Экономика в машиностроении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………3

 

1.Анализ состояния вопроса…………………………………………………………………4

 

1.1Назначение и краткое  техническое описание детали…………………………………...4

 

1.2.Анализ технологичности  детали…………………………………………………………6

 

1.3.Выбор оптимального  варианта получения заготовки…………………………………..7

 

1.3.1.Расчет заготовки из  проката……………………………………………………………7

 

1.3.2.Расчет заготовки поковки………………………………………………………………10

 

1.3.3.Вид заготовки……………………………………………………………………………10

 

1.3.4.Расчетная масса поковки..………………………………………………………………10

 

1.3.5. Технологическое станочное оборудование……………………………………………13

2. Технологический процесс изготовления  изделия…………………………………………14

2.1.Технологический  маршрут и план изготовления………………………………………...14

2.2.Расчет  режимов резания……………………………………………………………………15

2.3.Исходные  данные…………………………………………………………………………...15

3.Нормирование  технологической опрации…………………………………………………..19

4.Графическая  часть……………………………………………………………………………20

4.1.Чертеж  заготовки…………………………………………………………………………..20

4.2.Расчет  проектирования станочного приспособления…………………………………..20

Библиографический список…………………………………………………………………..28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Научно-технический прогресс в  машиностроение в значительной степени  определяет развитие и совершенствование  всех остальных отраслей. Важнейшими условиями ускорения научно-технического процесса являются рост производительности труда, повышение конкурентоспособности и улучшению качества.

Совершенствование технологических  методов изготовления машин имеет  при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность  и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машины в целом - все это направлено на решение главных задач: повышения эффективности производства, конкурентоспособности и качества продукции.

Целью курсового проекта является: разработка технологического процесса обработки детали “Шпиндель” в  условиях среднесерийного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

 

1.1 Анализ служебного  назначения детали

 

Деталь – шпиндель входит в состав шпиндельного узла токарного станка Афток 10Д.

Основное служебное назначение шпинделя токарного станка Афток 10Д  – сообщать обрабатываемой заготовке  вращательное движение с определенной угловой скоростью или крутящим моментом.

На рисунке 1.1 представлен фрагмент шпиндельного узла токарного станка. На шпиндель 1 напрессованы подшипники качения 2, которые в свою очередь, запрессованы в переднюю бабку 3. Натяг  подшипников осуществляется стопорными гайками 4 и 5. С помощью шпонки 6 и стопорной гайки 7 на конце шпинделя 1 устанавливается шкив 8.

В процессе работы со шкива 8 на шпиндель 1 ,через шпонку 6, передается вращательное движение, которое получает заготовка, закрепляемая в патроне. Патрон устанавливается на шпиндель спереди, базируясь по наружному конусу.

Шпиндельный узел токарного станка

 

Рис. 1.1.

Шпиндель изготовляется из легированной конструкционной стали 40Х ГОСТ 4543-71. Область применения стали 40Х: сильно нагружаемые детали с высокой поверхностной твердостью, износоустойчивостью и вязкой сердцевиной, работающие при больших скоростях и ударных нагрузках – шпиндели, валы в подшипниках качения, шестерни сложной конфигурации и т.д.

Химический состав и механические свойства стали 40ХН3А представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Химический состав и  механические свойства стали40ХН3А

Марка стали

Химический состав, %

Механические свойства

40ХН3А

C

Mn

Cr

Ni

Si

S

P

sВ

sТ

d

j

НВ

НRCэ

0.09… 0,16

0,3… 0,6

0,6… 0,9

2,75… 3,15

0,17… 0,37

<0,035

<0,035

³85

³70

10

50

260

58… 62

 

На рисунках 1.2. и 1.3. представлена схема  кодировки поверхностей и размеров детали, а в табл. 1.2. – классификация  поверхностей по служебному назначению. Обоснование технических требований к поверхностям шпинделя,

исходя из его служебного назначения сведено в таблицу 1.3.

Таблица 1.2

Классификация поверхностей по служебному назначению

№	Вид поверхности	№ поверхности
1	Исполнительные	17,18
2	Основные конструкторские базы	3,4,11,14
3	Вспомогательные конструкторские базы	2,3,4,6,8,9,10,11,13,14,17,18,21… 33
4	Свободные поверхности	6,7,12,15,16,19,20,34,35

 

Таблица 1.3.

