Разработка технологических процессов

 

Кафедра промышленной экологии

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

На тему: «Разработка  технологических процессов».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть 1. Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал-шестерня».

1. Анализ технологичности детали

Данная деталь, судя по её конфигурации, и наличию конструктивных элементов предназначена для передачи момента вращения с одного вала на другой. Вал-шестерня зацепляет другое зубчатое колесо, за счет чего производится передача вращающего момента от одного вала к другому.

 

Анализ технологичности определяется классификационной характеристикой детали. Для вала следует проанализировать:

1. Можно ли обрабатывать все цилиндрические поверхности проходными резцами или требуется замена их на упорные. Все цилиндрические поверхности детали можно обрабатывать проходными резцами.
2. убывают ли к обоим торцам детали диаметральные размеры шеек вала и можно ли этого избежать, чтобы не перестанавливать деталь в центрах. При изготовлении детали необходимо перестанавливать деталь в центрах после 05, 15, 25, 30 операций.
3. можно ли заменить закрытые шпоночные канавки открытыми, которые обрабатываются значительно произвольнее дисковыми фрезами. Нет, шпоночные канавки для данного вала обрабатываются концевыми фрезами.
4. имеют ли поперечные канавки форму и размеры, соответствующие требованиям ГОСТа, что позволяет использовать стандартные резцы. Все инструменты в производстве данной детали являются стандартизованными и соответствуют  требованиям ГОСТа.
5. допускает ли жесткость вала получение высокой точности обработки. Жесткость вала считается недостаточной, если для получения точности 6-9 квалитетов соотношение l/d>4.

Жесткость вала является достаточной для получения  точности 6 квалитета.

Из чертежа  следует, что все цилиндрические поверхности детали должны быть обработаны резцом контурного точения, а боковые поверхности вала -  подрезным резцом. Однако обработать шпонки вала режущим инструментом невозможно. Поэтому внутренние поверхности вала (шпонки) могут обрабатываться концевыми фрезами.

На детали можно выделить следующие поверхности повышенной точности:

1. Цилиндрическую поверхность 1, диаметром d= 13.2 мм, выполненную по 8-му квалитету точности (h8) c шероховатостью Ra=2,5мкм и Rz=4Ra=10мкм. На поверхности имеются зубья шестерни Z=31.

 

2. Цилиндрическую поверхность 2, диаметром d= 8 мм, выполненную по 6-му квалитету точности (k6) с шероховатостью Ra=1.25мкм и шпоночным пазом длинной 6мм, шириной 2мм (N9) и глубиной 1.2мм. Шпоночный паз служит для углового ориентирования вала.

 

3. Цилиндрическую поверхность 3, диаметром d= 8 мм, с требованием к торцевой поверхности шероховатости Ra=2.5 мм.

 

 

4. Цилиндрические поверхности 4, 5, диаметром d= 4 мм, выполненные по 6-му квалитету точности (js6) c шероховатостью (Ra=0.63мм) и двумя фасками 0.5х45°. Эти поверхности имеют первостепенное значение под установку в подшипники.

 

Деталь изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050-74, относящейся к классу качественных  легированных конструкционных сталей, которые удовлетворительно обрабатываются резанием в нетермообработанном состоянии.

 

Химические  свойства стали 45 (ГОСТ 1050-74).

C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr
			не более
0,40…0,50	0,17…0,37	0,50…0,80	0,045	0,045	0,30	0,30

 

 

Физико-механические свойства стали 45(ГОСТ 1050-74)

Предел текучести  σT, МПа	Предел прочности  σв, МПа	Относительное удлинение  δ, %	Относительное сужение Ψ, %	Ударная вязкость а, КПа	НВ (не более)
					горячекатанная	отоженная
не менее				500	241	197
360	610	16	40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор метода получения заготовки

1. Прокат

Горячекатаная сталь.

Отношение длины  к диаметру детали: L/D=72/13.2=5.5<8.

Согласно  Лит. 1 Табл. II.2.4 припуск на наружный диаметр – 2 мм.

Диаметр заготовки  для нашей детали Dзаг=13.2+2=15.2 мм.

Согласно  Лит.1 Табл. II.2.5 припуск по длине заготовки при отрезке отрезным резцом на токарном станке – 3 мм.

Длина заготовки  для нашей детали Lзаг=72+3=75 мм.

