Ім'я файлу: Курсовая работа по технологии машиностроению.docx
Розширення: docx
Розмір: 355кб.
Дата: 04.11.2020

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИРИНГА
Кафедра «Технология машиностроения»


Курсовая работа

на тему: «Разработка технологического процесса механической обработки детали типа «Шпиндель» по варианту ТПИ.СПбз.12.23»
по дисциплине: «Основы технологии машиностроения»

Шифр КР.ОТМ.СПбз.12.23 ПЗ
Выполнил:

студент группы СПбз-12-1

А.Д.Пержовский

Проверил:

ассистент кафедры

Технологии машиностроения

Э.М.Юсупова

Тюмень, 2015


зміст

Вступ ……………………………………………………………………….….3

1. Службове призначення деталі……….…………………………………...5

2. Аналіз конструкції деталі…………………………………………….10

3. Визначення способу та методу отримання заготовки………………..11

4. Розрахунок припусків і межопереходних розмірів…………..……...14 5. Розрахунок режимів різання………………………………………………22 6. Розрахунок норм часу………………………………………………….…..34

Висновок …………………………………...……………………………......39

Список використаних джерел ……………………………………......…..40

Додаток 1 креслення деталі ………………………………………….…….41

Додаток 2 Технологічний процес (МК, ОК, КЕ) ………………………......42

Додаток 3 Ілюстрація технологічного процесу ………………........….43



Вступ

Даний курсовий проект виконаний по предмету «Основи технології машинобудування». Темою проекту є розробка технологічного процесу механічної обробки деталі СПбз.12.23 - «Плита верхня». Міститься розрахунково-пояснювальна записка, комплект технологічних і графічних документів. У пояснювальній записці викладено аналіз даної деталі, її матеріалу, обгрунтування методу отримання заготовки і послідовність механічної обробки, характеристика металообробного обладнання.

Вибір ріжучих, вимірювальних і допоміжних інструментів, верстатних пристосувань, а так само розрахунок операційних припусків та режимів різання - все це обгрунтовано в даному курсовому проекті.

Додаток містить повний маршрут обробки деталі і операційне опис з ескізами на дві операції.

Мета проекту - є придбання знань і первинних навичок з технологічної підготовки виробництва, включаючи аналіз технологічності деталі, закріплення знань по предмету «Основи технології машинобудування» і розробка технологічного процесу виробництва деталі типу пластина з повним обґрунтуванням доцільності її виробництва, процесу виробництва за запропонованими викладачем планом, опис конструктивних особливостей деталі і засобів контролю якості, а так само обгрунтування техніко-економічних характеристик деталі по запропонованим даними.


На підставі сформульованої теми роботи можна визначити завдання, які необхідно розглянути в ході обґрунтування ефективності реалізації запропонованого проекту:

-визначити вид і розміри заготовки;

-визначити припуски на механічну обробку;

- скласти план механічної обробки;

Вибрати технологічне обладнання, пристосування, ріжучий і вимірювальний інструмент

-розрахувати режими різання.

Проектування технологічного процесу обробки деталі на металорізальних верстатах проводиться в такому порядку:

-вивчення креслення деталі і технічних умов на її виготовлення, знайомство з призначенням деталі і умовами її роботи в машині;

-вибір виду заготовки і визначення її розмірів;

-вибір чорнових і чистових баз і способів закріплення заготовки на верстатах;
-складання плану обробки деталі (технологічного маршруту) із зазначенням операцій, установок, переходів;

-вибір верстата для кожної операції, а також пристосувань, ріжучого і вимірювального інструмента;

-визначення міжопераційних припусків і розрахункових розмірів оброблюваних поверхонь для кожного переходу;

-розрахунок раціональних режимів різання з перевіркою їх по допустимої потужності або крутним моментом верстата, розрахунок основного технологічного часу по кожному переходу;

-розрахунок витрат часу. Зробити висновок всієї курсової роботи над якою я працював.

1. Службове призначення деталі

Деталь «Плита верхня» - відповідальна навантажується деталь, що відноситься до деталей класу пластина. У складальному вузлі, вона закріплює і тримає суміжні деталі, що вимагає від плити високої міцності і твердості.

