Виготовлення деталі вал-шестірня

Зміст

Введення

1 Загальна частина

1.1 Характеристика вузла машини і деталі

1.2 Вихідні дані для проектування деталі

2 Технологічна частина

2.1 Аналіз технологічності деталі

2.2 Характеристика виробництва

2.3 Вибір заготовки

2.4 Розробка технологічного процесу виготовлення деталі

2.5 Вибір обладнання та розробка технологічного маршруту

2.6 Розрахунок припусків на механічну обробку

2.7 Розрахунок режимів різання

2.8 Нормування операцій

Список використаної літератури

Програми

Додаток 1 Комплект технологічної документації. Тих. процес механічної обробки деталі

Введення

Машинобудування, що поставляє нову техніку всіх галузях народного господарства, визначає технічний прогрес країни і робить вирішальний вплив на створення матеріальної бази нового суспільства.

Технологія машинобудування - цей наука про виготовлення машин потрібної якості в установленому виробничою програмою кількості і в заданий термін при найменших витратах живої і уречевленої праці, тобто при найменшій собівартості.

Технологічним процесом називають послідовна зміна форми, розмірів, властивостей матеріалу мул напівфабрикату з метою отримання деталі мул і вироби відповідно до заданих технічних вимог.

Технологічний процес поділяють на технологічні операції-це складова частина технологічного процесу виконується на одному робочому місці, вона охоплює всі дії робітників і устаткування над об'єктом виробництва. Зміст операції може змінюватися в широких межах від роботи на одному верстаті до роботи, що виконується на автоматичних лініях.

Число операції технологічного процесу змінюється в широких межах від однієї операції обробки деталей на токарному автоматі до сотні (обробка складних корпусних деталей).

Розробляти технологічний процес це значить встановити порядок виконання та змісту операції. Операція це основна частина технологічного процесу. За операціями визначають трудомісткість процесу, необхідні матеріали, необхідну кількість робітників.

При конструюванні і побудові машин необхідно поряд з розрахунками кінематичними, розрахунками на міцність, жорсткість і зносостійкість проводити розрахунки на точність.

Точність - основна характеристика деталей машин або приладів. Ступінь відповідності обробленої деталі прототипу зображеному на кресленні. Абсолютно точно деталь виготовити неможливо, тому що при її обробці виникають похибки. На всіх етапах технологічного процесу виготовлення машин неминуче з'являються похибки. У результаті добитися повної відповідності прототипу неможливо. Чим менше відхилення від прототипу, тим вище точність обробки. Точність вироби має великий вплив на експлуатаційні характеристики виробу і перш за все на довговічність і надійність.

З іншого боку підвищення вимог до виробу підвищують трудомісткість її виготовлення, так як доводитися в технологічному процесі вводити додаткові операції. Так як точність обробки у виробничих умовах залежить від багатьох факторів, обробку на верстатах ведуть не з досяжною, а з так званої економічної точністю. Під економічною точністю механічної обробки розуміють таку точність, яка при мінімальній собівартості обробки досягається в нормальних виробничих умовах, які передбачають роботу на справних верстатах із застосуванням необхідних інструментів і пристосувань при нормальній витрати часу і нормальної кваліфікації робітників, що відповідає характеру роботи. Під досяжною точністю розуміють таку точність, при яку можна досягти при обробці в особливих умовах, незвичайних для цього виробництва, висококваліфікованими робітниками, при значному збільшенні витрати, не рахуючись із собівартістю обробки.

Важливо також відзначити і те, що сам процес виробництва повинен відбуватися при максимально безпечних умовах роботи, і при розробці технологічного процесу технологу слід приділяти на це увагу.

1 Загальна частина

1.1 Характеристика вузла машини і деталі

Деталь являє собою вал-шестерню. Вузол машини в який входить ця деталь може представляти собою редуктор, або цей вал-шестірня безпосередньо з'єднаний з яких-небудь ланкою машини і приводить у рух допоміжні агрегати і вузли.

1.2 Вихідні дані для проектування деталі

Нижче наведені технічні умови точності поверхонь:

Дві поверхні довжиною 44 мм Æ 45 мм повинні бути виконані по 7 квалітету точності;

Зубчаста поверхню довжиною 61 мм Æ 80 мм - ступінь точності 7-Х;

Шпонковий паз довжиною 36 мм, шириною 14 мм і глибиною 5,5 мм - по 9 квалітету точності;

Решта незазначені граничні відхилення розмірів по 14 квалітету точності.