Обоснование технических требований к поверхностям шпинделя, исходя из их служебного назначения

Поверхность	Техническое Требование	Причина Назначения
Плоскость крепления патрона	Ra 0,63, Ñ 0,005 Ý 0,003	Плотное прилегание патрона Обеспечение минимального биения патрона относительно оси шпинделя
Наружный конус шпинделя	Ra 0,63, Ð0,003 Ý 0,005	Плотная посадка патрона Обеспечение минимального биения патрона относительно оси шпинделя
Опорные шейки шпинделя	Ra 0,08,Ó0,002 Ø 0,003	Обеспечение стабильности оси шпинделя
Опорные торцы под подшипники	Ra 0,63, 0,002 0,006	Сохранение неизменности положения  шпинделя в осевом направлении
Опорная шейка и торец под шкив	Ra 0,63, 1,25 Ý 0,025	Обеспечение минимального биения шкива относительно оси шпинделя
Поверхность	Техническое Требование	Причина Назначения
Шпоночный паз	Ra 2,5 Ù0,035 Õ0,02	Равномерное распределение нагрузки на шпоночный паз
Внутренний конус	Ra 0,63, Ý 0,005	Точность положения детали или  режущего инструмента относительно оси шпинделя
Резьбовые отверстия на фланце	Ra 1,25 Ú0,15	Точность крепления патрона

 

1.2 Анализ  технологичности детали

 

К не технологичности детали –  шпиндель можно отнести следующие  элементы:

• достаточно большая длина детали L/D > 8, что снижает жесткость и повышает возможность коробления шпинделя во время механической и термической обработки;
• глубокое отверстие, требует при изготовлении шпинделя применение специального инструмента;
• закрытые шпоночный паз и пазы под стопорные многолапчатые шайбы;
• наличие точных конусных поверхностей;
• близко расположенные резьбовые отверстия на фланце шпинделя;
• наличие маслоотводных канавок требует применение специального инструмента – фасонного резца;

В целом конструкцию можно считать  технологичной и доступной для  обработки.

 

1.3.Выбор  оптимального варианта получения  заготовки

 

Для сравнения рассмотрим три способа  получения заготовки для детали шпиндель:

• прокат ( по базовому ТП);
• поковка;
• литьё в песчаные формы.

 

1.3.1. Расчет  заготовки из проката

За основу расчета промежуточных  припусков принимаем наружный диаметр  детали мм.

Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали мм:

Операция 10 Токарная черновая

Операция 20 Токарная чистовая

Операция 30 Термическая HRC_Э 48…52

Операция 40 Шлифовальная.

Определяем расчетный размер заготовки:

 

Dр.з=Dн+2z10+2z20+2z40, мм

(2.1.)

 

где, D_н=133мм - номинальный размер;

2z₁₀ = 9,0 мм, 2z₂₀ = 3,0мм, 2z₄₀= 0,9мм – припуски на диаметр на операциях 10, 20, 40 [2, с. 41, табл.3.13].

D_р.з=133+9,0+3,0+0,9=145,9 мм.

По расчетным данным выбираем размер горячекатаного проката обычной точности Æ150 мм по ГОСТ 2590-71 [2, с.43, табл. 3.14]

Круг 

 

Нормальная длина проката 7 м.

Общая длина заготовки:

 

Lз=Lд+2zподр, мм

(2.2.)

 

где, L_д = 660 мм – номинальная длина детали;

2z_подр= 3,0 мм – припуск на подрезку торцевых поверхностей

[2, с. 40, табл.3.12].

L_з=660+3,0=663 мм.

Объем заготовки:

 

, мм

(2.3.)

мм².

 

Масса заготовки:

 

mз=r.Vз , кг

(2.4.)

 

где, r = 7,85 кг/м³ – плотность стали;

m_з=7,85^.11,72=92,0 кг.

Неоднократность в зависимости  от принятой длины проката:

 

Lнк =Lпр- lзаж - lот -x.(Lз+lр), мм

(2. 5.)

где, L_пр=7м – длина выбранного проката;

l_заж =100 мм – минимальная длина зажимного конца;

l_от – длина торцевого обрезка проката, мм;

 

lот = 0,3.dз ,мм

(2.6.)

 

L_з – длина заготовки, мм;

l_р = 6 мм – ширина реза [2, с. 37];

х – число заготовок, изготовляемых  из принятой длины проката, шт;

 

, шт

(2.7.)

l_от = 0,3^.150 = 45 мм;

шт.

 

Принимаем х = 10 шт.

 

L_нк =7000 – 45 –100 –10^.(663+6) = 165 мм.

 

Общие потери материала к длине  выбранного проката:

 

Пп.о=Пнк+Пот+Пзаж+Пр , %

(2.8.)

 

где, П_нк – потери материала на неоднократность, %

;

(2.9.)

 

П_от – потери на торцевую обрезку проката, %

 

;

(2.10.)

 

П_заж – потери при выбранной длине зажима, %

 

;

(2.11.)