Деталь в роботі піддається односпрямовані навантаження, тому найбільш імовірними видами руйнування можуть стати злам біля отворів і стирання бічних поверхонь отворів або ж при перевищенні навантажень можливий відкол фрагмента пластини.

Плита слугує кріпильним елементорм. Одним із способів уникнути поломок є вірний вибір матеріалу заготовки і зміни стану структури шляхом термічних і хіміко-термічних обробок, які додадуть матеріалу особливі і необхідні властивості.

Зупинимо свій вибір на низьковуглецевої сталі 30Г, яка застосовується для навантажених деталей, але пред'являються вимоги невисокою міцності, і її хімічний склад зазначений в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1

Хімічний склад стали 30Г (ГОСТ 4543-71)

Масова частка елементів, %

С

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Mo

N

Cu

0,17-0,24

0,17-0,37

0,70-1,00



0,035



0,035



0,30



0,30

-




0,008



0,30

У стані поставки матеріал має такі механічні властивості, представлені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2

Механічні властивості сталі 30Г

НД

Режим термообробки

Переріз, мм

Ϭв, н/мм2

Ϭ, %

Ψ, %

KCU, Дж/см2

HB

Операція

t, °C

Охолоджуюче

середовище

ГОСТ 4543-71

Гартування

Відпуск

845-875
550-650

Вода і повітря
Повітря


До 80


540


20


45


78



Твердість стали 30Г в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3


Твердість стали 30Г і режими нагріву під термічну обробку

Межа

витривалості, Н/мм2

Термообробка

Ударна в’язкість, KCU, Дж/см2, при t, °C

Термообробка

Ϭ-1

τ-1

+20

0

-20

-40

-70

-80


360


220

Гартування с 840°С у воді, відпуск при 500-550°С

100

-

35

-

16




Нормалізація с 870°С, повітря

Химічний склад: С-0,35%, Si-0,26%, Mn-0,77%, S-0,020%, P-0,023%


Легуючі елементи, присутні в сталі роблять різний вплив на карбідну фазу і фазові перетворення.

Марганець (Mn) - позитивно діє на зернову структуру сплаву, а також сприяє кращій прокаливаемости. Збільшує зносостійкість і міцність.

Вуглець (С) - підвищує міцність сталі.

Кремній (Si) - збільшує міцність і зносостійкість сталі. Як і марганець робить сталь більш стабільною і надійною.

Молібден (Mo) - формує карбіди, що запобігають виникненню ламкості сталі, дозволяє зберігати міцність при високих температурах. Також збільшує стійкість до корозії, міцність, твердість, прокаліваемость, ударну в'язкість і сприяє кращій оброблюваності.

Хром (Cr) - надає сплаву підвищені антикорозійні властивості, карбіди хрому збільшують зносостійкість і прокаліваемость. Надмірний вміст хрому в сплаві підвищує його крихкість.

Нікель (Ni) - підвищує міцність, ударну в'язкість і корозійну стійкість.

Сірка (S) - є вкрай шкідливою домішкою в сталі і надає різко негативний вплив на її зварюваність, викликаючи створення гарячих тріщин. Зміст в сталі не повинно перевищувати 0,04-0,05%. Збільшення крихкості сталі при підвищеному вмісті сірки використовується іноді для поліпшення оброблюваності на верстатах, завдяки чому підвищується продуктивність при обробці.

Фосфор (Р) - є шкідливою домішкою. Він утворює з залізом з'єднання Fe3P, яке розчиняється в залозі. Кристали цієї хімічної сполуки дуже тендітні. Зазвичай вони розташовуються на межі зерен стали, різко послаблюючи зв'язок між ними, внаслідок чого сталь набуває дуже високу крихкість в холодному стані. Особливо позначається негативний вплив фосфору при високому вмісті вуглецю. Оброблюваність сталі фосфор кілька покращує, так як сприяє відділенню стружки.

Мідь (Cu) - збільшує антикорозійні властивості, вона вводиться головним чином в будівельну сталь.

