Реферат: Разработка технологического процесса изготовления вала
Реферат: Разработка технологического процесса изготовления вала
Московский
Автомобильно-дорожный Институт
( Государственный Технический
Университет)
Кафедра
Производства
и ремонта автомобилей и дорожных машин
Курсовая
работа на тему
Разработка
технологического процесса изготовления вала
Выполнил
: Седов А.А
Группа:
4СТ
Проверил:
Пащенко В.А.
МОСКВА
2003
СОДЕРЖАНИЕ
1.
Анализ исходных данных…………………………………………. 2
1.1.
Анализ Материала………………………………………………… 2
2.
Количественная оценка выпуска деталей……………………. 3
2.1.
Количество изготавливаемых деталей в год………………. 3
2.2.
Размер партии деталей …………………………………………. 3
3.
Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления …. 3
3.1
Расчет варианта получения заготовки – штамповки…… 4
3.2
Расчет варианта получения заготовки – из проката……. 5
4.
Выбор технологических баз. ……………………………………… 6
5.
Составление технологического маршрута обработки. ……. 6
6.
Разработка технологических операций. ………………………. 7
6.1.
Токарная операция. №1. Черновое точение. ……………... 7
6.3.
Точение проточки. ……………………………………………….. 9
7.
Определение норм времени на обработку. ………………….. 10
7.1.
Токарная операция. №1. Черновое точение. ……………… 10
7.2.
Токарная операция. №3. Точение проточки. ……………... 10
8.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………….. 11
Приложения
-
Чертеж детали …………………………………………… 12
-
Чертеж заготовки ………………………………………. 13
-
Карта обработки детали ………………………………. 14
-
Маршрутная карта …………………………………….. 17
1. Анализ
исходных данных
Данная
деталь – вторичный вал , относится к группе цилиндрических изделий . Основное
предназначение вала – передавать крутящий момент. Данный вал ступенчато-переменного
сечения ( имеет 4 ступени ), внутри сплошной . На третьей ступени вала находятся
шлицы прямоугольного профиля с центрированием по наружному диаметру. Допуск
полного радиального биения цилиндрической поверхности наружнего диаметра
шлицев допускается не более 0,08 мм. Масса вала 3 кг.
Высокие
требования по точности предъявляются тем ступеням вала, которые соприкасаются с
подшипниками (цапфам). Нагрузки , воспринимаемыми валом передаются через
опорные устройства – подшипники, устанавливаемыми на цапфах вала, на корпуса,
рамы или станины машин. При серийном производстве заготовок валов
получают методом горячей штамповки.
1.1. Анализ
Материала
Материал
детали
-
сталь 18Х2Н4ВА
Высококачественная
легированная сталь
Содержит
0,18 % - улерода
2
% - хрома
4% - никеля
1% -вольфрама
А
– обозначает, что сталь высококачественная
2.
Количественная оценка выпуска деталей
2.1.
Количество изготавливаемых деталей в год.
Тк
производственная программа задана количеством деталей, необходимо заданную
программу увеличить только на процент брака.
Ni
=
m* Nm*
( 1 + b/100) = 1 * 400 * ( 1 + 2/100 ) = 408 (
[1] , стр 5)
m
- количество одноименных деталей на машине , m=1
Nm
–
количество изготавливаемых деталей в год , N=400
шт
b
= 2 % - процент возможного брака при обработке заготовок
2.2.
Размер партии деталей
P
= Ni
*
t / 253 * y
= 408 * 6 / 253 * 1 = 10 шт. ( [1] , стр 5 )
t
=6 , - Количество дней нахождения детали на складе
253
– Число рабочих дней в году
y
= 1 , - Количество смен работы цеха
На
основании таблицы №1 ( [1] стр 6 ) можно сделать вывод о типе производства – единичное
( Масса детали или заготовки до 200 кг, Число изготавливаемых деталей до
1000 )
3.
Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления
При
выборе метода изготовления заготовки основным требованием является обеспечить
свойства изготавливаемых деталей в заданных условиях эксплуатации и обеспечения
требуемых свойств заготовки с учетом стоимости заготовки в конкретных
производственных условиях.
