Разработка технологического процесса механической обработки детали "Вал-шестерня"

Министерство образования и науки РФ

Кафедра технологии машиностроения









Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине: «технология машиностроения»

Тема курсового проекта

Разработка технологического процесса механической

обработки детали «Вал-шестерня»









Выполнил: студент группы

Проверил: преподаватель


Содержание



ВВЕДЕНИЕ

1. НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ И УСЛОВИЯ ЕЁ РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

3. Анализ типа производства

4. Проектирование технологического маршрута

5. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

6. РАСЧЁТ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ

7. ПОДБОР ОСНАСТКИ

8. Расчёт режимов механообработки

9. Нормирование операций

Список использованной литературы




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 и 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 сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения. Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы. Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства.

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.


1. НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ И УСЛОВИЯ ЕЁ РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ



Материала детали.

Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Диаметры 25, служат для посадки подшипников. 

Конец вала на котором имеются шпоночный паз предназначен для посадки зубчатого колеса.

Заготовка – прокат. Деталь выполняется из стали 45Х ГОСТ 4543-71.



Химический состав

Химический элемент

%

Углерод

0,45

Хром, не более

1,5



Механические свойства: 

Термообработка: температуру закалки- 840о,среда охлаждения- масло; температуру отпуска- 520о,среда охлаждения- вода или масло;







2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ



Размеры детали соответствуют нормальному ряду чисел, допустимые отклонения размеров соответствуют СТ СЭВ 144 – 75. Деталь жесткая, имеет поверхности, удовлетворяющие требованиям достаточной точности установки. Простановка размеров технологична, т.к. их легко можно измерить на обрабатывающих и контрольных операциях. При изготовлении детали используют нормализованные измерительные и режущие инструменты.



3. АНАЛИЗ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА



Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичного, серийного, массового). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей и т.д.

Сведения перед разработкой технологического процесса отсутствуют. В этих условиях поступаю следующим образом. По табл.1 устанавливаю предварительно тип производства в зависимости от веса и количества деталей, подлежащих изготовлении в течение года.



Таблица №4.1. Выбор типа производства по программе выпуска

Тип производства

Количество обрабатываемых деталей (изделий) одного наименования и типоразмера в год



Мелкие (легкие)

Средние

Крупные (тяжелые)

Единичное

До 100

До 10

До 5

Мелкосерийное

101…500

11…200

6…100

Среднесерийное

501…5000

201…1000

101…300

Крупносерийное

5001…50 000

1001…5000

301…1000

Массовое

Свыше 50 000

Свыше 5000

Свыше 1000



Установим предварительно тип производства: серийное(n=500)




4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА



Исходными данными для проектирования технологического маршрута обработки детали являются: рабочий чертеж детали и производственная программа.

При этом предлагается придерживаться следующих рекомендаций:

В зависимости от шероховатости, точности и специальных требований чертежа детали назначают окончательные методы обработки.

Назначают методы предшествующей обработки поверхностей, т.е. определяются этапы: черновой, чистовой и отделочный.

При наличии операций термической обработки и гальванопокрытий определяют их место в технологическом процессе изготовления детали.

Устанавливают поверхности детали, подлежащие обработке на каждой операции, т.е. формируется примерное их содержание.

План обработки см. на чертеже ТМ 2008.31402 КП

Перечислим последовательность технологических операций получения детали:

005 - Фрезерно-отрезная

010 - Фрезерно-центровальная

015 - Токарно-винторезная

020 - Токарная с ЧПУ

025 - Шпоночно-фрезерная

030 - Зубофрезерная

035 - Круглошлифовальная

040 - Контрольная

Комплект технологической документации прилагается.



5. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ



005 Фрезерно-отрезная

Фрезерно-отрезной станок мод. 8А631

Техническая характеристика.

Диаметр пильного диска - 400 мм:

Наибольший диаметр разрезаемого круглого прутка - 110 мм.

Длина отрезаемой заготовки по упору - 20-1500 мм.