Азот (N) - дозволяє підвищити межу плинності і ударну в'язкість металу.

Для отримання високої твердості і зносостійкості поверхневого шару металу, деталь піддають термічної обробки. Загартування при температурі 845-875 ° С в охолоджуючої середовищі вода або повітря, а відпустку при 500-550 ° С на повітрі. У таблиці 1.4 вказані технологічні властивості стали 30Г.

Таблиця1.4

Технологічні властивості сталі 30Г

Кування

Охолодження поковок, виготовлених

вид напівфабрикатів

Температурний інтервал кування, ° С


з заготовок

Розмір перерізу, мм

Умови охолодження

Заготовка

1250-800

до 400

на повітрі


Після термічної обробки структура поверхневого шару являє собою мартенсит з твердістю: .


У таблиці 1.5 вказані фізичні властивості сталі 30Г.

Таблиця1.5

Фізичні властивості сталі 30Г

Т(Град)

Е 10-5(МПа)

106 (1/Град)



(Вт/м·град)

р(кг/м3)

С(Дж/(кг/·град)

20

2.04







7810




100




12.6

76




470

200




13.9

65




483

300




14.6

53




546

400




15

44




601

500




15.5

38




764

600




15.6










700




14.8










Де, Т-температура; Е-модуль пружності нормальний; а-коефіцієнт температурного розширення; ʎ-коефіцієнт теплопровідності; р-щільність стали 30Г; Питома теплоємність матеріалу. Для деталі «Плита» візьмемо Полоса  довжиною 265 мм, і підрахуємо вагу заготовки і деталі, але в першу чергу потрібно дізнатися обсяг

.

(1.1)

де, V – обєм матеріала;

– 3,14;

– радіус кола, Rк – радіус кругляка, Rд – радіус деталі;

– висота циліндра, Hк – висота кругляка, Hд – висота деталі.

Vк = 3.14 622 130 = 156912 мм3;

Vд = 3.14 602 120 = 135648 мм3.

Тепер можна визначити масу шпинделя по формулі:

m = V p (1.2)

де, m – маса шпинделя, mк – кругляка; mд –деталі;

Vк, д – обєм кругляка і деталі;

p – щільність сталі 30Г.

mк = Vк p = 156912 7810 = 1,3 кг;

mд = Vд p = 135648 7810 = 1,0 кг.

Сталь 30Г за всіма її характеристикам підходить для виготовлення деталі «Шпиндель», але тільки з термічною обробкою.

1. Аналіз технологічності конструкції деталі

Деталь повинна виготовлятися з мінімальними трудовими і матеріальними витратами. Ці витрати можна скоротити в значній мірі від правильного вибору варіанту технологічного процесу, і його оснащення, механізації і автоматизації, застосування оптимальних режимів обробки.

При оцінці технологічності враховуються такі характеристики:

- Конструкція повинна складатися зі стандартних і уніфікованих конструктивних елементів або бути стандартною в цілому. Складних фасонних поверхонь або поверхонь, які можуть бути використані при сучасних методах обробки немає. Всі елементи (канавки, заокруглення, фаски) стандартизовані.

- Фізико-хімічні властивості і механічні властивості матеріалу, жорсткість деталі, її форма і розмір повинні відповідати вимогам технології виготовлення. Властивості матеріалу (Сталь 30Г) і геометричні параметри дозволяють обробляти деталь без на наявному обладнанні з застосуванням стандартних інструментів.

- Раціональність вибору заготовки. У великосерійному і масовому виробництві вигідно застосовувати заготовки наближені за розмірами і формою до розмірів і форми деталі. Отриманий прокат сортовий гарячекатаний круглий задовольняє цій умові.

- Технологічність окремих елементів. Всі елементи деталі (фаски, скруглення, канавки) виконуються із застосуванням стандартного інструменту і не вимагають виготовлення спеціального.

- Точність і шорсткість поверхонь. √Ra6,3 (˅) -всі поверхні деталі, крім зазначених на зображенні, мають шорсткість Ra 6,3, а точність 0,74 мм; при Ra 1,6 з точністю 0,74; Ra 0,4 з точністю 0,52 мм; Ra3,2 з 0,36мм.

