Технологический процесс изготовления детали ВАЛ

Содержание

 

1. Назначение и краткое техническое описание детали   6

2. Конструктивно-технологический анализ   детали   8

3. Выбор типа производства (единичное, серийное, массовое)  10

4. Выбор и обоснование размеров  заготовки и способа их 

получения          11

5. Выбор и обоснование  баз, способов закрепления для заготовки 18

6. Проектирование технологических  операций обработки детали              20

7. Расчет припусков на обработку и определение размеров

заготовки           21

8. Расчёт режимов резания  и нормирование штучного

 времени          22

9. Выбор станков и  режущего инструмента, обеспечение 

точности обработки         27

10. Выбор контрольно-измерительных  инструментов для оценки 

точности обработки         29

11. Описание назначения  узла и оценка технологичности

сборки           30

12. Выбор типа сборочного процесса      31

13. Проектирование сборочных операций     32

 

1. Назначение и краткое техническое  описание детали

 

Деталь представляет собой ступенчатое тело вращения, что достаточно технологично, так как  позволяет обработать множественные поверхности. Отношение длины детали к ее диаметру меньше пяти, следовательно, деталь  достаточно технологична. Конструкция детали  обеспечивает достаточную жесткость при механической обработке на металлорежущем оборудовании.

Деталь имеет элементы, удобные для закрепления заготовки  при обработке. Формы поверхностей, подлежащих обработке, не представляют сложности (в основном – поверхности  вращения); имеется возможность максимального  использования стандартизованных и нормализованных режущих и измерительных инструментов.

С точки зрения обеспечения  заданной точности и шероховатости  поверхностей деталь не представляется сложной.

В конструкции детали имеются 2 глухих отверстия М10; центральный шлицевой паз шириной 30мм, что требует специальной настройки станка и специальных режущих инструментов, что не технологично.

На Ø 80 выполнены  шлицы  размером 6,0 что не технологично, так как требуется дополнительная настройка станка и дополнительный переход при зубонарезании. На Ø 105f7 также выполнены шлицы размером 6,0 что не технологично, так как требуется дополнительная настройка станка и дополнительный переход при зубонарезании. Фаска на Ø85h6 размером 2×45^о технологична.

 

Рис. 1. Деталь – вал.

 

 

2. Конструктивно-технологический анализ детали

 

 

Одним из важных этапов проектирования является отработка конструкции  на технологичность. Отработка конструкции  на технологичность – это комплекс мероприятий, предусматривающих взаимосвязанные решения конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на изготовление изделия при обеспечении необходимого его качества.

Оценка технологичности  проводится качественно и количественно, с расчетом показателей технологичности по ГОСТ 14.201-83. При этом качественная характеристика предшествует количественной и характеризует технологичность конструкции обобщенно.

Технологичность детали оценивается сравнением трудоемкости и себестоимости изготовления различных вариантов ее конструкции.

Деталь, подвергаемая обработке резанием, будет технологична в том случае, когда ее конструкция позволяет применять  рациональную заготовку, форма и размеры которой максимально приближены к форме и размерам готовой детали, а также использовать высокоэффективные процессы обработки.

Рис.2 Эскиз детали

Деталь имеет несложную конфигурацию.

Деталь не требует  создания искусственных технологических  баз. Фрезерная обработка не требует применения специальных приспособлений.

Конструкция детали позволяет применять рациональные формы и размеры заготовок.

Коэффициент унификации конструктивных элементов:

где:   - число унифицированных элементов детали, шт.

- общее число конструктивных элементов детали, шт.

Таблица 1.3.1.