Частота вращения шпинделя - 3,78-21 об/мин.

Подача бабки пильного диска - 8-500 мм/мин.

Мощность э/д главного привода - 5,5 кВт.

Габаритные размеры станка, мм:

длина - 3545;

ширина - 2270;

высота - 1680.

Масса станка - 4180 кг.

010 Фрезерно-центровальная

Фрезерно-центровальный станок мод. 8А631

Техническая характеристика.

015 Токарно-винторезная

Токарно-винторезный станок мод. 16К20

Техническая характеристика.

Наиб. длина обраб. изделия, мм.............710

Наиб. диаметр изделия. уст. над, мм.:

станиной.........................................400

суппортом......................................220

Наиб. диаметр прутка, мм.......................50

Наиб. длина обтачивания, мм..................935

Пределы шагов нарезаемых резьб:

метрических, мм...........................0,5--112

модульных, модулей......................0,5--112

дюймовых, ниток на 1"..................56--0,5

питчевых, питчей............................56--0,5

Max. масса изделия. уст. в:

патроне, кг........................................200

центрах, кг........................................650

Коническое отв. шпинделя......................КМ №6

Наиб. длина перемещения, мм.:

продольного......................................645

поперечного......................................300

Быстрое перемещение, м/мин.:

продольное.........................................3,8

поперечное.........................................1,9

Коническое отв. в пиноли...................КМ №5

Сечение державки резца, мм................25х25

Габариты станка, мм.:

длина................................................2505

ширина..............................................1196

высота...............................................1500

Масса станка, кг................................... 2835

020 Токарная с ЧПУ

Токарно-винторезный станок мод. 16К20Ф3

Техническая характеристика.

-наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной 400

над суппортом 220

-наибольший диаметр прутка проходящий через

отверстие шпинделя 53

-наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000

-шаг нарезаемой резьбы: метрической до 20

-частота вращения шпинделя, об/мин 12,5-2000

-число частот шпинделя 22

-наибольшее перемещение суппорта:

продольное 900

поперечное 250

-подача суппорта, мм/мин

продольная 3-1200

поперечная 1,5-600

-число ступеней подач б/с

-скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин

продольного 4800

поперечного 2400

-мощность электродвигателя главного привода, кВт 10

-габаритные размеры (без ЧПУ), мм:

длина 3360

ширина 1710

высота 1750

-масса, кг 4000

025 Шпоночно-фрезерная

Шпоночно-фрезерный станок мод. 692М

Техническая характеристика

-размеры фрезеруемого паза, мм:

ширина 4-25

длина 5-300

-наибольшее перемещение стола, мм:

продольное 440

поперечное 180

вертикальное 300

-число ступеней оборотов шпинделя 12

-пределы оборотов шпинделя в минуту 375-3750

-продольная подача шпиндельной головки (б/с),мм/мин 450-1200

-вертикальная подача шпинделя на один проход (б/с),мм 0,05-0,5

-мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 1,8/2,8

-габаритные размеры, мм:

длина 1520

ширина 1400

высота 1750

-масса, кг 1250

030 Зубофрезерная

Зубофрезерный станок мод. 5А312

Техническая характеристика

Наиб. нарезаемый модуль, мм 6

Наиб. наруж. диаметр прямозуб. колес, мм 320

Наиб. перемещение стола при нарез.колес, мм,:

прямой зуб 180

30 градусов 110

45 градусов 90

Быстрое перемещение стойки, м/мин 1

Автоматический подвод есть

Расстояние от центра фрезы до пл-ти стола, мм:

Наибольшее 300

Наименьшее 120

Расстояние от верхнего центра до пл-ти стола,мм:

Наибольшее 540

Наименьшее 140

Конус шпинделя Метр. 80

Наиб. размеры инструмента, мм.:

Диаметр 160

Длина 145

Габариты станка, мм.:

Длина 2000

Ширина 1240

Высота 2150

Масса станка, кг 5150

Сменные шестерни: 24,25,27,30,32,33,34,35,37,40,

41,43,45,45,47,48,48,48,49,50,53,54,55,56,58,59,60,61,

62,63,64,64,65,67,69,70,71,72,72,73,74,75,76,77,79,80,82,83,85,86,87,89,90,91,92,94,95,96,97,98,100.