- Оброблюваність матеріалу різанням.

Проводимо аналіз структури деталі, тобто розділимо її конструктивні елементи на рівні з урахуванням наступних конструктивно-технологічних ознак: геометричній характеристики елементів; топологічної зв'язку елементів; доцільності послідовності формування елементів в ході виготовлення деталі і застосовуваного устаткування, які відображені в таблицях: 2.1, 2.2, 2.3.

Таблиця 2.1

Елементи першого рівня


Параметри

Конструктивні елементи

1.1

2.1

3.1

4.1

Діаметр (мм)

60

27

8 Х 35

30

Квалитет точності (мм, мкм)

0,74

0,52

0,36

0,74

Верхнє відхилення (мм)

- 0,74

- 0,52

+ 0,36

-0,74

Нижє відхилення (мм)

0

0

0

0

Шорстквсть (Ra)

6,3

0,4

1,25

6.3

Вид вимог взаємного розташування

(ВВР)










Биття

Величина ВВР (мм)

40

5

8Х35

25

Номер базового елементу ВВР

1

2

3

4


Таблиця 2.2

Масив площин


Параметри

Номери (індекси) площин

1.1

2.1

3.1

3.2

3.3

4.1

Шорсткість Ra (мм)

6,3

0,4

1,25

6.3

4.2

6,3

Продовження таблиці 2.2


Параметри

Номери (індекси) площин

1.1

2.1

3.1

3.2

3.3

4.1

Вид вимоги взаємного розташування ВВР










Биття







Величина ВВР (мм)










0,02







Номер базової поверхні, до якої поставлено ВВР

1

2

49

4

5

6


Таблиця 2.3

Масив конструкторських зв'язків


Параметри

Номери размірів

1

2

3

4

5

6

7

Номери лівого елемента

1.1

3.3

3.2

4.3




4.4




Номери правого елемента

4.1










3.1

2.1

4.2

Розмір (номінальний) (мм)

20

20

20

5

35

3

60

Квалитет точності

14

7

14

14

9

14

7

Верхнє відхилення (мм)

0,74

21

0,74

0,74

0,36

0,74

1,25

Нижнє відхилення (мм)

-0,74

0

-0,74

-0,74

0

-0,74

0


Технологічність деталі характеризується коефіцієнтом використання матеріалу:

(2.1)

де, Q1 – маса деталі (1,0 кг);

Q2 – маса заготовки (1,3 кг).

Km = · 100 = 0,7

Т.к. Km = 70 , то можна зробити висновок, що матеріал витрачається раціонально (мала кількість металу йде в стружку).

3. Визначення способу та методу отримання заготовки


Розглядаючи найпоширеніші варіанти отримання заготовки, я прийшов до висновку, що для мого завдання найбільш підходить коло сталевий ГОСТ 2590-88, (прокат сортовий гарячекатаний круглий).

За точністю коло сталевий виготовляють: 

А - високої точності;
Б - підвищеної точності;
В - звичайної точності.
Круг сталевий виготовляють в прутках.
Відповідно до замовлення коло сталевий виготовляють:
мірної довжини;

кратної мірної довжини;

немірної кратної довжини.

Існує можливість дотримання додаткових вимог до якості прокату і якості стали.

Круг сталевий виготовляють завдовжки:
-
від 2 до 6 м - коло з вуглецевої звичайної якості і коло з низьколегованої сталі;

-від 2 до 6 м - круг з якісної вуглецевої і коло з легованої сталі;

-від 1,0 до 6 м - круг з високолегованої сталі.

Граничні відхилення по довжині прокату мірної і кратної мірної довжини не повинні перевищувати:

+30 мм - при довжині до 4 м включно;

+50 мм - при довжині понад 4 м до 6 м включно.

+70 мм - при довжині понад 6 м.
Так як заготівля поставляється сортового прокату, то основний час и трудомісткість буде займаті деталь

4. Розрахунок припусків і межопереходних розмірів.