В
качестве технических критериев при выборе заготовки принимают материал ( задан
), конфигурацию детали, размер , массу, требуемую точность изготовления итд. В
качестве экономического критерия принимают себестоимость изготовления
заготовки. Т.к материал заготовки сталь (18Х2Н4ВА ) , то способом получения
заготовки может быть Горячая штамповка ( [2] стр 138] или Прутки
из проката .
(
[1] стр 168 )
3.1
Расчет первого варианта получения заготовки –
Горячей
штамповки.
- Определяем массу
детали и массу заготовки
Gдет
=
S ср
* L дет
* g = 1520*250* 7,8 / 1000 = 3 кг
D
ср
= ( 30*20 +40*60+50*150 +30*20 / 20+60+150+20 ) = 44 мм
S ср = 3,14 * 44 2 / 4 = 1520 мм2 ; L дет = 20 + 60 + 150 + 20 = 250 мм
g - плотность стали , g =7,8 г/см3
Gзаг
=
Gдет/Kисп
=
3 / 0,75 = 4 кг
Kисп
–
коэффициент использования металла заготовки
Kисп
=
0,75 ( [1], стр 11 Таблица №2 )
- Расчет Общей
стоимости изготовления детали
Сдет
= Сзаг + С обр – Сотх ( [1], стр 10 )
Сзаг
- затраты на материал и изготовление заготовки
С
обр – затраты на механическую обработку заготовки
Сотх
- стоимость отходов при механической обработки
С
обр = ( Gзаг
– Gдет )*
0,55 = ( 4 – 3 )* 0,55 = 0,55 руб ( [1], стр 10 )
Gзаг
– масса заготовки , кг
Gдет
–
масса детали , кг
0,55
–стоимость механической обработки 1 кг металла , руб ( [1], ст 10 )
Сотх
= ( Gзаг
– Gдет )*
С*отх * 10 = ( 4 – 3 )* 99*10-3 * 10 = 0,99
руб
С*отх
– заготовительная цена 1 тонны стружки
С*отх
= 99*10-3 руб за 1 кг стружки ( [1], стр 12 Таблица №3 )
Сзаг
= Gзаг *
Спр * 10 = 4 * 410*10-3 * 10 = 16,4 руб ( [1], стр 12 )
Спр
– оптовая стоимость заготовки
Спр
= 410*10-3 руб за тонну ( [1], стр 16 Таблица №6 )
Сдет
= Сзаг + С обр – Сотх = 16,4 + 0,55 – 0,99 @ 16 рублей
3.2
Расчет первого варианта получения заготовки – Из проката.
- Определяем массу
детали и массу заготовки
Gдет
=
3 кг
Gзаг
=
Gдет/Kисп
=
3 / 0,54 = 5,5
кг
Kисп
–
коэффициент использования металла заготовки
Kисп
=
0,54 ( [1],
стр
11 Таблица №2 )
- Расчет Общей
стоимости изготовления детали
Сдет
= Сзаг + С обр – Сотх (
[1], стр 10 )
Сзаг
- затраты на материал и изготовление заготовки
С
обр – затраты на механическую обработку заготовки
Сотх
- стоимость отходов при механической обработки
С
обр = ( Gзаг
– Gдет )*
0,55 = ( 5,5-3 )* 0,55 = 1,375 руб ( [1], стр 10 )
Gзаг
– масса заготовки , кг
Gдет
–
масса детали , кг
0,55
– стоимость механической обработки 1 кг металла , руб ( [1], стр 10)
Сотх
= ( Gзаг
– Gдет )*
С*отх * 10 = ( 5,5 -3)* 99*10-3 * 10 = 2,475
руб
С*отх
– заготовительная цена 1 тонны стружки
С*отх
= 99*10-3 руб за 1 кг стружки ( [1], стр 12 Таблица №3 )
Сзаг
= Gзаг *
Спр * 10 = 5,5 * 390*10-3 * 10 = 21,45 руб ( [1], стр
12 )
Спр
– оптовая стоимость заготовки
Спр
= 390*10-3 руб за тонну ( [1], стр 16 Таблица №6 )
Сдет
= Сзаг + С обр – Сотх = 21,45 + 1,375 - 2,475
@ 20 рублей
Из
экономических расчётов делаем вывод, что наиболее экономически целесообразным
является изготовление заготовки
методом
Горячей штамповки.
