-расчетный
Определяем объем рабочей партии по формуле
/>, (2.1)
где /> — годовой объем выпуска изделий;
/> – переодический запуск в днях
254 – количество рабочих дней в году.
Принимаем />=12,
Тогда
/>деталей.
3 Выбор и проектированиезаготовки
3.1 Выбор вариантов исходнойзаготовки
Для изготовления детали «Первичный вал раздаточнойкоробки» заготовкой может служить поковка, полученная методом горячей объемнойштамповки на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП) и прокат.
Определяем параметры заготовки: массу, характеристикиточности.
3.2 Масса штамповкиориентировочно равна
/>, (3.1)
где /> — масса детали (/>=9,54 кг);
/> — расчетный коэффициент, зависящийот формы детали (принимаем =2,0) [4].
/>
По ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски,припуски и кузнечные напуски» определяем параметры заготовки: класс точностиТ4, степень сложности С1, группу стали М2.
Масса заготовки из проката рассчитывается по формуле
/>, (3.2)
где — плотность материала заготовки, кг/см3.
Форма заготовки из сортового проката для детали – телавращения представляет цилиндр, с диаметром /> (3.3) и длиной /> (3.4)
/>
/>
По ГОСТ 2690-75 выбираем обычную точность проката сдопуском />мм.
3.3 Проектирование исходнойзаготовки
Начертим расчетную схему определения размеров заготовки
/>
Рисунок 3.1 – Расчетная схема определения размеровисходной заготовки
Таблица 3.1 – Расчет размеров заготовки [5]Параметры детали Припуск на сторону Параметры заготовки Код размера Размер, мм № поверхности Шероховатость, Ra Основной Z0, мм На смещение штампа, Zсш, мм На отклонение формы Zф, мм Суммарный Zi, мм Допуск и отклонения, мм Размер, мм А 327,5 1, 5
1-12,5
5-12,5
1,7
1,7 0,3 –
2,0
2,0
/>
/> Б 78 3, 5
3-1,6
5-12,5
2,0
1,7 0,3 –
2,3
2,0
/>
/> В 31 4, 5
4-1,6
5-12,5
1,7
1,4 0,3 –
2,0
1,7
/>
/> 2О 92 9 9-12,5 1,4 0,3 0,5 2,2
/>
/> 2Р 65 12 7-1,25 1,9 0,3 0,5 2,7
/>
/> 2У 60 6 6-1,25 1,8 0,3 0,5 2,6
/>
/>
Расчет значений размеров исходной заготовки
/>
Остальные параметры указаны в чертеже заготовки ( ).
4. Разработка технологическогомаршрута и плана изготовления детали
4.1 Предварительная разработкатехнологического маршрута изготовления детали
Процесс изготовления детали «первичный вал раздаточнойкоробки» будем проводить по такой последовательности, сведенной в таблице 4.1
Таблица 4.1 — Предварительный технологический процесс изготовлениядеталиОперация Оборудование Заготовительная КГШП Фрезерование торцов и зацентровка Сверлильно-фрезерно-расточной Токарная обработка Токарно-винторезный Предварительное шлифование Кругло шлифовальный Фрезерование шлицев Шлице-фрезерный Термообработка Термический цех Окончательное шлифование поверхности Кругло шлифовальный Шлифование шлицев Шлице шлифовальный Контроль Стол контрольный
4.2 Технологический маршрутизготовления детали
Таблица 4.2 – Технологический маршрут изготовления вала№ операции Наименование операции Оборудование Содержание операции 005 Заготовительная КГШП Штамповать исходную заготовку 010 Комбинированная с ЧПУ Сверлильно-фрезерно-расточной
Поз. А:
1.Фрезеровать торец 1;
2. Сверлить центровое отверстие на торце 1.
Поз. Б:
1.Фрезеровать торец 6;
2. Сверлить центровое отверстие на торце 6; 015 Токарная черновая Токарно-винторезный
Установ А:
1. Точить поверхности 7, 8, 9;
2.Подрезать торцы 5, 4, 3, 2.
Установ Б:
1. Точить поверхность 10. 020 Токарная чистовая Токарно-винторезный
Установ А:
1. Точить поверхности 7, 8, 9.
2. Подрезать торцы 4, 3, 2;
3. Точить фаску 17, 19, 20;
4. Точить канавку 11, 12, 13, 14.
Установ Б:
1. Точить поверхность 10
2. Точить фаску 20. 025 Фрезерная Вертикально-фрезерный Фрезеровать шлицы 15. 030 Фрезерная Вертикально-фрезерный Фрезеровать шлицы 16. 035 Термическая Термический цех 040 Центрошлиф-овальная Центрошлифовальный Шлифовать центровые отверсия 21, 24. 045 Торцекругло-шлифовальная предварительная Круглошлифовальный
1.Шлифовать цилиндрические поверхности 8, 22, 23.
2. Шлифовать торцы 4 и 3. 050 Шлицешлифовальная Шлицешлифовальный
Установ А:
Шлифовать шлицы 16./>
Установ Б:
Шлифовать шлицы 15. 055 Моечная 060 Контрольная
4.3 План изготовления детали
План изготовления детали – это графический иллюстративныйдокумент учебного характера, разрабатывается на базе маршрутной технологии ислужит для проектирования технологических операций. План изготовления деталиприведен в графической части курсового проекта.