Будь-яка заготовка, призначена для подальшої механічної обробки, виготовляється з припущеннями, необхідними для забезпечення заданих кресленням розмірів деталі і шорсткості її поверхні.

Надмірні припуски викликають зайві витрати на виготовлення деталі і тим самим збільшує її собівартість. Зняття зайвих припусків збільшує трудомісткість обробки. З іншого боку, занадто малі припуски не дають можливість виконати необхідну механічну обробку з бажаною точністю і чистотою.

Величини припусків на механічну обробку залежать від ряду факторів, до числа яких відносяться:

а) матеріал заготовки;

б) конфігурація і розміри заготовки;

в) вид заготовки та спосіб її виготовлення;

г) вимоги щодо механічної обробки;

д) технічні умови щодо якості та класу шорсткості поверхні і точності розмірів деталі.

Розрахунково-аналітичний метод визначення припусків на обробку базується на аналізі чинників, що впливають на припуски попереднього і виконуваного переходів технологічного процесу [9,176].

Мінімальний припуск, мкм, на кожен технологічний перехід знаходять за рівнянням:

а) при обробці плоских поверхонь:

, (4.1)


б) при обробці зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання:

, (4.2)
де, R Zi-1, T i-1,  i-1 – висота нерівностей профілю, глибина дефектного поверхневого шару і сумарне відхилення розташування поверхні на попередньому переході, мкм;

Уi - похибка установки деталі на виконуваному переході, мкм.

Величину сумарного відхилення розташування поверхонь розраховують за рівнянням

, (4.3)

де кор – відхилення осі деталі від прямолінійності, мкм;

см – відхилення від співвісності елементів, мкм.
Отриманий (шляхом додавання припуску до діаметру деталі) діаметр заготовки округляється до найближчого стандартного діаметра 62 мм.

Таблиця 3.1

Припуски на чорнове обточування деталі з сортового гарячекатаного прокату круглого перетину зі сталі 30Г ГОСТ 2590-88

Діаметр деталі, мм

Довжина деталі, мм

100…400

50…80

3,5

Таблиця 3.2

Припуск на чистове обточування деталі

Діаметр деталі, мм

Довжина деталі, мм

100…400

50…80

1,5

Припуск на шліфування гартованих шпинделів довжиною до 130 мм приймається таким же, як і для деталей типу «Вал».

Таблиця 3.3


Припуски на кругле шліфування незагартованої поверхонь

Діаметр деталі, мм

Довжина деталі, мм

Допуск по 14-му квалітету, мм

100…250

50…80

0,4

0,3


5. Розрахунки режимів різання

Режими різання при токарного оброблення: В нелегованої сталі максимальний вміст вуглецю зазвичай становить 0,8%, і на відміну від інших легованих сортів вона не містить додаткових легуючих елементів. Твердість стали варіюється від 90 до 350HB.

Більш високий процентний вміст вуглецю (> 0,2%) дозволяє піддавати сталь загартуванню. Основні труднощі при обробці низьковуглецевих сталей (з вмістом вуглецю до 0,25%) пов'язані з незадовільним стружкодробленіем і наріст освітою. Обробка даного типу сталей характеризується високими швидкостями різання, острокромочной геометрією пластин з позитивним переднім кутом і тонкими покриттями.

При точінні для поліпшення стружкодробленія рекомендується вести обробку з глибиною різання приблизно рівною або більшою радіуса при вершині пластини. Обробка сталей підвищеної твердості супроводжується підвищеним зносом по задній поверхні пластини. Сталевий прокат має досить велику зернистість, що робить структуру неоднорідною, викликаючи коливання зусиль різання. І тому сталь 30 Г можна класифікувати по таблиці 4.1.

Таблиця 4.1


Класифікація по оброблюваності матеріалів різанням

Група по ISO

Характеристика матеріалу

Марки сталей і сплавів

Р


Вуглецеві сталі: С = 0,25 – 0,55%

30Г



Режими різання при фрезеруванні: швидкість різання V, м / хв - окружна найбільш віддаленої від осі обертання точки ріжучої кромки фрези. [5.253]
, м/мин (5.1)

де, D – діаметр фрези, мм;

n – частота обертання фрези, об/мин;

S – подача, величина переміщення оброблюваної заготовки щодо фрези.

