Технологический процесс изготовления детали "Вал"

Санкт-Петербургский  институт машиностроения

                    Кафедра технологии машиностроения

 

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому проекту по технологии машиностроения на тему "Разработка технологического процесса механической обработки детали Вал "

Выполнил студент

Консультант проекта

                                                 Звановских В.В.

                                                           Куцанов Л.А.

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 2008г

 

Содержание:

Введение                                                                                                        3

Задание для проектирования.                                                                                4

1.Этапы подготовки  к проектированию технологического  процесса              

1.1. Служебное назначение  и конструкция детали.                                                    5

1.2.Определение  типа производства.

1.3 Анализ технологичности  конструкции                                                                8

2. Проектирование  технологического процесса механической  обработки.

2.1. Выбор и  обоснование варианта маршрутного  технологического процесса                   12

2.2. Проектирование  технологических операций механической  обработки      

2.2.1. Назначение  технологических баз                                                                   14

2.2.2 Выбор оборудования  и технологической оснастки                                              20

2.2.3. Расчет и  назначение операционных припусков  на механическую обработку.                 23

2.2.4.Расчет и  назначение режимов резания и  техническое нормирование операций.             33

3. Проектирование  контрольно-измерительного приспособления.                                   45

Литература                                                                                                 47

 

 

Введение

Цель  курсового проектирования

-расширение, систематизация, и закрепление теоретических  и практических знаний, полученных  студентами во время лекционных, лабораторных, практических занятий, а также в период прохождения инженерной производственной подготовки на базовых предприятиях, практическое применение зтих знаний для решения конкретных технических, организационных и экономических задач,

-развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной работы,

-проведение  поиска научно-технической информации  и работа со справочной и  методической литературой, стандартами  и нормами,

-обучение  студента краткому изложению  сущности проделанной работы  и аргументировано объяснять  принятые решения при ответах на вопросы.

Развитию  и формированию учебной дисциплины "Технология машиностроения", как  прикладной науки предшествовал  непрерывный прогресс машиностроения но протяжении последних двух столетий Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки заготовки, в результате которых получается готовое изделие, соответствующее по размерам, форме и качеству поверхности, требованиям, предъявляемым к его работе.

 

Задание для проектирования.

Тема  проекта : Разработка технологического процесса механической обработки детали "Вал  (КП7)"

Годовая программа выпуска шт. 3800шm/год

Рассчитать  припуски на обработку поверхностей

Ø16h7

Рассчитать  режимы резания и нормы времени  но операции токарная на обработку  поверхностей Ø16h7 и фрезерование шпоночного паза .

Разработка  схем инструментальных наладок на операции.

СпроектØировать контрольно-измерительное приспособление для контроля 

­

0,05

Б

Спроектировать  станочное приспособление с механизированным  приводом (похожее на ручное )для  обработки шпоночного паза.

 

1.Этапы  подготовки к проектированию  технологического процесса.

1.1. Служебное назначение и конструкция детали.

 

 

 

Рис1.Деталь «Вал»

Изображение вала-шестерни в соответствии с рисунком 1.

В конструкциях машин и механизмов основными  деталями для передачи вращательного  движения и крутящего момента  являются валы. В процессе работы материал валов испытывает сложные деформации - кручение, изгиб, растяжение и сжатие. Поэтому, чтобы обеспечить нормальную работу деталей, передающих движение на вал, и сборочной единицы в целом, валы должны быть жесткими.

 

Валы очень  разнообразны как по форме, так и  по размерам, однако по технологическим признакам их можно привести к двум исходным формам: гладкому и ступенчатому валам.

Прямые  гладкие валы постоянного диаметра имеют наиболее простую геометрическую форму, но их применение весьма ограничено. Наиболее распространены в машиностроении ступенчатые валы, основными технологическими параметрами которых являются: Общая длина вала, количество ступеней, неравномерность их перепада по диаметрам, диаметр наибольшей ступени, наличие шлицев и их форма.

В конструкции  вала-шестерни, для которого проектируется технологический процесс изготовления, присутствую такие элементы как: - цапфа; - шпоночные пазы; - шестерня. Цапфа это часть вала, опирающаяся на подшипник.

Шпоночные пазы необходимы для образования  шпоночного соединения. Шпоночные соединения передают большие крутящие моменты, имеют большую усталостную прочность и высокую точность центрирования и направления.

Шестерня  необходима для образования зубчатой передачи. В данном случае передача осуществляется цилиндрическими зубчатыми  колесами с внешним зацеплением зубьев.

 

Для изготовления вала используется сталь 45 ГОСТ 1050-74

Химический  состав стали  45 ГОСТ 1050-74,%, представлен в таблице 1.1. , механические свойства в таблице 1.2.

Таблица 1.1

C	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			Не  более
0,42-0,50	0,17- 0,37	0,50- 0,80	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Таблица 1.2

t0С Закалки В воде	Отпуск		sm	sв	ds	y	KCU Дж/см2	НВ после отжига, не  более
	t0С	Охл. среда	МПа		%
			Не  менее
850	600	вода	590	730	25	55	118	190

 

1.2.Определение  типа производства.

Тип производства предварительно определим, используя табл4(2)

годовая программа выпуска N=3800  шт , масса детали 0,46 кг-тип производства серийный.

 

1.3 Анализ технологичности  конструкции.

