Спроектирование технологического процесса на обработку детали вал выходной

Содержание

Введение

1 Общая часть              6

1.1 Описание конструкции  детали           6

1.2 Описание материала детали          7

1.3 Анализ технологичности детали          7

1.4 Определение типа производства          8

2 Технологическая часть          11

2.1 Выбор и обоснование вида заготовки        11

2.2 Разработка технологического процесса       15

2.3 Определение припусков, допусков и размеров заготовки    16

2.4 Выбор оборудования          23

2.5 Определение режимов резания         25

2.6 Расчет технических норм времени        31

3 Конструкторская часть          34

3.1 Расчет размеров контрольно-измерительного инструмента    34

Заключение            37

Список литературы           38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Развитию и формированию учебной дисциплины «Технология  машиностроения» как прикладной науки предшествовал непрерывный  прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий.

Производственные процессы в древние времена были примитивны. Оружие затачивали с помощью камней, режущий инструмент вначале удерживали в рабочем положении руками, а в дальнейшем прикрепляли к рукоятке прутьями деревьев или сухожилиями животных.

Одним из достижений того времени  явилось применение вращающегося камня  – прообраза заточного станка.

Постепенно был создан простейший тип токарного станка с конным приводом и ручным удержанием режущего инструмента.

История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что уже в X в. Русские мастера-ремеслинники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов домашнего обихода и т п. В XIV – XVI вв. для изготовления оружия пользовались токарными и сверлильными станками с вращательным движением от водяной мельницы.

В XVI в. в селе Павлово на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность, основанная на использовании местной железной руды. Наиболее значительное развитие металлообрабатывающая промышленность получила во времена Петра I.

В период с 1718 – 1725 гг. русский  механик и изобретатель А. К. Нартов создал для токарного станка механический суппорт, который с помощью зубчатого  колеса и рейки перемещался вдоль  обрабатываемой детали.

Одним из выдающихся русских  механиков был М. В. Сидоров, создавший в 1714 г. На Тульском оружейном заводе «вододействующие машины» для сверления оружейных стволов. Гениальный русский ученый Ломоносов построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки.

И. И. Ползунов построил для  изготовления некоторых деталей  парового котла специальные цилиндрорасточные и другие станки.

И. П. Кулибин создал специальные  станки для изготовления зубчатых колес  часовых механизмов.

Первые шаги к механизации  производственных процессов связаны  с этими ученными.

В 1804 г. академик Севергин сформулировал  первые положения о технологии и  определил, что «технология – наука о ремеслах и заводах».

В 1817 г. профессор Московского  университета Двигубский издал книгу «Начальные основания технологии, как краткое описание работ на заводах и фабриках производимых».

Первым капитальным трудом, посвященным технологии металлообработки, является трехтомный труд профессора И. А. Тиме «Основы машиностроения».

И. А. Тиме впервые сформулировал  основные законы резания и установил  правильное понимание сущности этого  процесса как последовательного  скалывания отдельных элементов  металла.

Советская станкоинструментальная промышленность создала станки различного технологического назначения и усовершенствованные конструкции режущего инструмента, обеспечивающие большую производительность и точность при обработке.

К первым трудам по технологии машиностроения относятся работы А. П. Соколовского, вышедшие в 1930 – 1932 гг.

Для создания теоретических  основ технологии машиностроения большое  значение имели работы Н. А. Бородачева по анализу качества и точности производства, К. В. Вотинова, осуществившего обширные исследования жесткости системы и ее влияния на точность механической обработки и т. д.

Крупным мероприятием в машиностроении является типизация технологических  процессов, т. е. создание типовых процессов  обработки; она 

обеспечивает экономическую  целесообразность применения методов  крупносерийного производства в  условиях индивидуального и мелкосерийного изготовления машин.

Наиболее рациональное решение  этой задачи может быть осуществлено на основе классификации деталей машин не по их назначению, а по технологическим признакам.

Директивы XXIV съезда подчеркивают необходимость повышения роли науки в развитии производства, повышения ответственности научно-исследовательских учреждений за научную обоснованность выдвигаемых проблем.

Успешное решение задач, поставленных перед промышленностью, возможно лишь на основе глубокой специализации производства, повышения эффективности технического, технологического и экономического руководства с полным учетом особенностей каждой отрасли.

Значительное место в  решении этих задач отводится  технологии машиностроения – науке, устанавливающей определенные закономерности повышения производительности и  экономичности технологических  процессов обработки заготовок  и сборки деталей машин и механизмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая часть

1.1 Описание конструкции детали

Деталь «Вал выходной» представляет собой тело вращения, относится к классу «Вал». Деталь состоит из четырех ступеней следующих диаметров: 55 мм длиной 120 мм; 63 мм и длиной 70 мм и шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм; 50 мм и длиной 13; 49 мм и длиной 80 мм. Шероховатость неуказанных поверхностей Ra = 3,2 мкм.

Деталь имеет твердость  55…63 HRCэ.

С обеих сторон на торцах имеются фаски длиной 1 мм и углом наклона 45⁰. На ступени диаметром 63 мм с левого торца имеется фаска длиной 2 мм и углом наклона 45⁰.

На ступени диаметром  55 мм и длиной 120 мм на расстоянии 60 мм от левого торца имеется сквозное отверстие диаметром 10 мм.

На ступени диаметром 49 мм и длиной 80 мм на расстоянии 6 мм от правого торца имеется шпоночный паз шириной 14 мм на глубину 5 мм и длиной 70 мм.