- Выбор
технологических баз
Выбор технологических баз зависит от конструкций заготовки и
готовой детали, от применяемого оборудования. За черновую базу берем наружную
поверхность вращения . За чистовую базу принимаем центровые
отверстия и торец.
1 – Черновая база 2- Чистовая база
5.
Составление технологического маршрута обработки
Схема
маршрута определяется в зависимости от конфигурации, размеров, массы, методов
получения заготовки. Последовательность схемы технологической обработки
составляем, руководствуясь тем, что
005 Токарная
Обработка
торцов вала и центрирование детали
010 Токарная
015 Токарная
020 Фрезерование
Нарезание
шлицев
025 Шлифование
Шлифование
шлицев по внешнему диаметру
030 Контроль
Контроль
детали , ее соответствие рабочему чертежу , точности размеров , итд.
6.
Разработка
технологических операций
6.1.
Токарная
операция. №1. Черновое точение.
Предварительный
выбор оборудования. Учитывая требуемую точность и шероховатость поверхности и
размеры детали выбираем Токарно-Винторезный станок 16М63БФ101 ( мах диаметр обрабатываемой
детали 650 мм, наибольшая длина обрабатываемой поверхности 2800 мм, частота
вращения шпинделя 12,5-1600 об/мин , мощность 11 кВт.
Инструмент
Резец
проходной прямой с пластинами из твердого сплава по
(ГОСТ
18878-73) ( Т15К6) h=25 мм , B=
15 мм, L=140 мм, R=1,0
мм
Расчеты
А)
Выбираем глубина резания для чернового точения, t
= 2 мм
0,8
– слой металла, оставленный на токарную операцию №2 (Чистовое)
Б)
Подача, допускаемая твердостью пластин из твердого сплава резца при точении
высоколегированной стали выбираем S0
=
0,5 ( мм/об )
В)
Скорость резания находим по формуле
V
= Kv * Сv
/(Tm * t
x
*
Sy)
Сv,
x , y,
m – коэффициенты для определения
скорости
m
= 0,2 ; x = 0,15 ; y
= 0,35 ; Cv = 350 ( табл 17 стр
269)
Kv
-
Поправочный коэффициент
Kv
= Kmv * Knv
* Kuv = 0,8 * 1,0 * 1,0 =
0,64
Kmv
–
учитывает влияние физико-механических свойств на Vрез
Kmv
= Kг*
( 750/Gв
)Nv = 0,8
Knv
= 0,8 учитывает влияние состояния поверхности заготовки на Vрез
Kuv
=
1,0 учитывает влияние инструментального материала
V
= Kv * Сv
/(Tm * t x * Sy) = 0,64 *350 /( 450,2 *
20,15 * 0,50,35 ) =120 мм/мин
2)
Сила резания
Pz
= 10* Cp
*
tx * S
y
*
Vn * Kр
Kp=
Kmp * Ky * Kфиp
* Kyp * Krp
Kmp
= (Gв /750 )Nv – учитывет качество обрабатываемого материала
Ky
, Kфи
, Kn , Kp
– учитывают
параметры режущей части инструмента
Kp
= 0,85 ; Nv = 0,75 ; Kфиp
= 1,0 ; Kyp = 1,0 ; Kmp = 0,85
Cp
= 300; x
=
1,0 ; y
=
0,75 ; n
=
-0,15 (табл 22 стр 273)
Pz
= 10* 300 * 21 *0,5 0,75 * 120-0.15
*0,85 = 1740 H
3)
Мощность резания
N=
Pz * V
/ 1020 *60 = 1740*120 /1020*60 = 3,41 кВт
6.3.
Точение
проточки. ( Черновое точение )
Проводим
технологическую оптимизацию размеров данной детали. Изменяем ширину проточки с
2 мм до 3 мм , из за отсутствия в цеху отрезного резца, который мог бы
обеспечить данный размер ( 2мм ).