035 Круглошлифовальная

Круглошлифовальный станок мод. 3М153

Техническая характеристика.

-наибольшие размеры устанавливаемой заготовки

диаметр 140

длина 500

-наибольший диаметр шлифования (наружный) 20-180

-наибольшая длина шлифования 650

-высота центров над столом 125

-наибольшее продольное перемещение стола 700

-угол поворота стола, :

по часовой стрелке 6

против часовой стрелки 7

-скорость автоматического перемещения стола (б/с), м/мин 0,05-5

-частота вращения шпинделя заготовки (б/с), об/мин 50-500

-конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки 4;5

-наибольшие размеры шлифовального круга:

наружный диаметр 600

высота 80

-перемещение шлифовальной бабки:

наибольшее 235

на одно деление лимба 0,005

за один оборот толчковой рукоятки 0,001

-частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин 1590

-скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин 0,02-1,2

-дискретность программируемого перемещения (цифровой индикации) шлифовальной бабки (0,1 стола)

-мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 15,2

-габаритные размеры (с приставным оборудованием), мм:

длина 5400

ширина 2400

высота 2170

-масса(с приставным оборудованием), кг 6500

040 Контрольная

Стол контроля



6. РАСЧЁТ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ



Расчёт линейных размерных цепей































Расчет диаметральных размерных цепей











































7. ПОДБОР ОСНАСТКИ



Выбор оснастки является одним из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки, от правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия.

Оборудование на проектируемом участке должно быть по возможности универсальным.

Используемые измерительный, вспомогательный инструмент и приспособления:

Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05ГОСТ 166-89;

Индикатор 1 МИГ-0 ГОСТ 9696-82;

Калибр ГОСТ 24121-80 8154-0223-1;

Зубомер ГОСТ 4446-59;

Скоба ГОСТ 11098-75 СР 75;

Образцы шероховатости ГОСТ 9378-78;

Выбор режущего инструмента обуславливается материалом обрабатываемой детали, твёрдостью, конфигурацией, видом обработки (черновая, чистовая), универсальностью, конструкцией детали, выбором оборудования и по возможности из стандартного режущего инструмента.

Используемый режущий инструмент:

Фреза торцевая Т15К6 2220-0011 ГОСТ 24359-80;

Сверло центровочное ГОСТ 14952-75 2317-0119;

Резец проходной Т15К10 ТУ 2-035-892-82 PCLNR 2525M16;

Резец проходной Т5К10 ТУ 2-035-892-82 PCLNR 2525M16;

Резец прорезной и отрезной Т15К6 ГОСТ 18884-73 2120-0501;

Фреза шпоночная ВК8 ГОСТ 16463-80 2234-0206;

Фреза червячная модульная ГОСТ 9324-80 2510-4014;

ПП 300*60*76* 24А -10П С2 7 К5 35 м/с 1 кл. А ГОСТ 2424-83

Смазочно-охлаждающая жидкость:3-5% УКРИНОЛ-1



8. Расчёт режимов механообработки



Точение

1. Заготовка - поковка

2. Выполняемые переходы:

015

Точить поверхность, выдерживая размеры 1,2

Точить поверхность, выдерживая размеры 3,4

Точить поверхность, выдерживая размеры 5,6

Точить поверхность, выдерживая размеры 7,8

Точить поверхность, выдерживая размеры 9,10

Точить поверхность, выдерживая размеры 11,12

02

Точить поверхность, выдерживая размеры 1,2, с образованием фаски 1*45 градусов

Точить поверхность, выдерживая размеры 3,4

Точить поверхность, выдерживая размеры 5,6, с образованием фаски 2*45 градусов

Точить канавку, выдерживая размеры 2,16,17

Точить поверхность, выдерживая размеры 7,8, с образованием фаски 1*45 градусов

Точить поверхность, выдерживая размеры 8,9,10, с образованием фаски 1*45 градусов

Точить поверхность, выдерживая размеры 8-15, с образованием фаски 2*45 градусов

Точить канавку, выдерживая размеры 8,16,17

3. Приспособление: Трёх - кулачковый патрон, центр.