 

 

 

 

 

1.2 Описание материала детали

Сталь 45 ГОСТ 1050-74 качественная применяется для изготовления деталей, требующих высокой прочности при средней вязкости: оси, валы коленчатые и распределительные, кронштейны, штоки, зубчатые колеса, нагруженные болты, гайки, шайбы. Так же данную сталь можно заменить схожими по свойствам сталями 40Х и 50. Данный материал вполне пригоден для изготовления нашей детали. Химический состав стали 45 приведён в табл.1, физико-механические свойства в табл.2.

Таблица 1 – Химический состав

Si	Mn	Cu	As	Ni	S	C	P	Cr
0.17-0.37	0.5-0,8	не более 0.25	не более 0.08	не более 0.25	не более 0.04	0.42-0.50	не более 0.035	не более 0,25

 

Таблица 2 – Механические свойства

Предел прочности при  растяжении σв, МПа	Предел текучести σт, МПа	Относительное удлинение  δ, %
598	360	16

 

1.3 Анализ технологичности детали

Конструкция детали состоит  из стандартных и унифицированных  конструктивных элементов. Деталь изготавливается  из заготовки штамповки, полученной рациональным способом. Все размеры  имеют оптимальную степень точности и шероховатости. Точность и шероховатость  базовой поверхности обеспечивают точность установки обработки и  контроля. У детали имеется свободный вход и выход режущего инструмента. Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых технологических процессов ее изготовления.

Показатели технологичности  детали

Коэффициент использования  материала:

К_им = m_д/m_з;                   (1)

где m_д – масса детали, m_д = 6,9 кг_;

m_з – масса заготовки, m_з = 7,1 кг;

К_им = 6,9/7,1 = 0,97

Коэффициент унификации:

К_ун = Q_уэ/ Q_общ;                   (2)

где Q_уэ – количество унифицированных элементов детали, Q_уэ = 5;

Q_общ – общее количество элементов, Q_общ = 12;

К_ун = 5/12 = 0,41.

Технологичность удовлетворительная.

1.4 Определение типа производства

1.4.1 Определение годового объема выпуска деталей:

N = N m ;                  (3)

где m – количество деталей данного наименования входящих в сборочную изделия;

β – количество запасных частей, заданных 2 %

(принимаем m = 1, β = 2 %)

N = 10000 1 = 10500 шт.

1.4.2 Определение среднего штучного времени:

Т_шт.ср = ;                   (4)

где Т_шт – штучное время на операцию;

n – количество операций.

Т_шт.ср.= = 1,85 мин.

1.4.3 Определение такта выпуска:

t_в = ;                   (5)

где F_д – действительный годовой фонд работы оборудования F_д = 4040 час.

t_в = = 23,09 мин/шт.

1.4.4 Определение коэффициента серийности:

К_с = ;                                                                                                      (6)

К_с = = 12,48

Кс = 1 (1 ≤ Кс ≤ 2) – массовое производство;

2 ≤ Кс ≤ 10 – крупносерийное  производство;

10 ≤ Кс ≤ 20 – среднесерийное  производство;

Производство крупносерийное, так как 10<К_с = 12,48 < 20.

Серийное производство —  это форма организации производства, для которой характерен выпуск изделий  большими партиями (сериями) с установленной  регулярностью выпуска. Серийное производство является наиболее распространенным (75 – 80 % всей продукции машиностроения выпускается в серийном производстве).

Серийное производство, тип  организации производства, характеризующийся  одновременным изготовлением на предприятии широкой номенклатуры однородной продукции, выпуск которой  повторяется в течение продолжительного времени. Наибольшее распространение  С. и. имеет в машиностроении и  металлообработке. Выпуск продукции  производится применительно к изделиям сериями, а по отношению к деталям  — партиями. Изготовление серий  изделий одного типоразмера обычно повторяется через регулярные промежутки времени. При повторных запусках серий машин часто вносятся изменения в конструкторскую и технологическую подготовку производства, организацию рабочих мест, повышается квалификация рабочих. С. п. позволяет унифицировать конструкции деталей, изделий, добиваться типизации технологических процессов и оснастки.

 

2 Технологическая  часть

2.1 Выбор и обоснование вида заготовки

Расчет заготовки из проката.

За основу расчета принимаем  наружный диаметр детали 63 мм (максимальный диаметр).

2.1.1. Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки детали согласно точности и шероховатости поверхности.

Технологический маршрут  обработки данной поверхности:

005 Токарная черновая;

010 Токарная чистовая;

015 Шлифовальная

020 Термическая

2.1.2 Определяем припуски на обработку наружных поверхностей:

на точение черновое z₁ = 3,0 мм;                    [4, 42,табл. 3.13]

на точение чистовое z₂ = 1,5 мм;                    [4, 42,табл. 3.13]

на шлифование z₃=0,5

2.1.3 Определяем общий припуск на обработку:

z_o = z₁ + z₂ +z₃= 3 + 1,5+0,5 = 4,0 мм.

2.1.4 определяем размер заготовки:

D_з = D_д + z_o;                            (7)

D_з = 63 + 4= 67 мм.

2.1.5 По расчетному размеру выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71.

Диаметр проката 131,95 мм записывается следующим образом:

Круг  ;                      [4, 43, табл. 3.14]

Отклонения для диаметра 68

2.1.6 Определяем припуски на подрезку поверхности заготовки

z_подр = 2 мм                                                                    [4, 40, табл. 3.12]

2.1.7 Определяем общую длину заготовки:

L_з = L_д + 2∙z_подр                   (8)

где L_д – номинальная длина детали по рабочему чертежу 

L_з = 283 + 2∙2 = 287 мм

2.1.8 Определяем объем заготовки по плюсовым допускам:

V_з = ;                                      (9)

где L_з – длина заготовки с плюсовым допуском;