КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине
“Технология криогенного и специального машиностроения”
Студент Кудряшов Д. В.
группа 9541д БФ-2
шифр 94711
Преподаватель Комаров В.В.
МОСКВА
1. Механическая обработка вала.
1.1. Исходные данные и служебное назначение.
Габаритные размеры вала:
· диаметр – 90 мм
· длина – 638 мм
Материал - 40ХН2МА
Заготовка - прокат
Вал-шестерня является одной из основных деталей редуктора, служит для передачи большого крутящего момента, понижения скорости вращения промежуточного или выходного вала.
1.2. Выбор заготовки и описание конструкции вала.
Вал состоит из цилиндрической части, двух торцов с центровыми отверстиями (один торец с двумя шпоночными пазами) и участка с нарезанными зубьями косозубой передачи. Шероховатость вала Rа=1,6 мкм. Шероховатость поверхности вала под подшипники Rа=0,4 мкм. Твердость вала должна быть не менее 28…32 HRC. Вес готового вала-шестерни составляет 13,4 кг.
1.3. Анализ технологичности вала.
Качественный анализ технологичности вала.
| № | Требования технологичности | Характеристика технологичности |
| 1. 2. 3. 4. 5. 7. 8. 9. | Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Свойства материала детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки. Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов. Конструкция детали должна обеспечивать возможность многоместной обработки. Возможность обработки максимального количества диаметров высокопроизводительными методами и инструментами. Перепад диаметров шеек должен быть минимальным. Диаметры шеек должны убывать от середины к торцам вала или от одного торца к другому. При наличии резьб на концах вала предпочтение следует отдавать внутренней резьбе. Отсутствие глубоких отверстий малого диаметра. Форма конструктивных элементов детали (КЭД) – фасок, канавок и т.п. Элементов должна обеспечивать удобный подвод инструмента. Унификация КЭД для использования при обработке станков с программным управлением. С целью использования роботов, конструкция должна иметь поверхности удобных для захвата. | Технологична Технологична Технологична Технологична Технологична Нетехнологична Технологична Технологична Технологична Технологична Технологична |
|
|
Вывод: деталь вала имеет конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 89% требований при отработке конструкции на технологичность.
Рассчитаем такт производства:
Тпр = Fд / N, где
F - годовой фонд времени;
N - годовой объем выпуска детали.
Тпр = 3945 / 20000 = 0,20 ч/шт. - крупносерийное производство.
1.4. Выбор баз.
При обработке вала необходимо провести операции: токарную и фрезерную. Токарная операция проводится за один установ при выборе установки в трехкулачковый самоцентрирующий патрон с использованием жесткого центра.
1.4.1. Составление маршрутной технологии обработки.
Содержание маршрутной технологии процесса обработки см. в Приложении.
1.5. Расчет припусков на обработку.
| Маршрут обработки поверхности Æ 55 f7 | Элементы припуска мкм | Расчетные величины | Допуск на выпол-няемые размеры, мкм | Принятые размеры по переходам, мм | Предельный припуск | ||||||
| Rz | h | Då | e | припу-ска zi, мкм | min диаметр, мм | наиме-ньший | наибо-льший | Zmax | Zmin | ||
| Прокат | - | 61,472 | - | - | |||||||
| Точение: Черновое | 55,652 | 55,7 | 56,1 | 6,9 | 5,3 | ||||||
| Чистовое | 55,152 | 55,15 | 55,35 | 0,75 | 0,55 | ||||||
| Шлифование Черновое | 55,04 | 55,04 | 55,1 | 0,25 | 0,11 | ||||||
| Окончательное | - | - | - | - | 54,98 | 54,98 | 0,1 | 0,06 |
|
|
Суммарное отклонение расположения при обработке сортового проката круглого сечения (валик) в центрах:
, где
Dåк – общее отклонение оси от прямолинейности;
Dу – смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования;
, где
Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центрировании, мм.
Dåк= Dк*Lк=0,12*449=54 мкм
Lк=l1+l2=449 мм
Черновое обтачивание.
Dчерн.=Кт* Då=0,06*2500=150 мкм, где
Кт – коэффициент уточнения(0,06).
