МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет механічний
Кафедра Технологія машинобудування
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
З дисципліни: "Технологічна підготовка виробництва"
на тему: "Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі типу вал-черв'як"
Розробив,
ст. гр. МС-04нГоробец А.І.
Консультант,
проф.Горобец І.А.
Нормоконтроль,
ас.Сулейманов С.Л.
ДОНЕЦЬК 2008
РЕФЕРАТ
Курсовий проект містить: 31 сторінок e, 6 рисунків, 4 таблиці,
6 джерел, 3 додатки.
Об'єктом проектування є розробка технологічного процесу для виготовлення валу.
Мета роботи: розробити прогресивний технологічний процес механічної обробки валу.
За заданою річній програмі визначено тип виробництва. Для цього виробництва розроблений маршрутний і операційний технологічний процеси, обраний метод і спосіб отримання заготовки, обладнання та ріжучі інструменти, розраховані і обрані припуски на обробку та режими різання. Проведено аналіз технологічності виробу, розмірний аналіз технологічного процесу та його нормування.
ДЕТАЛЬ, ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС, ЗАГОТОВКА, припуску, ІНСТРУМЕНТ, РЕЖИМИ РІЗАННЯ, МАПА Налагодження, ТОЧНІСТЬ, ШОРСТКІСТЬ, ОБЛАДНАННЯ,
ЗМІСТ
ВСТУП
1. Аналіз технологічності деталі
2. Визначення типу виробництва
3. Вибір методу отримання заготовки
4. Маршрутного технологічного процесу
5. Вибір металорізального обладнання
6. Визначення операційних припусків на механічну обробку
7. Вибір різального та вимірювального інструменту
8. Розмірний аналіз технологічного процесу
9. Нормування технологічного процесссов
10. Розрахунок режимів різання
ВИСНОВОК
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ДОДАТОК А - Маршрутний технологічний процес
ДОДАТОК Б - Операційний технологічний процес
ДОДАТОК В - Карти ескізів
ВСТУП
Рівень розвитку машинобудування - один з найбільш значних факторів технічного прогресу, так як корінні перетворення в будь-якій сфері виробництва можливі лише в результаті створення більш досконалих машин і розробки принципово нових технологій. Розвиток і вдосконалення технології виробництва сьогодні тісно пов'язані з автоматизацією, створенням робототехнічних комплексів, широким використанням обчислювальної техніки, застосуванням обладнання з числовим програмним управлінням. Все це складає базу, на якій створюються автоматизовані виробництва, стають можливим оптимізація технологічних процесів, створенням гнучких автоматизованих комплексів.
Підвищення питомої ваги механізованих і автоматизованих знарядь виробництво і їх безперервне вдосконалення посилювали вимоги до технологічного проектування і стало основою створення правил і методик розробки технологічних процесів. Перехід на автоматизовані системи проектування уніфікував всю технологічну документацію.
Комплексна механізація і автоматизація виробничих процесів, переоснащення машинобудівних підприємств сучасними металорізальними верстатами, типізація та стандартизація технологічних процесів, повсюдне впровадження ЕОМ привів до переоцінки існуючих методів проектування. В даний час технологічне проектування - це комплексна система взаємодії засобів і методів, які обумовлюють створення високоякісної технологічної документації на основі широкого застосування стандартних технологічних рішень.
1. Аналіз технологічності деталі
Деталь (ПК 08.0427.50.001) є валом-черв'яком з хвостовиком для з'єднання з двигуном за допомогою муфти, з шийками, які є посадочними поверхнями для підшипників і з шийкою під ущільнювальне маслоудержівающее кільце. Це накладає високі вимоги до параметрів якості поверхонь цапф: шорсткість цапф під підшипники досягає величини Ra 0,63; під маслоудержівающее кільце - Ra 0,32 мкм [1], відхилення форми поверхонь під підшипники контролюються в двох площинах: радіальне биття цапф, яке не повинно перевищувати 20 мкм і торцеве биття цапф - до 16 мкм. Центрування валу і маточини муфти здійснюється ковзної посадкою [1], крутний момент передається за допомогою шпоночно з'єднання. Це накладає додаткові вимоги до цієї поверхні (шорсткість Ra 1,6 мкм), що виконана за 6 квалітету; радіальне биття хвостовика не повинно перевищувати 20 мкм. Так як обробка цапф передбачає шліфування та полірування, на валу передбачені канавки для виходу шліфувального круга, виконані за наружнему циліндру і торця ГОСТ 8820-69 исп.4.
