Разработка технологического процесса механической обработки детали типа "Вал"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механический факультет

Кафедра ТМ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Технологическая подготовка производства”

на тему:

Разработка технологического процесса механической обработки детали типа «Вал»

Выполнил К.А. Кореньков

Принял И.А. Горобец

Нормоконтроль С.Л. Сулейманов

Донецк 2006

Реферат

Объект производства: деталь типа “вал”.

Цель работы: разработать маршрут обработки заданной детали, согласно которому выбрать всё необходимое оборудование и приспособления.

В курсовом проекте выбран способ получения заготовки детали типа “вал”, исходя из критерия минимальных затрат для её получения, разработан маршрут обработки детали, карты наладки на основные операции и вся необходимая технологическая документация.

ЗАГОТОВКА, ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ, ПРИПУСК, БАЗИРОВАНИЕ, НОРМИРОВАНИЕ, КАРТА НАЛАДКИ, ДОКУМЕНТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ

Введение

В данном курсовом проекте необходимо произвести анализ объекта производства и анализ технологичности его конструкции, выбрать способ получения заготовки и разработать план обработки детали, в соответствии с которым выбрать всё необходимое технологическое оборудование, технологическую оснастку (приспособления, режущий и мерительный инструмент). Для двух наиболее точных поверхностей детали рассчитать припуски на обработку на всех этапах, рассчитать режимы резания для двух различных операций. Пронормировать наиболее длительную во времени операцию. В соответствии с планом обработки разработать всю необходимую технологическую документацию.

1. Анализ технологичности

Деталь является вал-шестерней с двумя хвостовиками с уменьшающимися диаметрами от середины к краям детали. Она изготавливается из стали 40ХН ГОСТ 4543-89. Это конструкционная легированная сталь, содержащая 0,4 % углерода, до 1,5% хрома, до 1,5% никеля..

На чертеже (приложение А) указана твёрдость поверхностей детали после термообработки НВ 260…300. В качестве термообработки принято улучшение. В качестве конструкторской, технологической и измерительной базы принята ось центров детали, что является технологичным, так как не нарушается принцип единства баз.

На чертеже детали имеются все виды, сечения и разрезы необходимые для того, чтобы представить конструкцию детали.

Заменить деталь сборным узлом или армированной конструкцией представляется нецелесообразным.

Для облегчения установки подшипников на детали выполнены заходные фаски. Жёсткость детали определим по формуле:

,

где l – длина детали, l = 1401 мм;

- приведённый диаметр детали:

,

где , - соответственно, диаметр и длина i-той ступени детали;

n – количество ступеней детали.

Тогда

Тогда

Так как жёсткость детали значительна и не превышает критического значения, равного 10, то для обработки детали не требуются люнеты, а режимы резания могут быть максимально возможными.

Все поверхности детали доступны для обработки и измерений. Возможно использование высокопроизводительного оборудования и стандартной технологической оснастки.

К двум поверхностям детали ш159 и ш180U8, предъявляются особые требования по величине радиального биения относительно оси детали. Его величина не должна превышать 0,04 мм. При выдерживании этих требований технологических трудностей не возникает.

Наиболее точными поверхностями детали являются поверхности ш160H6 и ш180U8. Обеспечение этой точности требует обработки абразивным инструментом.

Нетехнологичными элементами являются:

Различные по значению радиусы скруглений (R1, R2, R3) между участками детали с разными диаметрами.

Разные углы наклона фасок ( и ).

Выполнение паза под шпонку шпоночной фрезой. Технологичным является выполнение этого паза дисковой фрезой, но в этом случае основание паза будет иметь радиус скривления дисковой фрезу, хотя по конструкции это допустимо.

Несмотря на указанные недостатки деталь в целом технологична.

Заготовка – штампованная поковка.

Группа стали – М2;

Степень сложности – С2;

Класс точности – Т4;

Исходный индекс – 14.

Метод получения заготовки – штамповка в закрытых штампах.

Разработка маршрутного технологического процесса

05 Заготовительная

Горячая штамповка

10 Фрезерно-центровальная

А. Установить и снять заготовку

Фрезеровать торцы выдерживая размер 1401 мм

Центровать отверстия В4

15 Термическая

20 Токарная

А. Установить и снять заготовку

Точить поверхность 3 Ш120 на l=180 мм предварительно

Точить поверхность 4 Ш160 на l=235 мм предварительно

Точить поверхность 5 Ш175 на l=275 мм предварительно

Точить поверхность 6 Ш159 на l=270 мм предварительно

Точить поверхность 3 Ш120 на l=180 мм окончательно

Точить поверхность 4 Ш160 на l=235 мм окончательно

Точить поверхность 6 Ш159 на l=270 мм окончательно

Точить фаску 2Ч45є на поверхности 3

Б. Переустановить заготовку

Точить поверхность 10 Ш160 на l=104 мм предварительно

Точить поверхность 9 Ш175 на l=287 мм предварительно

Точить поверхность 8 Ш159 на l=283 мм предварительно

Точить поверхность 7 Ш180 на l=320 мм предварительно

Точить 2 фаски 2Ч30є на поверхности 7

25 Вертикально-фрезерная

Фрезеровать паз 32Н11

30 Радиально-сверлильная

А. Установить и снять заготовку

Сверлить 4 отверстия на глубину l=38 мм под резьбу М16

Зенковать 4 фаски 2Ч45°

Нарезать резьбу М16 на длину l=30 мм в четырех отверстиях

Б. Переустановить заготовку

Сверлить 4 отверстия на глубину l=27 мм под резьбу М12

Зенковать 4 фаски 1,6Ч45°

Нарезать резьбу М12 на длину l=20 мм в четырех отверстиях

25 Горизонтально-расточная

А. Установить и снять заготовку

фрезеровать паз 15А5 в размер 116

30 Зубофрезерная

А. Установить и снять заготовку

Фрезеровать зубья левой спирали m=6, z=21.