Dчист.=0,04*150=6 мкм
Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода.
2Zmin=2(160+250+2500)=5820 мкм
2Zmin=2(50+50+150)=500 мкм
2Zmin=2(25+25+6)=112 мкм
2Zmin=2(10+20)=60 мкм
Расчет наименьших размеров по технологическим переходам производим складывая наименьшие предельные размеры соответствующие предшествующему технологическому переходу с величиной припуска на выполняемый переход.
54,98+0,06=55,04
55,04+0,112=55,152
|
|
55,152+0,5=55,652
55,652+5,82=61,472
Определяем наибольший предельный размер.
54,98+0,02=55
55,04+0,06=55,1
55,15+0,20=55,35
55,7+0,4=56,1
61+2=63
Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая соответствующее значение наибольших и наименьших предельных размеров соответствующих выполняемому и предшествующему технологическому переходу.
Максимальные припуски:
55,1-55=0,1
55,35-55,1=0,25
56,1-55,35=0,75
63-56,1=6,9
Минимальные припуски:
55,04-54,98=0,06
55,15-55,04=0,11
55,7-55,15=0,55
61-55,7=5,3
Z0max=0,1+0,25+0,75+6,9=8 мм
Z0min=0,06+0,11+0,55+5,3=6,02 мм
Проверка.
Zобщ.мах - Zобщ.min=Тз-Тд
8-6,02=2-0,02
1,98 =1,98,
расчет выполнен верно.
1.6. Проектирование операционной технологии процесса обработки вала.
Разрабатываемый технологический процесс должен обеспечить повышенную производительность труда и качество стали, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию.
Заготовка вала выбрана из прутка в целях экономии материала. Штучное время обработки вала можно уменьшить за счет сокращения вспомогательного времени, для этого применим станок с ЧПУ 16К20Ф3.
1.7. Выбор оборудования, технологической оснастки и средств контроля.
Применение станков с ЧПУ существенно уменьшает вспомогательное и основное время на обработку вала по сравнению с универсальными станками, учитывая меньшее количество установок в приспособлении при фрезеровании пазов и зубьев.
1.7.1. Станки.
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3.
Зубофрезерный полуавтомат 53А50.
1.7.2. Вспомогательное оборудование.
1) Слесарный инструмент:
Напильник ГОСТ 1465-80
2) Режущий инструмент:
Резец 2103-0075 ГОСТ 18879-73
Резец 2141-0014 ГОСТ 18883-73
Резец 2130-0005 ГОСТ 18884-73
Сверло центр. Æ 6,3 2317-0006 ГОСТ 14952-75
Сверло Æ 3,9 2301-0030 ГОСТ 10902-77
Сверло Æ 14,5 2301-0048 ГОСТ 10903-77
Развертка 2361-0052 ГОСТ 1672-80
Метчик 2621-1611 ГОСТ 3266-81
Шлифовальный круг ГОСТ 2424-83
Шлифовальный круг ГЕМ ГОСТ 4381-80
Фреза Æ125 2214-0003 ГОСТ 24359-80
Фреза Æ6 2234-0355 ГОСТ 9140-78
3) Станочное приспособление:
Планшайба поводковая
Хомутик
Центра
Призмы
4) Измерительный инструмент:
Штангенциркуль I 125-0,1 ГОСТ 166-80
Штангенциркуль II 160-0,05 ГОСТ 166-80
Штангенциркуль III-250-800-0,1 ГОСТ 166-80
Пробка резьбовая М16х1,5-7Н 8221-3068 ГОСТ 17758-72
Калибр-кольцо 1:10 ик 9585; 1:10 ик 9366
Калибр на симметричность шпоночных пазов ИК 11127
Скоба индикаторная ик 8291А; ик 5699
Штатив ГОСТ 10197-70
Концевые меры длины ГОСТ 9038-83
Индикатор ич ГОСТ 577-68
Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75
Нутромер 50-100 ГОСТ 868-82
Микрометр мк 0-25 ГОСТ 6507-78
Микрометр мк 50-75 ГОСТ 6507-78
Микрометр мк 75-100 ГОСТ 6507-78
Микрометр мр 50-0,002 ГОСТ 4381-80
Микрометр мр 100-0,002 ГОСТ 4381-80
1.8. Расчет режимов резания.