Плотность стали р = 7826кг/м3=7.826*10^-3 гр/мм³

 

 

 

 

 

 

 

 

Vзаг = (3.14 *(15.2)²*75)/4 = 13603мм³

Mзаг = Vзаг*р = 13603*7,826*10^-3 = 106гр

 

Согласно  чертежу на деталь:

 

D1 = 13.2 мм, L1 = 17 мм

V1 = (3.14*(13.2)²*17)/4 = 2325 мм³

 

D2,3 = 8 мм, L2,3 = L2 + L3 = 26+17 = 43 мм

V2,3 = (3.14*(8)²*43)/4 = 2160 мм³

 

D4,5 = 4 мм, L4,5 = L4 + L5 = 6+6 = 12 мм

V4,5 = (3.14*(4)²*12)/4 = 151 мм³

 

Vпаз = 6*2*1.2 = 14.4мм³

 

Vдет = V1+V2,3+V4,5-Vпаз = 2325+2160+151-14,4 = 4621,6 мм³

Mдет = Vдет*р = 36.2 гр

 

Цмат = 160руб/т = 0.16*10^-3руб/гр  Согласно Лит. 1 Табл. II.3.1

Цотх = 25руб/т = 0.025*10^-3руб/гр  Согласно Лит. 1 Табл. II.3.2

 

Sпр=Mзаг * Цмат - (Мзаг - Мдет) Цотх = 106*0,16*10^-3-(106-36.2)* 0.025*10^-3 = 15,21*10^-3 руб

 

 

2. Поковка

 

 

 

 

 

 

 

Припуск на поковку в песчаную форму составляет 3 мм. Согласно Лит. 1 Табл. II.2.3

 

D1 = 13.2 + 3 = 16.2 мм, L1 = 17 мм

V1 = (3.14*(16.2)²*17)/4 = 3502 мм³

 

D2,3 = 8+3 = 11 мм, L2,3 = L2+L3 = 32+23+3+3 = 61 мм

V2,3 = (3.14*(11)²*61)/4 = 5794 мм³

 

Vзаг = V1 + V2,3= 9296 мм³

Mзаг = Vзаг*p = 72.8 гр

 

Цмат = 1985руб/т = 1.985*10^-3руб/гр  Согласно Лит. 1 Табл. II.3.3

Цотх = 25руб/т = 0.025*10^-3руб/гр  Согласно Лит. 1 Табл. II.3.2

 

Sпок=Mзаг * Цмат - (Мзаг - Мдет) Цотх = 72.8*1.985*10^-3-(72.8-36.2)* 0.025*10^-3 = 143.6*10^-3 руб

 

Экономический эффект рассчитывается по формуле:

 

Э = (Sпок – Sпр)*10000 = (143,6*10^-3 - 15,21*10^-3)*10000= 1280руб на 10 000 изделий.

 

Прокат выгоднее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор способов обработки отдельных поверхностей детали

 

№ поверх-ности	Наименование поверхности, размер	Квалитет точности	Ra, мкм	Последовательность обработки	Установочная база
1	Цилиндрическая поверхность  Ø13.2h8	8	2.5	Точить  Центровать
2	Цилиндрическая поверхность  Ø8	11	10	Точить Шлифовать
3	Цилиндрическая поверхность  Ø4js6	6	0,63	Точить Шлифовать
4	Торцевая поверхность  Ø8	9	2,5	Точить Шлифовать
5	Цилиндрическая поверхность  Ø8k6	6	1,25	Точить Шлифовать
6	Цилиндрическая поверхность  Ø4js6	6	0.63	Точить Шлифовать
7	Шпоночный паз R1 мм Длинной 6мм	9	5	Фрезеровать
8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка  технологического  маршрута изготовления детали

 

1. Операция 05. Токарная.

Необходимо подрезать торец  размер 73 мм и просверлить центровое отверстие диаметром 2мм.

Станок токарно-винторезный.

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

2. Операция 10. Токарная.

Необходимо подрезать торец  в размер 72 мм и просверлить центровое отверстие диаметром 2мм.

Станок токарно-винторезный.

Специальность исполнителя:

 

3. Операция 15. Токарная с ЧПУ.

Необходимо точить диаметр  13,3 на длине 40 мм, точить диаметр 8,1 на длине 23 мм, на диаметре 13.3 мм срезать фаску под углом 20 градусов, точить диаметр 4,1 на длине 6 мм, а также срезать фаску 0.5мм под 45 градусов.

Станок токарный с ЧПУ

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

4. Операция 20. Токарная с ЧПУ.

Необходимо точить диаметр  8,1 на длине 32 мм, на диаметре 13.3 мм срезать фаску под углом 20 градусов, точить диаметр 4,1 на длине 6, а также срезать фаску 0,5 мм под 45 градусов.

Станок токарный с ЧПУ

Специальность исполнителя:

 

5. Операция 25. Фрезерная.