2 Технологічна частина

2.1 Аналіз технологічності деталі

Якісна оцінка технологічності деталі

Дана деталь виготовлена ​​із Сталі 50, яка містить вуглецю в межах-0, 47 ... 0,55%; кремнію - 0,17 ... 0,37% і магнію -0,50 ... 0,80% відсотків від загального обсягу. Механічні властивості стали:

Твердість НВ без термообробки (не більше) 241; s т = 38 кгс / см ; S в = 64 кгс / см .

2.1.2 Кількісна оцінка технологічності деталі.

Визначаємо за коефіцієнтом Кт, коефіцієнту точності.

Кт = 1 - ,

де n - Кількість поверхонь у деталі 1-го квалітету

Кт = 1 - = 0,102

Коефіцієнт використання матеріалу

Км = = 4,6 / 8,28 = 1,8

2.2 Характеристика виробництва

На початковій стадії виробництва тип виробництва визначаємо попередньо в залежності від річного обсягу випуску і маси оброблюваної деталі, спираючись на дані таблиці

При річному випуску 70000 і маси заготовки 8,28 кг, виготовляти деталь рекомендується виконувати в крупно-серійному виробництві.

Режими роботи і фонди часу

Приймаються двозмінний режим роботи, при двох вихідних днях на тиждень і тривалості робочого тижня 41 год. Дійсний фонд часу роботи устаткування в рік буде 4015 годин.

Розрахунки за програмою випуску.

Річна програма випуску N = 70   000 шт

Місячна програма N м = N / 12 = 5833 шт / міс.

Добова програма N з = N м/12 = 5833/12 = 486,11 шт / добу

Змінний випуск N см = N з / 2 = 243,05 шт / змін.

Темп випуску t = = = 3,441 шт / хв

2.3 Вибір заготовки

При виборі заготовки для заданої деталі призначаємо методи отримання певних конфігурацій, розміри, допуски, припуски на обробку і формуємо технічні умови на її виготовлення. Процес отримання заготовки визначається технічними властивостями матеріалу, конструктивними формами і розмірами деталі і програмою випуску.

Деталь вал-шестірня виготовляється зі сталі 50 з річною програмою випуску 70 000 шт. Заготівлю в цьому випадку доцільно отримувати гарячого об'ємного штампування в відкритих штампах (облойная). Вона характеризується тим, що після заповнення металом порожнини струмка штампа надлишок його витісняється в спеціальну порожнину, утворюючи при цьому відхід званий облой. Облой обрізається особливими штампами. При штампуванні у відкритих штампах з заготівлі малої точності отримують поковки високої точності за рахунок різного обсягу облоя. Технологічний процес виготовлення поковок гарячими штампами складається з наступних основних операцій.:

1) Різка прутків на мірні заготовки

2) Нагрівання

3) Штампування

4) Обрізка облоя

5) Правка

6) Термообробка

7) Очищення від окалини

8) Калібрування

Штампування доцільно проводити на пресі так як він дозволяє одержати більш точні

заготівлі, завдяки відсутності ударних навантажень зменшується ймовірність зсуву штампів (точніше верхнього штампа щодо нижнього, фіксованого положення). Вертикальний штамп має в нижній точці, виштовхувач заготовок (прес), що дозволяє зменшувати штампувальні ухили до 3 ... 5 °, а це дозволяє зменшити припуски на обробку. Крім того продуктивність преса вище ніж молота в півтора-два рази за рахунок скорочення ударів в кожному струмку до одного.

Розрахунок заготовки.

1. Вихідні дані.

1.1 Матеріал Сталь 50 ГОСТ 1050-88;

З-0,47 ... 0,55; Si - 0,17 ... 0,37; Mn - 0,50 ... 0,80;

Підрахуємо сумарна кількість легуючих елементів:

å кол.лег.ел-ів = (0,17 +0,37) / 2 + (0,50 +0,80) / 2 = 0,92%

Може бути кількість легуючих елементів 0,92%

1.2 Маса деталі 4,6 кг

1.3 Маса поковки

Мп = m заг × 1,8 (Кр) = 4,6 × 1,8 = 8,28 кг

Розрахунковий коефіцієнт Кр = 1,8

1.4 Клас точності

Деталь виготовлена ​​у відкритому штампі. Клас точності Т4.

1.5 Група сталей М2.

1.6 Ступінь складності

С = G п / G ф = = = 0,987

При С = 0,987 складність поковки відповідає класу С1.