Оскільки для конструкторської бази прийнята вісь деталі, то для механічної обробки деталі доцільно використовувати технологічні центрові отвори В4 ГОСТ 14034-74, які будуть технологічної та вимірювальної базами. На валу виконаний паз, який виробляється врізанням кінцевої фрези і поздовжнім фрезеруванням, що нетехнологічно. Технологічним є виконання сегментного шпоночно паза дисковими фрезами, але в цьому випадку зменшується переріз валу, що знижує його довговічність, тому виконання даного шпоночно паза необхідно з такою конфігурацією, яка показана на кресленні.
Для установки підшипників, маточини муфти, передбачені Заходне фаски 2,5 х45 0. Для виключення травматизму гострі кромки притуплені фасками 1х45 0.
Як матеріал з якого виготовлений вал прийнята конструкційна сталь 45 ГОСТ 1050-88 c вмістом вуглецю 0,45%. Для підвищення зносостійкості валу в якості термообробки прийнята гарт зубів на установці ТВЧ.
Для контролю допуску на похибку напрямки зубів валу допускається замінити його перевіркою плями контакту з сполученим колесом. При чому пляма контакту по висоті - не менше 40%.
Визначимо жорсткість деталі використовуючи відношення довжини до наведеного діаметру.
Вал є жорстким, тому що відношення довжини до діаметру , Що менше 12. Тому при механічній обробці деталі можна призначати інтенсивні режими різання.
Таким чином, конструкція деталі є технологічною.
2. Визначення типу виробництва
Розрахуємо такт випуску за відомим залежностям [5]
(2.1)
де Fg - річний дійсний фонд часу роботи обладнання;
Ku - коефіцієнт, що враховує втрати з організаційних причин, Ku = 0,75;
Nt-програма випуску деталей на рік = 300 шт.
Fg = Fn (1 - P / 100), (2.2)
Де Fn - номінальний річний фонд часу;
Р-величина простоїв обладнання з організаційно-технічних причин. Приймаються Р = 10%
Fn = (Д пр ∙ φ пр + Д φ) · с, (2.3)
де Д пр - число передсвяткових днів на рік;
φ пр - тривалість зміни в святкові дні;
Д-число робочих днів у році;
φ - тривалість зміни в робочі дні;
с-кількість робочих змін.
При п'ятиденному робочому тижні (тривалістю 40 годин) за даними [6] загальна кількість робочих днів у 2008 році становить:
Np = 365-114 = 251, (2.4)
тут 114 - кількість неробочих і святкових днів.
Тоді, враховуючи кількість робочих змін з = 2; тривалість зміни φ = 8 годин; тривалість зміни в передсвятковий день φ пр = 7 годину; кількість передсвяткових днів Д пр = 6; кількість робочих днів Д = 248, отримаємо:
Fn = (7 · 6 + 251 · 8) · 2 = 4100 год
Тоді
Fg = 4100 (1-0,1) = 3690 год
Тоді
хв / шт
Визначимо коефіцієнт серійності за формулою:
K l = , (2.5)
Де t шт.ср. - середня величина штучного часу на механічну обробку
K l =
Тип виробництва - серійний.
3. Вибір методу отримання заготовки
Метод отримання заготовки деталі, його доцільність та економічна ефективність визначається такими факторами, як форма деталі, її матеріал, габаритні розміри деталі, річна програма випуску деталі. Виходячи з конструкції деталі, типу виробництва, заготівля може бути отримана одним з методів: литтям, з прокату або штампуванням.
Оскільки матеріал заготовки - сталь 45 не є придатною для лиття, то метод отримання заготовки з лиття неприйнятний.
Слід зазначити що сталь 45 добре деформується. Тому виходячи з величини річної програми випуску деталей, особливості конструкції потовщення посередині деталі щодо хвостовика і рекомендацій [2] одним з методів отримання заготовки вибираємо поковки в підкладних штампах.