Необходимо профрезеровать шпоночный  паз 1 длиной 6 мм.

Станок вертикально-фрезерный.

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

6. Операция 30. Фрезерная.

Необходимо нарезать зубья в  количестве 31 зуб, на поверхности диаметра 13,2 мм длинной 17 мм.

Станок вертикально-фрезерный.

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

 

 

7. Операция 35. Шлифовальная.

Необходимо шлифовать внешние  поверхности вала: цилиндрическую поверхность с шестерней диаметром 13,3 длиной 17 мм по 8 квалитету точности, цилиндрическую поверхность диаметром 8,1 длиной 17 мм шлифовать по 11 квалитету точности (Ra=10), торцевую поверхность диаметром 8,1 мм (Ra=2.5), цилиндрическую поверхность диаметром 4,1 справа по 6 квалитету точности (Ra=0.63).

Станок круглошлифовальный

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

8. Операция 40. Шлифовальная.

Необходимо шлифовать внешние  поверхности вала: цилиндрические поверхности диаметром 8,1 длиной 26 мм по 6 квалитету точности (Ra=1.25), диаметром 4,1 справа по 6 квалитету точности (Ra=0.63).

Станок круглошлифовальный

Специальность исполнителя:

После необходимо перестановить деталь в центрах.

 

4. Разработка технологических операций

 

Операция 05. Токарная.

 

Станок токарно-винторезный мод. 1А616

Переход 1. Подрезать торец в размер 72 мм

Инструмент: резец подрезной отогнутый  ГОСТ Т15К6.

Режимы  резания:

1.Глубина  резания t при точении, как правило, определяется припуском на обработку. При этом при проведении черновой обработки припуск снимается за один проход, а при выполнении чистовых операций общий припуск делится на промежуточные – предварительный и окончательные припуски. На предварительном проходе снимается до 70% общего припуска.

t=2 мм.

2. Подача S зависит от материала, схемы обработки, глубины резания, заданной шероховатости обработанной детали, геометрических параметров режущей части инструмента, типа резца и т.п. На практике нахождение подачи по рекомендациям получил большее распространение, поэтому выберем подачу S из таблицы:

S=0,3 мм/об

3. Скорость резания рассчитываем  по формуле:

V=Vтабл.*K1*K2*K3=135*0,751*1,55*0,85= 135 м/мин

4. Частоту вращения шпинделя  выбираем, исходя из технических  характеристик данного станка:

n=2000 мин^-1

Переход 2. Просверлить центровое отверстие диаметром 2 мм.

Инструмент: Сверло центровочное комбинированное ГОСТ P6M5

Режимы резания:

1.Глубина резания t при сверлении однозначно определяется диаметром сверла и равна t=D/2=1мм.

2. Подача S определяет силы резания. По формуле подача вычисляется как:

S=CD^0,6=0,063*2^0,6=0,095 мм/об. Из таблицы находим S=0,1 мм/об.

3. Скорость резания рассчитываем по формуле:

V=Vтабл.*K1*K2*K3=15*1,2*1,0*1,0= 15 м/мин

4. Частоту вращения шпинделя  выбираем, исходя из технических  характеристик данного станка:

n=2000 мин^-1

 

Операция 10. Токарная с ЧПУ.

 

Станок токарный с ЧПУ.

Инструмент: резец контурного точения Т15К6. Инструмент является единым для всех переходов данной операции.

Режимы резания:

1.Глубина резания t при точении, как правило, определяется припуском на обработку. Аналогично предыдущим операциям

t=2 мм.

2. Выберем подачу S из таблицы:

S=0,2 мм/об

3. Скорость резания рассчитываем  по формуле:

V=Vтабл.*K1*K2*K3=135*0,751*1,55*0,85= 135 м/мин

4. Частоту вращения шпинделя  выбираем, исходя из технических  характеристик данного станка:

n=2000 мин^-1

Для операции снятия фаски определяется только частота вращения шпинделя, равной n=2000 мин^-1

Переход 1.Точить диаметр 13,3 на длине 40 мм

Переход 2. Точить диаметр 8,1 на длине 23 мм

Переход 3. Точить диаметр 4,1 на длине 6 мм,

Переход 4. Точить фаску 20º на диаметре 13.3.

Переход 5. Точить фаску 0.5*45º на диаметре 4.1

 

 

 

Операция 15. Токарная с ЧПУ.

 

Станок токарный с ЧПУ.

Инструмент: резец контурного точения Т15К6. Инструмент является единым для всех переходов данной операции.

Режимы резания:

1. t=2 мм.