1.7 Конфігурація поверхні рознімання штампа - П (плоска)

1.8 Вихідний індекс 13.

2. Розрахунок припусків на механічну обробку.

2.1 Основні припуски:

Поверхні діаметром 45 мм і шорсткістю поверхні 1,25 мкм - 2,0 мм (2 поверхні)

Поверхні діаметром 80 мм і шорсткістю поверхні 10 мкм - 1,8 мм

Поверхні діаметром 50 мм і шорсткістю поверхні 1,25 мкм - 2,0 мм.

2.2 Лінійні розміри

Лінійний розмір 214 мм з шорсткістю поверхні 10 мкм - 2,3 мм

Лінійний розмір 48 мм з шорсткістю поверхні 10 мкм - 1,8 мм

Лінійний розмір 100 мм з шорсткістю поверхні 10 мкм - 1,8 мм.

2.3 Додаткові припуски.

Зсув по поверхні рознімання штампа - 0,3 мм (за діаметрами)

Відхилення по площинності (по торцях) - 0,5 мм.

2.4 Розміри поковки

Æ 45: 45 + (2,0 +0,3) * 2 = 50 мм

Æ 50: 50 + (2,0 +0,3) * 2 = 55 мм

Æ 80: 80 + (1,8 +0,3) * 2 = 85 мм.

Лінійні розміри:

214: 214 + (2,3 +0,5) * 2 = 220 мм

100: 100 + (1,8 +0,5-1,8) = 100,5 мм

48: 48 + (2,3-1,8 +0,5) = 49 мм.

2.5 Допустимі відхилення розмірів, мм

діаметр 50 діаметр 55 діаметр 85

довжина 49 довжина 100,5 довжина 220

2.4 Розробка технологічного процесу виготовлення деталі

Вибір технологічної бази.

Технологічні бази - це поверхні деталі, якими вона орієнтується в просторі на верстаті щодо різального інструменту. При виборі технологічної бази керуються такими принципами:

1) Сталість баз;

2) Поєднання баз;

Принцип постійності баз вимагає на більшості операцій технологічного процесу в якості технологічних баз використовувати одні й ті ж поверхні. Це забезпечить точність взаємного положення поверхонь деталі. Принцип суміщення баз вимагає при виборі схеми базування в якості технологічної бази використовувати вимірювальні бази деталі. Це дозволяє підвищити точність розмірів деталі.

При виготовленні валів в якості основних баз, які можуть бути використані на більшості операцій технологічного процесу, рекомендують використовувати центрові гнізда (конічні отвори, просвердлені в торцях валу). Більшість розмірів валу задається від його осі, тобто вимірювальної базою його є вісь. Фіксоване положення осі заготовки на верстаті дозволяє поєднувати вимірювальну і технологічну базу. Похибки базування для таких поверхонь дорівнюють нулю. І з можливих варіантів виконання центрових гнізд беремо (за ГОСТ) тип 2 із запобіжною конусом, виконаним під кутом 120 градусів. Він охороняє основну базу - конусний отвір (виконане під 60 °) від забою та інших можливих пошкоджень при транспортуванні валу. По довжині деталь базується в торець. центрові гнізда отримують на першій операції технологічного процесу. На ній базування заготовки доводиться виконувати на чорні, необроблені поверхні. Як чорнових баз на першій операції рекомендується брати поверхні, які у деталі повинні бути виконані з найбільшою точністю. Фрезерування шпоночно паза проводитися при установці на шийки валу, попередньо прошліфовані. Нарізка зубів проводитися на центрах.

Вибір методів обробки поверхонь деталі.

Точність поверхонь (дві поверхні) Æ 45 мм при шорсткості повинна бути виконана по сьомому квалітету точності. Це можна забезпечити послідовністю наступних операцій:

Для вибору найбільш відповідного варіанту перш за все потрібно порівняти їх з техніко-економічної точки зору. Найбільш вигідним варіантом є варіант номер, його ми і будемо використовувати.

Точність поверхні Æ 50мм повинна бути виконана за 6 квалітету точності при шорсткості . Це досягається наступними варіантами:

Точність поверхні Æ 80 мм повинна бути виконана по 11 квалітету точності з шорсткістю . Отримуємо ці величини за допомогою чорнового і получістовой точіння, які дають відповідно 12 і 11 квалітети.