№ п/п	Обозначение поверхностей	Квалитет	Шероховатость Ra. мкм	Унифицированные элементы		Базы
				У	Т
	Цилиндр Ø 80	g6	0.8	1	1	Поверхность 1
	Цилиндр 90	h7	0.8	1	1	Поверхность 2
	Цилиндр 105	f7	0.8	1	1	Поверхность 3
	Отверстие M10	H7	6,3	2	2	Поверхность 4
	Торец Ø80	h14	6,3	1	1	Поверхность 5
	Отверстие Ø 6.8	h10	6,3	1	1	Поверхность 6
	Цилиндр Ø85	h6	0.8	1	1	Поверхность 7
	Фаска 2×45	h14	6,3	1	1	Поверхность 8
	Цилиндр 89.5	h14	6.3	1	1	Поверхность 9
	Выточка  Ø 20	Is7	6.3	1	1	Поверхность 10
	Глубина  паза 3,8	h12	1.6	1	1	Поверхность 11
	Паз 6Н14	Н14	6,3		1	Поверхность 12
	Паз 6Н14	IT14	6,3		1	Поверхность 13
	Выточка  Ø 87,8	Is7	1,6	1	1	Поверхность 14
	Цилиндр Ø75	h14	6.3	1	1	Поверхность 15
	Цилиндр Ø89.5	h14	6.3		1	Поверхность 16
	Торец Ø 86	h14	6,3	1	1	Поверхность 17
	Фаска Ø105f7	h14	6,3	1	1	Поверхность 18
	Фаска Ø105f7	IT14	6,3	1	1	Поверхность 19

К_у.э.=18/20=0,9

так как К_уэ >0,6, то деталь по данному показателю технологична.

2. Коэффициент точности обработки:

К_тч=1-(1/А_ср),

 где А_ср. - средний квалитет точности,

А_ср. = (п₁+2п₂+3п₃+...+19п₁₉)/Σп,

 где n_1,2…   число поверхностей детали с точностью соответственно с 01 по 19 квалитет.

А_ср. = 14×10+6×2+7×6+1×10+1×12/20=10,8

К_тч=1-(1/10,8) = 0,9

так как К_тч > 0,5, то изделие не точное и поэтому по данному показателю деталь технологична.

3. Коэффициент шероховатости:

Кш=1/Бср,

 где Бср - средняя  шероховатость поверхности, определяемая  в значениях параметра Ra, мкм

Бср=(0,01п,+0,02п2+...+40п,з+80п14)/ Σn_i 

где n1,n2-.-количество поверхностей, имеющих шероховатость соответственно данному числовому значению параметра.

Б_ср=0,8×4+1,6×2+(6,3×14) /20=4,7

К_ш=1/4,7 = 0.2

так как К_ш = 0.2 ˃ 0,16, то деталь сложная,  не технологичная.

Вывод: На основании качественного и количественного анализа на технологичность можно сделать следующий вывод: деталь вполне технологична, нет необходимости вносить в ее конструкцию какие-либо изменения.

 

3. Выбор типа производства (единичное, серийное, массовое)

 

Объем выпуска характеризует примерное количество машин, сборочных единиц, деталей, заготовок подлежащих выпуску в течение планируемого периода времени (год, квартал, месяц).

Годовой объем выпуска  деталей «Вал» можно определить по формуле:

N_Д = N_СЕ∙n∙(1+ ), (1)

где N_СЕ = 500 – годовой объём выпуска детали «Вал»,

n = 1 – количество деталей «Вал»;

β = 0% – процент запасных деталей.

N_Д = 500∙1∙(1+ ) = 500

Принимаем N_Д = 500 шт.

Такт выпуска деталей  можно определить по формуле:

τ_В.Д. = , (2)

где F_Д = 2010 ч – действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах,

мин

Приближенно коэффициент  закрепления операций можно вычислить  по формуле:

К_ЗО = ,

где t_ШТ.СР. – среднее штучное время.

По заводскому технологическому процессу для операций механической обработки:

t _ШТ.СР. = 16,8 мин

К_ЗО = = 11,2

Согласно рекомендациям  ГОСТ 3.1108 – 74, К_ЗО = 10…20 соответствует среднесерийному типу производства.

В связи с этим определяем тип производства как среднесерийный, который характеризуется достаточно большим объёмом выпуска с широкой номенклатурой изделий, изготовляемых повторяющимися партиями, что вызывает необходимость применения оборудования с высокой степенью механизации и автоматизации, но обладающего гибкостью, применения специальной технологической оснастки.

Размер партии деталей можно определить по формуле:

n_Д = , аль вал конструкция технологический

где t_З = 21 день – срок, в течение которого должен храниться на складе запас деталей; Ф = 250 дней – число рабочих дней в году.

Принимаем размер партии деталей n_Д = 42 шт.

Число запусков деталей  в месяц:

i_расч = ,

Принимаем число запусков изделий в месяц i = 1.