Подача у звичайних фрезерних верстатів горизонтальна і вертикальна. Види подач:

Подача на один зуб фрези - Sz мм / зуб;

Подача на один оборот фрези - So мм / об;

Хвилинна подача - Sm, мм / хв.

Між ними існує співвідношення Sm = Son = Szzn, де z - число зубів фрези.

Глибина різання t, мм - це відстань між оброблюваної і обробленої поверхнями, виміряний перпендикулярно подачі.

Ширина фрезеруемой поверхні, B, мм - ширина оброблюваної поверхні в напрямку, паралельному осі фрези.

Вихідні дані: валик циліндричний зі сталі 30Г, діаметр 60 мм і довжина L = 120 мм.

Операція: фрезерування на лиски валика.

Інструмент: фреза торцева ГОСТ 09304 -69.

D = 100 мм, В = 40 мм, z = 18, i = 28. Матеріал 30Г. Загальний припуск на обробку 10 мм на обидві сторони. Глибина різання t = 5 мм. Керуючись нормативними даними приймаємо подачу для симетрично встановленої фрези Sz = 0,1 мм / зуб, швидкість різання V = 40 м / хв. [5, с. 254]


Тоді n - частота обертання фрези:

n = , об/мин (5.2)

n= = 127 об/мин;

Sm = Szzn, мм/мин (5.3)
Sm = 0,1 · 18 · 127 = 228 мм/мин,

де Sz - подача на один зуб фрези, мм/зуб;

z- число зубів фрези;

n - частота обертання фрези.

Вирахуємо швидкість фактичну за формулою (5.1):

м/мин.

Np < Nэ, то

Обраний режим коригується за паспортними даними верстата СФ 676.


Висновок

В результаті виконаного курсового проекту були проведені, необхідні розрахунки по розробці технологічного процесу деталі загального машинобудівного призначення типу шпиндель. В ході роботи були проведені всі необхідні розрахунки, операції, які необхідні для виготовлення даної деталі, а саме: вибрані певні операції, переходи до цих операцій, обрані режими різання, час обробки заготовки.

Всі ці етапи були проведені з урахуванням типу виробництва, матеріалу заготовки і матеріалу ріжучих частин інструментів. Крім того, були проведені вибір засобів вимірювання і контролю. Для кожної операції проведено вибір металорізального обладнання, ріжучого інструменту, технологічного оснащення. Крім того курсової проект включає в себе дослідницьку частину, яка дозволяє застосувати знання на самостійній роботі. В результаті виконаного проекту придбані теоретичні навички з розробки технологічного процесу.

Технологія обробки деталей машинобудівного виробництва є складною і постійно розвивається галуззю промисловості. Вона вимагає постійного дослідження і розвитку нових можливостей, але крім цього необхідно знати і фундаментальні дисципліни.

Список використаних джерел

1. http://yaruse.ru

2. http://www.convert-me.com/ru

3. ГОСТ 30893-2002. Основні норми взаємозамінності. Загальні допуски. Допуски форми та розташування поверхонь, які не вказані індивідуально (ІСО 2768-2-89)

4. Марочник сталей і сплавів. Зубченко А.С.

5. Довідник конструктора-машинобудівника (том 1) (2001). Анурьев В.І.

6. http://gk-drawing.ru

7. http://promtk.com

8. Устаткування й нормативи часу допоміжного, на обслуговування робочого місця і підготовчо-заключного для технічного нормування. Серійне виробництво. - М .: Машинобудування, 1974. - 328 с.

9. Довідник технолога-машинобудівника. (Том 1) (1986). Косилов А.Г.


Приложение 1

Чертёж детали выполненный листе формате А3

Приложение 2

Технологический процесс (МК, ОК, КЭ)

1.МК

2.ОК

3.КЭ

Приложение 3.

Чертёж на листе формата А3. Операционные эскизы обработки шпинделя
скачати

© Усі права захищені
написати до нас