4. Оборудование.

Станок токарно-винторезный модели 16К20Ф3

5. Выбор инструментального материала.

Для условий точения стали 6 группы обрабатываемых материалов, для чернового точения используем твёрдый сплав Т5К10;чистового Т15К6.

6. Выбор геометрии режущего инструмента.

Рекомендуемую геометрию выбираем из табл. 1 стр. 211 [1].

7. Выбор смазочно-охлаждающих технических средств (СОТЦ).

Согласно табл. 23, стр. 233 [1] рекомендуется 5-10%-ная Укринол-1.

8. Назначение глубины резания t.

Согласно операционным размерам и размерам заготовки определяем глубину резания и заносим в сводную табл. 8.2.1:



.



9. Назначение подачи S.

Согласно стр. 22 [12] назначаются подачи S.

10. Выбор стойкости резца Т.

Согласно табл. 18 стр.227 [1] при обработке материалов 5 группы твердосплавным инструментом рекомендуются соответствующие для каждого перехода стойкость инструмента. Их значения заносим в итоговую табл. 8.1.

11. Назначение скорости резания V.

Согласно стр. 29 [12] рекомендуется нормативная скорость V для каждого перехода.

Выполним корректировку нормативной скорости согласно конкретным условиям.

Поправочные коэффициенты  на скорость резания выбираем из табл. 43 стр. 247 [1] и находим полный поправочный коэффициент.

Выбранные поправочные коэффициенты  приведены в табл. 8.2.3.

Поправочные коэффициенты  на скорость резания при точении резьбы выбираем стр. 32-34 [12] и находим полный поправочный коэффициент.

Выбранные поправочные коэффициенты  приведены в табл. 8.1.

Найдем скорректированное значение скорости резания:







12. Расчет частоты вращения заготовки n.

Частота определяется по известной зависимости:







где Dз - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки.

Выбранные значения nст и соответствующее ей V заносим в табл. 8.1.


Таблица 8.1

Переход

Параметры



t

s

T

V

k1v

k2v

k3v

ncт

Vф

i



Pzt

k1h

k1p

Pz

Nэ



мм

мм/об

мин

м/мин

-

-

-

1/мин

м/мин

-

мин

кН

-

-

кН

кВт

Операция 015

1

3,5

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

52,3

2

0,48

200

0,85

1

170

2,2

2

1,75

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

41

1

0,16

150

0,85

1

128

1,7

3

3

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

35,1

1

0,12

200

0,85

1

170

1,5

4

3,5

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

50,3

2

0,78

200

0,85

1

170

1

5

2,25

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

41

1

0,28

200

0,85

1

170

1

6

3

0,6

60

120

0,75

1

0,85

450

35,1

1

0,12

200

0,85

1

170

0,5

Операция 020

1

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

39,5

1

0,14

35

0,85

0,9

29,8

0,73

2

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

46

1

0,16

35

0,85

0,9

29,8

0,73

3

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

55,2

1

0,19

35

0,85

1

29,8

0,73

4

3

0,15

80

120

0,75

1

0,85

500

39,5

1

0,06

70

0,85

1

59,5

1,2

5

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

39,5

2

0,14

35

0,85

1

29,8

0,73

6

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

46

1

0,22

35

0,85

1

29,8

0,73

7

0,25

0,25

90

120

0,75

1

0,85

500

54,1

1

0,35

35

0,85

1

29,8

0,73

8

3

0,15

80

120

0,75

1

0,85

500

39,5

1

0,06

35

0,85

1

59,5

1,2



13. Расчёт основного времени 0 Для токарных переходов: 



.