 

4. Выбор и обоснование размеров заготовки и способа их получения

 

Для современных требований, предъявляемых к изготовлению заготовок деталей изделий, характерны следующие технологические тенденции: максимальное приближение заготовок по формам и размерам к деталям, требующимся по чертежу; экономия материала; применение прогрессивных способов получения заготовок.

Для изготовления детали большую роль играет выбор рационального  вида исходной заготовки и способа её получения. Способ получения заготовки должен быть обусловлен ее стоимостью и дальнейшей обработкой. Наиболее широко для получения заготовок применяют следующие методы: литьё, обработка металлов давлением и сварка, а также их комбинации.

Каждый из методов  содержит большое число способов получения заготовок. Так, например отливки можно получать в песчано-глинистых формах, кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением и т. д.; поковки и штамповки - ковкой на молотах, гидравлических прессах; штамповкой на штамповочных машинах, кривошипных горячештамповочных прессах, горизонтально-ковочных машинах и т. д. Способ получения заготовки определяется типом производства, материалом, формой и размерами детали.

В данном проекте деталью, для которой необходимо выбрать метод получения заготовки, является вал. Учитывая, что тип производства – среднесерийный, качество материала должно быть равномерным, наиболее рациональна поковка, полученная в закрытом штампе методом прямого выдавливания. При этом структура материала заготовки получается более однородной, её размеры стабильны, а конфигурация – близка к конфигурации изделия. Оборудование – кривошипный горячештамповочный пресс.

  При проектировании  технологических процессов механической  обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей. Определение припусков на механическую обработку проведём опытно-статистическим методом. Назначим припуски  на механическую обработку по ГОСТ7505-74 . Для этого необходимо определить массу заготовки, класс точности, группу стали, степень сложности  заготовки .

Масса детали 6,9 кг.

Материал : сталь 40Х ГОСТ4543-71.

Масса поковки :

М_п =М_д *К_р 

где  М_д –масса детали ,  К_р –расчётный коэффициент , К_р =1,5 ;

М_п = 6,9*1,5= 10,35 кг .

Класс точности -Т2 .

Группа стали – М2 .

Степень сложности – С3 .

Конфигурация поверхности штампа П (плоская) ;

Исходный индекс 13 ;

Назначим припуски и кузнечные  напуски.

Основные припуски на размеры :

  Ø105 – 2,3 мм,

  Длина 519 – 3,0 мм,

  Ø80 – 1,8 мм,

  Ø85 – 1,8 мм,

  Ø90 – 2,2 мм,

Дополнительные припуски учитывающие :

смещение по поверхности разъёма  штампа – 0,3 мм,

отклонение от плоскостности – 0,3 мм.

Размеры поковки и их допускаемые  отклонения

Размеры поковки ,мм:

Ø105+(2,3+0,3)*2=110,2   принимаем  Ø111,0;

519+(3,0+0,3)*2=525,6  принимаем 526,0 ;

Ø80+(1,8+0,3)*2=84,2  принимаем Ø85,0;

Ø85+(1,8+0,3)*2=89,2  принимаем Ø90,0;

Ø90+(2,2+0,3)*2=95,0  принимаем Ø 95,0.

 

Допускаемые отклонения размеров:

Ø _,  Ø ,  526 , Ø _, Ø ..

Неуказанные предельные отклонения размеров ±1.1мм. Допускаемое смещение по поверхности штампа 0.7мм.

Таким образом, в проектном  варианте в качестве способа получения заготовки из материала 40Х выберем штамповку на кривошипном прессе. Данный способ, в отличие от базового варианта (штамповка на молотах), более производителен.

При получении заготовок на кривошипных прессах по сравнению со штамповкой на молотах припуски и допуски уменьшаются на 15-20%, расход металла снижается на 10-15%, что повышает коэффициент использования материала, снижает себестоимость самой заготовки и стоимость её обработки.

 

Рис. 3. Чертеж заготовки

 

 

5. Выбор и обоснование баз,  способов закрепления для заготовки

 

Перед разработкой ТП необходимо получить и изучить информацию, которая делится на базовую, руководящую и справочную.

Базовая - сведения, содержащиеся в конструкторской документации на изделие, объем выпуска, сроки подготовки производства. Рабочий чертеж детали содержит все размеры, технические требования к качеству и шероховатости, марку и твердость материала.

Руководящая - сведения, по развитию отрасли, план выпуска материала, средств технологического оснащения стандарты на ТП.