Порівняємо два варіанти отримання заготовки з круглого сортового прокату і поковки в підкладних штампах. При методі отримання заготовки поковкою мірні відрізки сортового прокату, нарізаного на механічній пилці, підігрівають у печі ковальського цеху, після чого подають на ковку пароповітряні молотами в підкладних штампах. Після гарячого кування заготівля приймає циліндричну форму з потовщенням посередині (рис. 3.1)
Визначимо масу поковки по залежності:
G 3 = ρ · V · K, (3.1)
де ρ = 7810 - щільність металу, кг / м 3;
К - коефіцієнт, що враховує відходи металу;
V 3 - обсяг заготівлі, який дорівнює сумі обсягів заготівлі V 1 + V 2 + V 3 + V 4 + V 5 на окремих ділянках поковки, звідси,
G 3 = ρ ·
Підставивши числові значення отримаємо
G з = 7810 · 3,14 · (0,039 2 · 0,08 +0,047 2 · 0,086 +0,055 два · 0,064 +0,088 два · 0,132 +0,049 2 · · 0,104) · 1,1 = 11,81 кг
Визначимо коефіцієнт використання металу за формулою:
, (3.2)
де Gg - маса деталі, звідси
Після отримання заготовки, останню отжигают в індукторної печі до твердості НВ 195 ... 220. Спосіб очищення після відпалу заготовки-дробоструминний. Технічні вимоги на заготовку: штампувальні ухили повинні бути виконані не більше 7 ˚, радіуси не більше 5 мм. Граничні відхилення згідно рекомендацій [2].
Малюнок 3.1 - Ескіз заготівлі поковки валу
Для остаточного вибору способу отримання заготовки визначимо витрати на отримання заготовки з прокату і поковки.
Визначимо вартість заготівлі з круглого сортового прокату діаметром 82 мм і довжиною 450 мм
М = Q зп * S - (Q зп - q) * S відхо, (3.3)
Де Q - маса заготовки, S - вартість 1 кг матеріалу, q - маса деталі, S відхо - вартість відходів, Q зп - маса заготовки з урахуванням втрат при нарізці.
Довжина прокату для нарізки заготовок L пр = 5000 мм. Втрати на затиск при нарізці на механічних пилах l заж = 100 мм. Ширина різу l р = 8 мм, довжина торцевого обрізання l об = 0,3 ... 0,5 * d ~ 40 ммКолічество заготовок, отриманих з прийнятої довжини визначимо за формулою
Х = (L пр - l заж - l про) / (l з + l р), (3.4)
Х = (5000 - 100 -40) / (450 + 8) = 10,61 шт
Приймаються х = 10 шт. Залишок довжини (некратний)
L нк = 5000 - 100 -40 - (450 +8) · 10 = 280 мм
Загальні втрати матеріалу при нарізці прокату становить у процентному відношенні до довжини прокату
П по = (l заж + l про + L нк + l р) · 100% / L пр = (3.5) = (100 +40 +280 +8) · 100/5000 = 8,56%
Витрата матеріалу на 1 деталь із урахуванням всіх технологічних неминучих втрат з урахуванням маси заготовки з прокату, визначеної за формулою (3.1)
Q п = 7810 · 0,450 · 3,14 · 0,041 2 = 18,55 кг
Q зп = Q п (100 + П по) / 100 = 18,55 · (100 +8,56) / 100 = 20,13 кг (3.6)
Тоді, знаючи S = 5,1 грн / кг, S відхо = 1,3 грн / кг, q = 6,22 кг, одержимо
М пр = 20.13 * 5,1 - (20,13 - 6,22) * 1,3 = 84.58 грн
Коефіцієнт використання металу визначимо по залежності (3.2)
До Іпр = 6,22 / 20,13 = 0,31
Визначимо вартість заготівлі, отриманої поковкою
М п = Сз * G з - (G з - q) * S відхо, (3.7)
Де Сз = 7,5 грн / кг - вартість поковки,
М п = 7,5 * 11,81 * (11,81-6,22) * 1,3 = 81,3 грн.
Таким чином і М п <М пр і К ип> До Іпр, значить, використовувати штамповану поковки економічно доцільно.
Розрахуємо економію при використанні обраного методу отримання заготовки на всій партії деталей.
Е = (М пр - М п) * N = (84.58 - 81.3) * 300 = 984 грн.
4. Розробка маршрутного технологічного процесу
Маршрут обробки деталі визначимо виходячи з точності, шорсткості, форми поверхні, матеріалу деталі і технічних вимог до виготовлення. Для цього деталь представимо, як сукупність окремих поверхонь. Тоді, використовуючи рекомендації [5], порядок обробки поверхонь представляємо у вигляді таблиці (див. табл. 4.1).
Таблиця 4.1-Технологічний процес обробки елементарних поверхонь деталі
№ п / п | Конструктивний розмір | Якість поверхневого шару | Технологічні переходи з обробки елементарної поверхні | Досягнутий рівень якості | ||
Квалітет | Шорсткість R а, мкм | Квалітет | Шорсткість R а, мкм | |||
1 | Ø 35 k6 | 6 | 0,63 | Шліфування вікон. Шліфування предв. Точіння чистий. Точіння черн. | 6 8 10 12 | 0,63 3,2 6,3 12,5 |
2 | Ø 42 h12 | |||||