Материал вала - сталь 40ХН2МА.
dв=850 МПа
Точить поверхность вала Æ 55 f7.
Т.к. Ra=1,6 мкм, то t=0,2 мм (см. [4], стр. 142).
Подача SI=0,165 мм/об, но т.к. Ra=1,6, то радиус при вершине резца r=1,0 мм.
Для стали dв=850 МПа S=0.45*SI=0,074 мм/об
Находим скорость резания по формуле:
(м/мин), где
Cv;m,x,y – коэффициент и показатели степени в формуле скорости резания при обработке;
Т – среднее значение стойкости (30 – 60 мин);
t – глубина резания;
S – подача;
Кv – коэффициент является произведением коэффициентов.
Кv=Кмv*Киv*Кпv
Кv=1*1*1=1
, где
Сv=350;
Х=0,15;
У=0,35;
m=0,2.
Находим частоту вращения:
.
Расчет точности контрольного приспособления.
Схема контрольного приспособления для измерения точности зубчатого профиля представлена на рис. 1.3.
Погрешность измерения будет зависеть от погрешности (биения) делительной окружности профиля:
Dд.о. = 0,009 мм.
Также погрешность будет возникать от смещения оси рычага при посадке с зазором в отверстие Æ4Н6:
Dр = 0,021 мм.
Схема контрольного приспособления.
Рис. 1.3.
Определим суммарную погрешность измерения на контрольном приспособлении:
Dсум =Ö Dд.о.2 + Dр2
Dсум. изм. =Ö 0,0092 + 0,0212 = 0,023 мм.
Погрешность измерения должна составлять 25 - 50% от поля допуска на контролируемый размер:
Dпр = 0,05 мм,
Dсум. изм. < Dпр
0,023 < 0,05, условие выполнено, расчет произведен верно.
1.10. Нормирование технологического процесса.
Технологическое нормирование – установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов (ГОСТ 3.1109 – 82). Под ресурсами понимаются энергия, материалы, инструмент, рабочее время и др. Особенно важной задачей, решаемой проектированием технологических процессов, является задача технического нормирования вспомогательного времени, т. е. нормирование труда.
Норма штучного времени – это норма времени выполнения объема работы, равной единице нормирования.
Твсп=То+Тв+Тобс+Тотд=Топ+Тобс+Тотд
, где
К – процент оперативного времени на обслуживание рабочего места и на отдых.
| Наименование | Тшт, мин |
| Операция 105 дробеструйная | |
| Удалить коррозию, окалину | 0,4 |
| Операция 110 разметочная | |
| Разметить торцы в размер 642 | 0,15 |
| Операция 115 фрезерно-цент-ровальная | |
| Установить заготовку в приз-мы, выверить, закрепить Фрезеровать торец по разметке Центровать торец Повернуть стол Фрезеровать торец по разметке Центровать торец | 0,25 0,15 0,10 0,05 0,15 0,10 |
| Операция 120 токарная | |
| Установить заготовку в цент-ра, выверить, закрепить. Точить Æ 58, выдерживая размер 482 Притупить острые кромки Точить Æ 94 Притупить острые кромки Контрольная (проверить раз-меры и шероховатость) Контрольная (проверить дета-ль ультразвуком) | 0,25 0,55 0,1 0,3 0,1 0,15 0,9 |
| Операция 130 токарная | |
| Установить деталь в 3х кулач-ковый патрон, по Æ 94 пос-тавить люнет, закрепить Подрезатьторец в размер 640 Центровать торец Притупить острые кромки Переустановить деталь в кула-чки по Æ94, по Æ58 поставить люнет, закрепить Подрезать торец в размер 638-0,8 | 0,25 0,1 0,1 0,1 0,25 0,1 |
| Сверлить отверстие Æ 14,43+0,3 Расточить отв. Æ 16,6+0,18 Расточить фаску под 60° Расточить фаску под 45° Нарезать резьбу М16х1,5-7Н Притупить острые кромки Контрольная | 0,2 0,1 0,1 0,1 0,25 0,1 0,3 |
| Операция 135 токарная | |