где	L1, L2 - соответственно величины врезания и перебега резца, мм;

L - длина обрабатываемой поверхности, мм.

Значения L1 и L2 приведены на табл. 2 стр.620 [3]. Значения 0 заносим в табл. 8.1.

14. Расчет силы резания Pz.

Согласно стр. 35 [12] окружная составляющая силы резания определяется выражением






Частные значения поправочных коэффициентов  выбираем со стр. 36 [12]. Их значения приведены в табл. 8.1.

Рассчитаем значение Pz. Полученные значения занесём в табл. 8.1.

15. Расчет эффективной мощности резания.

Выполняется для сравнения эффективной мощности резания Nе с мощностью станка Nст. Расчёт выполняется по формуле на стр.271 [2].

Фрезерно-отрезная (стр. 83-103 [12])

Глубина резания 







Подача на зуб 







Период стойкости 







Скорость резания 







Частота вращения 







Фактическая скорость резания 






Минутная подача 







Мощность резания 







Потребляемая мощность 







Машинное время







Сверление (центрование)

Глубина резания 







Подача на зуб 







Период стойкости






Скорость резания







Частота вращения 







Фактическая скорость резания 







Минутная подача 







Мощность резания 







Потребляемая мощность 







Машинное время 






Фрезерование паза (стр. 83-103 [12])

Подача на зуб 







Глубина резания







Период стойкости







Скорость резания 





Частота вращения 







Фактическая скорость резания 







Минутная подача 






Мощность резания 







Потребляемая мощность 







Машинное время 







Зубофрезерование

Период стойкости 







Скорость резания 







Частота вращения 







Машинное время 






Шлифовальная

Скорость вращения круга 







Припуск на сторону 







Скорость вращения детали 







Частота вращения детали 







Фактическая скорость 







Поперечная подача круга 







Машинное время 






9. НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ



Техническое нормирование предусматривает определение нормы штучно-калькуляционного времени τшк, которое для серийного производства равно:



,



причем штучное время  определяется формулой:



, где



- оперативное время, мин.;

 - основное время, мин.;

 - вспомогательное время, мин.;



,



где  и  - время установки и снятия детали соответственно;

 - процент от основного времени, выражаемый время технического обслуживания рабочего места;

,  - проценты от оперативного времени, выражающие соответственно время организационного обслуживания рабочего места и время на физические потребности;

- подготовительно-заключительное время, планируемое на партию деталей, мин.;  - количество деталей в партии.







Операция 005 – фрезерно-центровальная



 мин.



Операция 010 - фрезерно-центровальная



 мин.



Операция 015 - токарная



 мин.



Операция 020 - токарная



 мин.



Операция 025 – шпоночно-фрезерная



 мин.



Операция 035 - зубофрезерная


 мин.



Операция 040- шлифовальная



 мин.


Список использованной литературы



	«Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов», Справочник/Под общей ред. В.И. Баранчикова., М.: Машиностроение, 1990 г.

	«Справочник технолога-машиностроителя». /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985 г. Т1,Т2.

	«Абразивная и алмазная обработка материалов». Справочник/Под Ред. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977 г.

	«Машиностроительные стали». Справочник./ Под ред. В.Н.Журавлева и О.И.Николаевой. М.: Машиностроение, 1990 г.

	«Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки»/Под общей ред. П.Г. Петрухи. М.: Машиностроение, 1974 г.

	«Обработка металлов резанием». Справочник технолога/Под ред. Г.А. Монахова. М.: Машиностроение, 1974 г.

	А.А. Панов и др. «Обработка металлов резанием». М.: Машиностроение, 1988 г.

	«Технология машиностроения»./Под общей ред. А.М. Дальского. М.: Издательства МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001 г., Т1, Т2.

	Ю.В. Барановский. Режимы резания металлов. Справочник. Машиностроение. 1972.