Деталь "Вал" изготавливается из материала  Сталь 45 ГОСТ 1050-74 .Конструктивные особенности детали позволяют в качестве исходной заготовки использовать пруток. Кроме того, можно получить исходную заготовку методом горячей обьемной штамповки. В этом случае уменьшается отход металла

Предусматриваются удобные и надежные технологические базы (например 3-х кулачковый патрон токарно-револьверного станка) При обработке детали на токарно-револьверном станке за один установ обрабатывается несколько поверхностей, т.е. соблюдается принцип постоянства баз, что приводит к повышению точности при обработке .

Простановка размеров позволяет производить  обработку по принципу автоматического  выполнения размеров на настроенных  станках .

Предусмотрена возможность удобного подвода инструмента  в зону резания вход и выход  его, отвод стружки из зоны резания

6требовании к шероховатости некоторых поверхностей и допусков формы и расположения поверхностей.

 

^{1.4. Выбор метода получения исходной заготовки}

Выбор вида и метода получения заготовки  определяется назначением и конструкцией детали и материала, техническими требованиями, типом производства а также экономичностью изготовления . 
Вид заготовки оказывает значительное влияние на характер технологического процесса трудоемкость и технологичность ее обработки

В машиностроении применяются следующие  методы получения заготовок такие как- литье, сварка прокат, ковка на молотах и горячая штамповка

Так как для детали используется сталь 45 ГОСТ 1050-74, являющаяся не литейной, то получение заготовки литьем не возможно . 
Так же это столь является ограниченно свариваемым металлом, требующим специальные сварочные материалы , поэтому сварка не подходит .

Малый вес и сложная конфигурация не позволяют получить заготовку ковкой но молотах.

Конфигурация детали и её размеры позволяют использовать метод штамповки .При обработке детали типа "вал" основная задача обеспечение концентричности цилиндрических поверхностей и перпендикулярности торцов к оси детали Это может быть получено при изготовлении детали из проката

Поэтому выбираю прокат и штамповку.

 

Рис2

. 

Рис3.

Определим массы заготовок по вариантам

Масса заготовки определяется по формуле 

                    Мз= Vз ρ{кг), где

.Vз  - объем заготовки см ³ ρ - плотность материала кг/ см ³

Для цилиндрических фигур- Vз=πd ²/4*l₃

Масса проката равна: V_прокат=(3,14*4,0 ²/4)*18,4=231,104 см ³

М_прокат=231,4*7,85=1,814 кг

ρ_стали= 7850 кг/м

Масса штампованной заготобки равна

Мштамп= Кр * Мдет= 1,5 * 0,46=0,69 кг

Мдет= 0,46 кг

Кр - козффициент для определения  расчетной массы поковки

Кр= 1,3..17; принимаю Кр= 1,5

Для определения более рационального варианта заготовки произведем технико-экономический расчет таких показателей как, коэффициент использования материала- Ким

Ким=Мдет/Мзаг, где  Мдет -масса детали ,кг

                          Мзаг-масса заготовки,кг

 

Прокат Ким = 0,46/1,814=0,253 Штамповка  Ким = 0,46/0,69=0,67

Себестоимость изготовления заготовок Sзаг определяется   по формулам 6 и 7[ 1.c.31-48]

Для заготовки из проката    Sпрокат = Q*S - (Q - q) * Sотх/1000   (руб), где

Q - масса  заготовки, кг (Q= 1,814 кг )

S - цена 1 кг материала заготовки, руб( S= 0,241 руб)

q - масса готовой детали, кг (q= 0,46 кг)

Somx - цена 1 т отходов, руб (Sотх= 29,8 руб)   Sпрокат= 0,35 руб

Для заготовок из штамповки:

Sштам= (Ci/1000*Q*Km* Кс*Кb*Kм*Kn)-(Q-q)Sотх,(руб), где

Ci -базовая стоимость 1т. материала заготовки (Ci=315руб)

Km, Кс, Кв, Км, Кп  Коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовки

Кш= 105; Кс= 0,9, Кв= 0,9, Км= 1,79; Кп= 1

Q= 0,69кг; q=0,46 кг; Somx= 29,8руб       Sштам=0,32руб

Определим экономический эффект по использованию  материала на годовую программу  выпуска детали Эм=(Мпрок-Мштамп)*N*Sм,  руб, где

Sм - цена одного кг материала, руб ( Sм = 0,241)

Мпрок,, Мштамп - масса вариантов заготовок, кг

Эм=(1,814-0,69)*3800*0,241 =1029,36руб

Экономический эффект изготовления заготовки 

Э=(Sпрок-Sштамп )* где Sпрок , Sштамп - себестоимость вариантов заготовок, руб

 Э=(0,35 -0,32 )*3800 =114 руб

Для сравнения вариантов получения  заготовок занесем 
результаты в таблицу 1.3.

 

Таблица 1.3.

Вид зоготовки	Коэффициент использования материала Ким	Себестоимость изготовления, руб	Годовая экономия, руб
Прокат  Штамообка	0,253	0,35
Штамповка	0,67	0,32	114

Вывод экономичнее изготовить заготовку  методом штамповки, т.к. для штамповки

-уходит  меньше материала

-быстрее  окупаются затраты

-меньше  себестоимость изготовления

-годовая  экономия данным методом позволяет  снизить  седестоимость изготовления

2. Проектирование технологического  процесса механической обработки.

2.1. Выбор и обоснование варианта маршрутного технологического процесса

Основная  задача при разработке технологии одрадотки валов, обеспечение соосности и минимального радиального биения наружных цилиндрических поверхностей и перпендикулярности торцев к оси детали.

   Эта задача может быть решена следующими способами:

-обработка  поверхности за один установ,  что может быть при изготовлении  детали из проката;

-обработка  поверхности с базированием по  предварительно обработанному наружному  диаметру.