| Установить деталь в центрах, закрепить Точить Æ47,5 Точить Æ32h6 Врезаться и обточить Æ50,5 Точить Æ55,5 Точить Æ75h9 Точить Æ70,5 Врезаться и обточить Æ64-0,3 Точить Æ65h9 Проточить профиль гребней Точить конус 1:10 Притупить острые кромки | 0,2 0,3 0,2 0,65 0,3 0,3 0,25 0,4 0,3 0,4 0,25 0,2 |
| Операция 140 токарная | |
| Точить Æ90h9 Точить Æ78 с 15° Врезаться, точить Æ64-0,3 с 15° Точить Æ73,96 предваритель-но до Æ74,5 Точить 2 фаски 1х45° Притупить острые кромки Контрольная | 0,2 0,25 0,25 0,15 0,25 0,15 0,25 0,6 |
| Операция 145 разметочная | |
| Разметить шпоночные пазы | 0,15 |
| Операция 150 фрезерная | |
| Установить деталь в делитель-ную головку, поджать цент-ром, выверить, закрепить Фрезеровать 2 паза | 0,2 0,3 |
| Операция 155 слесарная | |
| Запилить заусенцы и приту-пить острые кромки по пазам | 0,2 |
| Контрольная | 0,2 |
| Операция 160 шлифовальная | |
| Установить деталь в центрах, закрепить Шлифовать Æ73,96h6 Шлифовать Æ50j6 и торцы в размер 80Н9 Шлифовать Æ47f7 Шлифовать Æ55f7 Шлифовать Æ70S6 Шлифовать конус 1:10 Установить вал на ложемент Контрольная | 0,3 0,4 0,4 0,3 0,3 0,4 0,25 0,1 0,7 |
| Операция 165 слесарная | |
| Маркировать наружный диа-метр зубчатого венца Контрольная | 0,1 0,1 |
| Операция 170 разметочная | |
| Разметить 2 отверстия Æ4Н7 | 0,1 |
| Операция 175 сверлильная | |
| Установить деталь на призмы, выверить, закрепить Сверлить 2 отверстия Æ3,9 с пере-установом, выверкой, креплением Развернуть 2 отверстия Æ4Н7 с переустановом Притупить острые кромки в 2 отверстиях с переустановом Контрольная | 0,2 0,3 0,3 0,3 0,15 |
| Операция 180 зубофрезерная | |
| Установить деталь, закрепить Фрезеровать зубья начерно Фрезеровать зубья начисто Контрольная | 0,3 0,8 0,65 0,5 |
| Операция 185 слесарная | |
| Притупить острые кромки Контрольная | 0,4 0,2 |
| Операция 190 шлифовальная | |
| Установить деталь в центрах, закрепить | 0,2 |
| Полировать Æ70jS6; Полировать Æ50jS6, торцы в размер 80Н9 Контрольная | 0,2 0,2 0,2 |
| Операция 195 маркирование | |
| Маркировать обозначение де-тали ударным способом Контрольная | 0,1 0,05 |
| Операция 900 консервация | |
| Смазать полированные шейки смазкой, обернуть ветошью | 0,3 |
Норма штучного времени 
Тшт= 21,2 мин.
1.11. Составление маршрутной и операционной технологической документации.
Разработанные технологические процессы оформляются на соответствующих технологических документах.
В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 в технологической документации могут быть применены следующие описания:
Маршрутное описание технологического процесса (см. приложение).
Производится сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов технологических режимов. Обычно используются в единичном, мелко серийном и опытном производстве.
Операционное описание техпроцесса.
Полное описание с указанием переходов технологических режимов.
Характерно для серийного, крупно серийного и массового производства.
Маршрутное – операционное описание технологического процесса.
(См. приложение).
Список использованных источников.
Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 304 с., ил.
Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Изд. 3-е, под ред. Г. А. Монахова. М., “Машиностроение”, 1974.
Косилова А. Г., Мещеряков Р. К., Калинин М. А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М., “Машиностроение”, 1976. – 288 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с., ил.