Фрезерування шпоночно паза:

Виробляємо за допомогою шпоночно-фрезерного верстата при установці на шийки валу .. Одна операція цілком достатня щоб отримати необхідний ступінь точності шпоночно паза (9 квалітет).

Нарізування різьби.

Виробляємо на зубофрезерний верстата. Нарізування дискової фрезою двічі (2 операції) і подальше шевінгування в підсумку дає нам необхідну ступінь точності шестерні, а саме 7-х.

Операція точіння

Визначаємо штучний час Тшт:

Тшт = t 0 + t доп + t обс + t п,

де t о = (L + y 1 + y 2) / S 0 n, де у1-врізання (2 мм при токарній обробці)

у2 - перебігаючи (= 0 так як різець впирається)

S 0-подача при фасонному точінні, залежить від шорсткості обробки і радіуса

різця. Приймаються S 0 = 0,11 мм / об. [1 - стор 268. т. 2, табл. 14]

Розраховуємо швидкість різання:

V = ,

де Т - стійкість, рівна 60 хв при одноінструментной обробці [1 - стор 264, табл. 8]

t - припуск на обробку, при точінні приймаємо рівний 0,3 мм;

S - подача (див. вище)

m, x, y - коефіцієнти [1 - стор 269, табл. 17] x = 0.15; y = 0.20; m = 0.20.

До v - твір ряду коефіцієнтів (див. вище)

До v = Км × Кп × Кі,

де Км - коефіцієнт, що враховує якість оброблення поверхні. (Км = (750/640) = 1,17)

Кп - коефіцієнт, який відображає стан поверхні заготовки.

Кі - коефіцієнт, що враховує якість матеріалу інструмента.

Кп = Кі = 1, оскільки сталь матеріалу різця Т15К6.

Отже можна підрахувати і швидкість різання.

До v = 1 × 1 × 1,75 = 1,17

V = = 405 м / хв

Звідси знаходимо частоту обертання

n розр = = = 2552,5 об / хв

Приймаються частоту обертання n ст верстата рівну 800 об / хв.

Тоді фактична швидкість

V факт = = = 127 об / хв

Визначимо складову сили різання:

Р z = 10 Cp × tx × Sy × vn × Kp = = 77,3 Н

Розрахуємо потужність верстата (необхідну):

N = = = 0,16 кВт

Тоді основний час дорівнюватиме:

t 0 = = = 0,59 хв

t доп = 0,3 хв

t обс = 0,04 × (t 0 + t доп) = 0,0356 хв

t п = 0,02 × (t 0 + t доп) = 0,0007 хв

Тоді загальний час:

T шт = t 0 + t доп + t обс + t п = 0,59 + 0,3 + 0,0356 + 0,0007 = 0,926 хв

Аналогічно розрахунок виконуємо для операції шліфування:

t = 0,3 мм

S = 0,005 мм / об

V кр = 35 м / с

V дет = 40 м / хв

n розр = = 251,63 об / хв

n ст = 250 об / хв

Отримаємо основний час:

t 0 = × К = 0,3 × 1,2 / (0,005 +250) = 0,288 хв

t доп = 0,3 хв

t обс = 0,04 (t 0 + t доп) = 0,024 хв

t п = 0,02 (t 0 + t доп) = 0,012 хв

Отримуємо штучний час:

T шт = 0,288 +0,3 +0,024 +0,012 = 0,624 хв

Обчислюємо трудомісткість:

при точінні:

t = f / g = = 1,81 хв

при шліфуванні:

t = = 1,69 хв

2.5 Вибір обладнання та розробка технологічного маршруту

При складанні маршрутної технології орієнтуються на типовий технологічний процес виготовлення деталей класу «ВАЛ", при цьому всю механічну обробку розподіляють за операціями, дотримуючись наступних правил. На перших операціях технологічного процесу, оброблювані поверхні прийняті за основні технологічні бази: центрові гнізда і торець. Решта поверхні деталі обробляються в послідовності зворотної ступеня їх точності. Закінчуємо виготовлення деталі обробкою найбільш точною, що має найбільше значення для деталі поверхні (поверхня Æ 50 мм та 6 квалітет). Операції технологічного контролю виконуємо після тих етапів, де ймовірно

підвищену кількість браку, перед складними і дорогими операціями, а також в кінці обробки. При проектуванні маршрутної обробки деталі на кожній операції вибираємо

обладнання, пристосування, ріжучий і міряльний інструмент.

Для послідовності обробки деталі складаємо таблицю:

Таблиця 1 Технологічний маршрут обробки деталі