Фрезеровать зубья правой спирали m=6, z=21.

40 Кругло-шлифовальная

А. Установить и снять заготовку

Шлифовать поверхность 4 Ш160Н6

Шлифовать поверхность 10 Ш160Н6

Шлифовать поверхность 7 Ш 180U8

2. Выбор способа получения заготовки

В качестве заготовки из проката выступает круг диаметром 200 мм и длиной 1401 мм. Чертеж заготовки штампованной поковки приведен на листе 1.

Определим затраты на материал заготовки из проката:

=348∙3,5 – (348-200)∙=1070 грн,

где Q – масса заготовки из проката;

S – цена кг материала заготовки, S=3500 грн/тонна;

- ценна 1 тонны отходов, =1000 грн/тонна

q – масса детали, q= ρ∙V = 200кг;

Определим массу заготовки из проката:

Q=ρ∙V=7800∙0,0446=348 кг,

где ρ – плотность материала заготовки, ρ=7800 кг/;

V–объём заготовки,

V==3,14∙0,12∙1,401 0,0446 ;

Затраты на материал заготовки при штамповке:

= =(∙251∙1∙0,88∙0,74∙1,21∙1) - (251-200) = 839 грн;

где - базовая стоимость тонны заготовки, =4500 грн/тонна;

- коэффициент, зависящий от точности штамповки, =1 [1, c 37];

- коэффициент, зависящий от марки материала, =1,21 [1, c 37];

= 0,88; =0,74; =1 [1, с 38].

Для определения массы штампованной заготовки габаритные размеры детали увеличим на 5%. Тогда масса равна:

Qштам.= ρ∙V =3,14*()*7,85=251 кг.

Коэффициент использования металла при выборе заготовки из проката:

=;

где - масса детали, =200 кг;

Q – масса заготовки из проката, Q=348 кг.

Коэффициент использования металла при выборе штампованной заготовки:

=;

где Q – масса штампованной заготовки, Q=251 кг.

Вывод: как видно из вышеприведенных расчетов экономически более выгодно получение заготовки методом штампованной поковки.

3. Разработка плана обработки

В зависимости от требуемой точности и качества поверхностей детали, которые берутся из её чертежа [Приложение Б], разработаем план обработки детали, который представим в виде таблицы.

Таблица 1 – План обработки детали

4. Расчёт припусков на обработку

Определим аналитическим путём припуск для шейки вала ш160k6.

Находим глубину дефектного слоя и высоту микронеровностей на всех этапах [2, ч.1. табл. 7, стр.180] , и сводим в таблицу 1.

Суммарная погрешность заготовки:

где - погрешность коробления, =0,5мм=500мкм [2, ч.1, с 187, табл.18];

- погрешность смещения штампов, =1,2мм=1200мкм [1, ч.1, с 187].

Для последующих переходов суммарная погрешность определяется при помощи коэффициента уточнения , определяемого в зависимости от вида обработки.

Выберем коэффициенты уточнения на каждом технологическом переходе [1, ч.1, с 190, табл.29]:

После чернового обтачивания =0,06;

после чистового обтачивания =0,04;

После чернового шлифования =0,03;

после чистового шлифования =0,02;

Минимальные припуски на всех переходах:

где - высота неровностей профиля на предшествующем переходе, мкм;

- глубина дефектного слоя на предшествующем переходе;

- суммарные отклонения формы и расположения поверхностей

на предшествующем переходе;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе;

=0 – при установке в центрах.

Рассчитываем величину припуска 2Z min для всех видов переходов:

Операционные размеры определяются таким образом:

Ашлиф.черн. = А ++ Т шлиф.черн. = 160,03 + 0,062+ 0,1 = 160,192мм

А точ.чист. = А + + Т точ.чист. = 160,192 + 0,13 + 0,15 = 160,472мм;

А точ.черн. = А + + Т точ.черн. = 160,472+ 0,402 + 0,5 = 161,374 мм;

А заг. = А + + Тнижн.загот. = 161,374 + 3,468 + 2 = 166,842мм.

Все полученные данные заносим в таблицу:

Сводная таблица №1 Таблица 3

Размеры припуска рассчитываются таким образом:

2Z= A - A = 166,842 – 160,847 = 5,995;

2Z= A - A = 164,842 – 161,374 = 3,468;

2Z= A - A = 161,374– 160,322= 1,052;

2Z= A - A = 160,874– 160,472= 0,402;

2Z= A - A = 160,472– 160,092= 0,38;

2Z= A - A = 160,322– 160,192= 0,13;

2Z= A