Выбираем
Токарно-Винторезный станок 16М63БФ101 ( мах диаметр обрабатываемой детали 650
мм, наибольшая длина обрабатываемой поверхности 2800 мм, частота вращения
шпинделя 12,5-1600 об/мин , мощность 11 кВт
Инструмент
Резец
отрезной из твердого сплава по (ГОСТ 18884-73)
h=16
мм , B= 10 мм, L=100
мм ; D= 30 мм ; l=
3 мм
Расчеты
А)
Выбираем глубина резания t
= 1,8 мм
Б)
Подача, допускаемая твердостью пластин из твердого сплава резца при точении
высоколегированной стали выбираем при t
= 1,8 мм
Sверт
=
0,12 ( мм/об ) ; Sгор
=
0 ( мм/об )
В)
Скорость резания находим по формуле
V
= Kv * Сv
/(Tm
*
Sy)
Сv,
x , y,
m – коэффициенты для определения
скорости
m
= 0,2; y = 0,8 ; Cv
= 47 ( табл 17 стр 269 Отрезание )
Kv
-
Поправочный коэффициент
Kv
= Kmv * Knv
* Kuv = 0,8 * 0,8
* 1,0 = 0,64
Kmv
–
учитывает влияние физико-механических свойств на Vрез
Kmv
= Kг* ( 750/Gв
)Nv
= 0,8
Knv
= 0,8 учитывает влияние состояния поверхности заготовки на Vрез
Kuv
=
1,0 учитывает влияние инструментального материала
V
= Kv * Сv
/(Tm * Sy)
= 0,64 *47 * ( 450,2 * 0,120,8 ) = 79 мм/мин
([2] 268)
2)
Сила резания
P
= 10* Cp
*
tx * S
y
*
Vn * Kр
; Kp= Kmp
*
Ky * Kфиp
* Kyp * Krp
Kmp
= (Gв /750 )Nv – учитывет качество обрабатываемого материала
Ky
, Kфи
, Kn , Kp
– учитывают
параметры режущей части инструмента
Kp
= 0,85 ; Nv = 0,75 ; Kфиp
= 1,0 ; Kyp = 1,0 ; Kmp = 0,85
Cp
= 408; x
=
0,72 ; y
=
0,8 ; n
=
0 (табл 22 стр 273)
Pz
= 10* 408* 1,80,72
*0,1 0,8 * 1110 * 0,85
= 840 H
Px
= 10* 173* 1,80,73
*0,12 0,67 * 950 *0,85 = 603
H
3)
Мощность резания
Nz=
P * V
/ 1020 *60 = 840*111 /1020*60 = 1,7 кВт
Nx=
P * V
/ 1020 *60 = 603 * 95 /1020*60 = 1,01 кВт
7.
Определение норм времени на обработку.
7.1.
Токарная
операция. №1. Черновое точение.
Т
шт.кал = t0
* ( 1+ (K2+K3)/K1)
) ( [1] стр 23 )
K1,K2,K3-
коэффициенты , учитывающие в % затраты на основное, вспомогательное время и
время на прочие затраты ( [1] стр 24 табл 7)
K1=40
; K2=30 ; K3=
25
t0
– основное время , t0
= i* L
/S*n
= 1* 25 / 0,5*1303 = 0,039 мин
n=
1000*V/3,14*D
= 1000* 120/3,14*30 = 1303 об/мин
I
– число проходов инструмента , I=
1
L-
длина обрабатываемой поверхности , L= l + lпер+ lвр
L=
20 + 1,5 + 2 + 1,5* = 25 мм (* [3] стр 153 Таблица П11.6)
Т
шт.кал = t0
* ( 1+ (K2+K3)/K1)
) = 0,039* (1 +55/50) = 0,10 мин
7.2.
Токарная
операция. №1. Чистовое точение.
Т
шт.кал = t0
* ( 1+ (K2+K3)/K1)
) ( [1] стр 23 )
K1,K2,K3-
коэффициенты , учитывающие в % затраты на основное, вспомогательное время и
время на прочие затраты
(
[1] стр 24 табл 7)
K1=40
; K2=30 ; K3=
25
t0
– основное время ,
t0
= i* L /S*n = 2 * 23/ 0,2 * 1592 = 0, 15 мин
( [1] стр
23 )
n=
1000 * V/3,14 * D
= 1000 * 150/ 3,14 * 30 = 1592
об/мин
I–
число проходов инструмента , I=
2
L-
длина обрабатываемой поверхности , L= l + lпер+ lвр
L=
20 + 1,0 + 0,5 + 1,5* = 23 мм (* [3] стр 153 Таблица П11.6)
Т
шт.кал = t0
* ( 1+ (K2+K3)/K1)
) = 0,15* (1 +55/50) = 0,37 мин
7.3.
