Технология машиностроения.Технология изготовления вала

Содержание

Введение 2

1 Технологический раздел 

1.1 Назначение и технологические  требования к изготавливаемой  детали 

1.2 Определение типа производства 

1.3 Выбор и экономическое обоснование  метода получения заготовки 

1.3.1 Расчёт припусков на обработку аналитическим методом 

1.3.2 Определение припусков табличным  методом 

1.4 Разработка технологического  процесса 

1.4.1 Структурная схема технологического  процесса 

1.4.2 Выбор и описание технологического  оборудования 

1.4.3 Выбор и описание режущего  инструмента 

1.5 Расчёт режимов резания 

1.5.1 Расчёт режимов резания аналитическим  методом 

1.5.2 Определение режимов резания  табличным методом 

1.6 Нормирование технологического  процесса 

2 Конструкторский раздел 

2.1 Разработка специального режущего  инструмента 

2.2 Разработка специального измерительного  инструмента 

3 Научно-исследовательский раздел 

Литература 49

Приложение А Маршрутная карта 

Приложение Б Операционные карты 

 

Введение

 

Цель курсового проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

К мероприятиям по разработке новых  прогрессивных технологических процессов относится их автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В соответствии с этим решаются следующие задачи:

Расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических  знаний и применение их для проектирования прогрессивных технологических  процессов изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения.

В курсовом проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

Различные материалы обрабатывают для получения нужных предметов. Придание материалу необходимых размеров, формы, свойств достигается многими видами обработки.

Обработка металлов режущими инструментами  на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий. Работа таких инструментов основана на использовании режущего клина. Клин, состоящий из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку, может перемещаться относительно обрабатываемого куска металла-заготовки так, что одна поверхность клина будет давить на заготовку, а кромка разделять заготовку на две части, меньшая из которых будет деформироваться, превращаясь в стружку. Такой процесс называется резанием. Взаимное перемещение режущего клина и заготовки осуществляется в металлорежущем станке, где инструмент или заготовка может устанавливаться в дополнительные устройства, приспособления. Получение новых поверхностей путём деформирования поверхностных слоёв материала с образованием стружки называется обработка резанием.

При обработке металлов резанием в  среднем 20% его превращается в стружку, поэтому опережающее развитие получают процессы изготовления деталей с  малыми отходами (точное литьё, обработка давлением). Однако обработка металла резанием инструментами особенно при изготовлении высококачественных деталей является одним из главных средств в машиностроении.

Предусмотрено дальнейшее расширение производства металлообрабатывающего инструмента, особенно с применением природных и синтетических алмазов и других сверхтвёрдых сплавов и материалов, а так же режущего и вспомогательного инструмента к станкам с ЧПУ и к автоматическим линиям. Наша промышленность выпускает все виды лезвийного, абразивного и алмазного инструмента для всех отраслей народного хозяйства.

В современных методах механической обработки металлов заметны следующие тенденции:

1. обработка заготовок с малыми припусками, что приводит к экономии металлов и увеличении доли отделочных операций;
2. широкое применение методов упрочняющей обработки без снятия стружки путем накатывания роликами и шариками обдувки дробью, дорнирования, чеканки и т. п.;
3. применение многоинструментальной обработки взамен одноинструментальной и многолезвийного режущего инструмента вместо однолезвийного;
4. возрастания скоростей резания и подач;

5.  увеличение части работ, выполняемых на автоматических и полуавтоматических станках, роботизированных комплексов с применением систем программного управления;
6. широкое проведение модернизации металлорежущего оборудования;
7. использование быстродействующих и многоместных приспособлений для закрепления заготовок и механизмов при автоматизации универсальных металлорежущих станков;
8. изготовление деталей из специальных и жаростойких сплавов, обрабатываемость которых значительно хуже, чем обычных металлов;
9. участие технологов в разработке конструкции машин для обеспечения их высокой технологичности.

Более рационально получать сразу  готовую деталь, минуя стадию заготовки. Это достигается применением  точных методов литья и обработки давлением, порошковой металлургией. Эти процессы более прогрессивны,  и они будут все шире внедряться в технику.

 

1 Технологический раздел

1.1 Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали

Шпиндель металлорежущего станка – одна из наиболее ответственных деталей. Качество изготовляемых деталей в значительной степени зависят от качества шпинделя и его опорных шеек, жёсткости шпинделя и стабильности его положения в опорах.

Основное назначение шпинделя станка – сообщать обрабатываемой заготовке или режущему инструменту вращательное движение с определёнными угловой скоростью и крутящим моментом. В современных станках они очень высокие, поэтому к качеству изготовления как самого шпинделя, так и шпиндельного узла с его опорами в целом предъявляются высокие требования.

Допуски овальности и конусообразности для станков нормальной точности не должны превышать 50% допуска диаметральных размеров шеек. Так, отклонение от круглости опорных шеек в зависимости от диаметра шпинделя для станков нормальной точности  4,0…1,2 мкм, а для современных прецизионных станков – 0,3…0,5 мкм. Допустимая конусообразность 1,25…3,0 мкм.

Для шпинделей с резьбой, на которую  навёртывают установочные опорные  кольца, следует устанавливать допустимые отклонения от соосности резьбы  с опорными шейками подшипников. Для станков нормальной точности они не превышают 0,025 мм. Это необходимо для того, чтобы при монтаже шпиндельного узла избежать перекоса колец шариковых и роликовых  подшипников, так как установочные гайки при большом биении будут нажимать на подшипник одной стороной. Для этого и ограничивается биение торца опорной гайки. При плотно навёрнутой гайке на шпиндель торцовое биение не должно превышать 0,025 мм на радиусе 50 мм.