5. Выбор технологической оснастки
5.1 Выбор станочныхприспособлений
В среднесерийном производстве целесообразно применениеспециализированных групповых переналаживаемых приспособлений для обработкиобработки однотипных заготовок, отличающихся размерами и некоторымиконструктивными элементами. Станочные приспособления по составленномутехнологическому маршруту приведены в таблице 5.1
5.2 Выбор режущих инструментов
Режущие инструменты должны удовлетворять требованияммаксимальной стойкости, что снижает время на переналадку оборудования. Вместе сэтим не следует забывать о снижении затрат на инструмент, которые зависят отстоимости инструментов. Наименование, количество и характеристики инструментовприведены в таблице 5.1[11].
5.3 Выборконтрольно-измерительных средств
Средства контроля должны обеспечивать надлежащее качествотехнического контроля при выполнении технологических операций и припроизводстве приемочного контроля изделий. В среднесерийном производствеследует использовать метод непосредственной оценки. Выбранные средства контроляприведены в таблице 5.1[12].
Таблица 5.1 – Средства технологического оснащения процессамеханической обработки детали№, наименование операции Оборудование Технологическая оснастка Станочное приспособление Режущий инструмент Контрольно-измерительные средства 010Комбинированная с ЧПУ Сверлильно-фрезерно-расточной 6902ПМФ2 УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
Фреза торцовая насадная ∅110 ГОСТ 9304-69 Т5К10.
Сверло центровочное ∅6,3 Р6М5 ГОСТ 14952-75 тип А.
Шаблон ГОСТ 2534-79
Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89 015 Токарная черновая Токарно-винторезный с ЧПУ16К20Ф3 Патрон поводковый с центром Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75 Резец токарный проходной упорный ГОСТ 18870-73. Материал пластины Т5К10.
Штангенциркуль ШЦ-II-200-0,05
ГОСТ 166-89 020 Токарная чистовая Токарно-винторезный с ЧПУ16К20Ф3 Патрон поводковый с центром Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75
Резец токарный проходной упорный ГОСТ 18870-73. Материал пластины Т15К6.
Резец токарный прорезной ГОСТ 18874-73. Материал пластины Т15К6. Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,01 с цифровым отсчетом 025 Фрезерная Вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1 УНП ГОСТ 12195-66 Фреза дисковая ∅28 Р6М5 ГОСТ 9140-78 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,01 с цифровым отсчетом 030 Фрезерная Вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1 УНП ГОСТ 12195-66 Фреза дисковая ∅80 Р6М5 ГОСТ 9140-78 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,01 с цифровым отсчетом 040Центрошлифовальная Центрошлифовальный 3922 Приспособление специальное с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом Головка шлифовальная АГКу 13,2x5x6x50ГОСТ 17119-71
Шаблон ГОСТ 2534-73
Приспособление мерительное с индикатором 045Торцекругошлифовальная Круглошлифовальный 36153Т Патрон поводковый с центром Центр упорный ГОСТ 18259-72 Шлифовальный круг 1П 450х20х205 91А30НСТ17К11 ГОСТ 2424-83 Микрометр гладкий типа МК для измерения наружных размеров ГОСТ 6507-90 050 Шлицешлифовальная
Шлицешлифовальный
36153Т Патрон поводковый с центром Центр упорный ГОСТ 18259-72 Шлифовальный круг 1П 450х20х205 91А30НСТ17К11 ГОСТ 2424-83 Микрометр гладкий типа МК для измерения наружных размеров ГОСТ 6507-90
6. Проектирование заготовки.Определение операционных размеров
6.1 Расчет операционных припускови размеров расчетно-аналитическим методом
Расчет ведется в радиальном направлении для поверхности№9. Построим таблицу припусков и предельных операционных размеров.
Таблица 6.1 – Расчет припусков и операционных размеров дляповерхности№9№ оп. Технологические переходы Элементы припуска, мкм Расчетные величины, мм Допуск, мкм Операционные размеры, мм Предельные припуски, мм Rz h Δпр Ey 2Zmin Dmin Td dmin dmax 2Zmin 2Zmax 005 Штампование 200 250 801 – 68 2200 68 68,2 – – 015 Точение черновое 50 50 48 2,5 65,47 250 65,47 65,72 2,5 4,5 020 Точение чистовое 25 25 32 0,296 65,166 100 65,17 65,27 0,296 0,45 050 Шлифование 5 5 16 0,164 65,002 16 65,002 65,021 0,164 0,252
Вносим в графы таблицы величины допуска Rz
Вносим значения допусков.
Принимаем погрешность установки при обработке вала вцентрах равной нулю (Ey=0).
Определяем суммарную погрешность для валов
/> (6.1)
где /> — смещение по плоскости разъемаштампа;
/> — величина коробления заготовки вместе обработки поверхности;
/> – погрешность расположенияцентровых отверстий
Величина коробления
/> (6.2)
где /> — удельная величина изогнутостизаготовки вала, мкм/мм[6], [8];
/> – наибольшее расстояние отобрабатываемой поверхности до одного из крайних торцов вала, мм.
Величина погрешности зацентровки
/> (7.3)
где Td – допуск диаметра базовой поверхности заготовки наоперации зацентровки.
Определяем величину смещения по плоскости разъема штампа,величину коробления заготовки и величину погрешности расположения
/> (по ГОСТ 7505-89);
/>
Td = 2,2;
/>
Определяем величину пространственных отклонений дляназначенных операций:
/>
/> (6.4)