Токарная
операция. №3. Точение проточки.
K1=40
; K2=30 ; K3=
25 ( стр 24 табл 7 [1] )
t0
– основное время , t0
= i* L
/S*n
= 1* 4,5/ 0,1 * 636 = 0,1 мин
L-
длина обр поверхности , L= l + lпер+ lвр
=
2,5 + 0 + 2 = 4,5 мм
Т
шт.кал = t0
* ( 1+ (K2+K3)/K1)
) = 0, 1 * (1 + 55/40)= 0,24 мин
Технологический
процесс
1. Операция № 1 .
Токарная
1.1.Токарная
№1.1.
Цель
- Точить торец ( поверхность № 12 ) и сверлить центровочное отверстие
Станок
- Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
Резец
- проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-73
Сверло - сверло
короткой серии с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 4010-77
1.2.Токарная №1.2.
Цель
- Точить торец ( поверхность № 1 ) и сверлить центровочное отверстие
Станок
- Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
Резец
- проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-73
Сверло
- сверло короткой серии с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 4010-77
2. Операция
№ 2 . Токарная
2.1.
Токарная № 2.1.
Цель
- Точить поверхности № 11 , №10 , №
9 , № 8 ,
№
7
Станок
- Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
Резец - проходной
прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-73
2.2.Токарная №
2.2.
Цель
- Точить поверхности № 2 , № 3 , №
4 , № 5
Станок
- Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
Резец
- проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-73
3. Операция
№ 3 . Токарная
Цель
- Точение проточки (поверхность № 6 )
Станок
- Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
Резец
- отрезной из твердого сплава по ГОСТ 18884-73
4. Операция
№ 4 . Фрезерование
Цель
- Нарезание шлицев ( поверхность №
8 )
Станок
- 5303В – зубофрезерный полуавтомат
Фреза
- шлицевая фреза цельная насадочная по ГОСТ 2679-73
5. Операция
№ 5 . Шлифование
Цель
- Шлифование шлицев по наружнему диаметру ( поверхность № 8 )
Станок
- 3М150 – кругло-шлифовальный станок
Инструмент
- шлифовальный круг прямого профиля с зернистостью М50
6. Операция
№ 6 . Контроль
1- торец
слева,2-фаска 3 –кусок вала слева (d=30
L=20) 4- фаска
5- след кусок вала (D=40
, L=60) 6-
проточка (3*2 мм) 7 –фаска 8- след кусок (3-ий) шлицы (6шт) (D=49
, L=150 ) 9-фаска
, 10-4-ый кусок в (d=30
L=20) 11-фаска
12-торец
- Операция
№ 1 . Токарная
1. Точить
торец ( поверхность № 12 ) и сверлить центровочное отверстие
2.
Точить торец ( поверхность № 1 ) и сверлить центровочное отверстие
2. Операция
№ 2 . Токарная
1.Точить поверхности № 11 , №10 , № 9 ,
№ 8 ,
2. Точить поверхности № 2 , № 3 , № 4 ,
№ 5
, N 7
3. Операция
№ 3 . Токарная
1. Точение проточки
(поверхность № 6 )
4. Операция
№ 4 . Фрезерование
1.
Нарезание шлицев ( поверхность № 8 )
5. Операция
№ 5 . Шлифование
1.
Шлифование шлицев по наружнему диаметру ( поверхность № 8 )
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- А. Я. Суриков,
В.А. Петров
«Методические
указания к выполнению курсового проекта по технологии машиностроения» Москва ,
2000 г.
- А.Г. Косилова ,
Р.К. Мещеряков
«Справочник
технолога-машиностроителя » том 1, том 2 , Москва , 1986
- Н.Н. Митрохин
«
Основы технологии производства и ремонта автомобилей» , часть первая
«Технологии машиностроения» , Москва 2002
|