Шероховатость поверхности и твёрдость опорных шеек, особенно для шпинделей, работающих в подшипниках скольжения, влияют на стабильность положения шпинделя при эксплуатации станка. По этим параметрам точности к шпинделям предъявляют также очень высокие требования.

Выбор материала для шпинделя определяются типом станка и условиями работы шпинделя. Шпиндели, работающие на опорах скольжения, должны обладать не только высокими прочностью и жёсткостью, но и высокой износостойкостью.

По заданию деталь шпиндель изготовлена из стали 38Х2МЮА ГОСТ 1133-71.  Химический состав, механические, физические и технологические свойства стали приведены в таблице 1-4.

 

Таблица 1 – Химический состав стали  38Х2МЮА ГОСТ 1133-71

Содержание элементов, %
С	Mo	Si	Mn	Cr	Cu, Ni не более
0,35-0,42	0,15-0,25	0,20-0,45	0,30-0,60	1,35-1,65	0,30

P, S не более 0,025

Таблица 2. – Механические свойства стали 38Х2МЮА ГОСТ 1133-71

σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	HB
890	730	14	50	250-300

 

 

По заданию требуется, чтобы  твёрдость стали была 45-50 HRC. Для  этого требуется провести сложную термообработку. Закалку с 820⁰С в масле и средний отпуск 450⁰С. После закалки структурой стали будет, является мартенсит закалки. После отпуска структура стали – тростит.

Рисунок 1 – Термообработка детали

 

 

1.2 Определение типа производства

В зависимости от размера производственной программы, сложности и трудоёмкости изготавливаемых деталей различают три типа производства: единичное, серийное и массовое.

Для определения типа производства нам необходимо определить массу детали. Но, так как нам не требуется определение точное определении массы детали, представим деталь как совокупность элементарных цилиндров.

Для расчёта массы определим объём V, м³ детали. Объём определим по формуле:

 (1)

где d_i  – диаметр элементарной части детали, мм;

h_i – длина элементарной части детали, мм;

n – число элементарных частей.

Подставив значения, получим:

Зная объём детали рассчитаем массу  по формуле:

 (2)

где ρ – плотность материала, из которого изготовлена деталь, кг/м³.

ρ =7,9^.10³ кг/м³.

Подставив, получим:

В соответствие с пособием [1] получаем, что у нас детали мелкого типоразмера (масса меньше 5кг), и для производства количества деталей, указанного в задании, требуется серийное производство.

Серийное производство – изделия изготавливаются или обрабатываются партиями, состоящими из однотипных деталей одинакового размера, запускаемых в производство одновременно. В зависимости от количества изделий в партии и их трудоёмкости изготовления серийное производство подразделяется на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, определяемое ориентировочно по данным таблицы 2.2. [1].

Количество  деталей в партии определим по формуле:

 (3)

где N – годовая программа выпуска деталей;

t – число дней, на которое необходимо иметь запас готовых деталей для бесперебойной работы цеха, t=2;

ф – число рабочих дней в году, ф=250.

Получаем, что у нас мелкосерийное  производство.

 

 

1.3 Выбор и экономическое обоснование метода получения заготовки

При сравнении возможных методов  получения заготовки для вновь  проектируемого технологического процесса изготовления детали рассматриваемые варианты могут отличаться только технологией получения заготовки, но не механической обработкой. В этом случае для выбора метода получения заготовки достаточно оценить её себестоимость для каждого варианта и выбрать тот вариант, для которого себестоимость меньше. В противном случае при выборе метода получения заготовки необходимо для каждого варианта оценить суммарную себестоимость получения заготовки и отличающихся операций механической обработки.

Стоимость заготовок, получаемых горячей штамповкой различными методами, можно определить по формуле:

 (4)

где C_i – базовая стоимость 1 кг заготовок, руб;

К_Т – коэффициент, зависящий от класса точности;

К_С – коэффициент, зависящий от степени сложности;

К_В – коэффициент, зависящий от массы;

К_М – коэффициент, зависящий от марки материала;

К_n – коэффициент, зависящий от объёма производства заготовок;

Q – масса заготовки, кг;

q – масса готовой детали, кг;

S_отх – цена 1 кг отходов, руб.

Экономический эффект для  сопоставления  способов получения заготовок, при  которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле:

 (5)

где З_{заг i} – стоимость заготовок, изготавливаемых сравнительными методами;

N – годовой выпуск заготовок, шт.

Уровень технологичности каждого  из методов получения заготовки может быть укрупнено оценен по коэффициенту использования материала:

 (6)

Выполним расчёт стоимости заготовок, получаемых двумя различными методами по формулам (4) – (6) и полученные данные сведём в таблицу:

 

Таблица 5 – Сопоставление вариантов технологического процесса получения заготовок

Вид заготовки	Прокат	Поковка
Степень сложности	3	3
Класс точности	Т2	Т2
Масса готовой детали, кг	31,54	31,54
Масса заготовки, кг	169,5	1,54
Стоимость 1 кг заготовок, принятых за базу, руб	560	570
Стоимость 1 кг стружки, руб	42	42
КТ	0,85	0,85
КМ	1,18	1,18
КС	1,0	1,0
КВ	0,8	0,8
Кn	0,8	0,8
Стоимость заготовки по формуле (4), руб
Коэффициент использования материала
Экономический эффект