Разработка технологического процесса изготовления детали «Вал ступенчатый»

СОДЕРЖАНИЕ

          Задание

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

1. Анализ исходных данных……………………………………………….4
2. Выбор вида заготовки и установление её размеров, экономическое обоснование выбора……………………………………………………11
3. Выбор технологической базы и составление технологического маршрута обработки…………………………………………………...13
4. Выбор комплекта лезвийных инструментов и технологического оборудования…………………………………………………………..16
5. Разработка технологической документации…………………………18
6. Расчет режимов резания………………………………………………21
7. Нормирование технологического процесса…………………………23

      Заключение…………………………………………………………….25

      Литература…………………………..………………………………...26

      Приложение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная курсовая работа выполнена по предмету «основы технологии машиностроения». Темой работы является разработка технологического процесса изготовления детали «Вал ступенчатый». Содержится расчетно-пояснительная записка, комплект технологических и графических документов.

В пояснительной записке  изложен анализ данной детали, её материала, обоснование метода получения заготовки  и последовательность механической обработки, характеристика металлообрабатывающего оборудования.

Выбор режущих, мерительных  и вспомогательных инструментов, станочных приспособлений, а так  же расчет операционных припусков и  режимов резания – все это  обосновано в данном курсовом проекте. 

Приложение содержит полный маршрут обработки детали и операционное описание с эскизами на каждую операцию.

Цель проекта – получение  навыков разработки технологического процесса на изготовление деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

Целью данного курсового проекта  является закрепление знаний по предмету «Технология Машиностроения» и  разработка технологического процесса производства детали типа вал с полным обоснованием целесообразности ее производства, процесса производства по предложенным преподавателем плану, описание конструктивных особенностей детали и средств контроля качества, а так же обоснование  технико-экономических характеристик  детали по предложенным данным.

На основании сформулированной темы работы можно определить задачи, которые необходимо рассмотреть  в ходе обоснования эффективности  реализации предложенного проекта:

• технологическая часть;

• конструкторская часть;

• технико-экономическая часть.

 

1.  Служебное назначение и техническая характеристика детали

Данная деталь – вал, относится  к группе цилиндрических изделий . Основное предназначение вала – передавать крутящий момент. Данный вал ступенчато-переменного  сечения (имеет 4 ступени).

Валы классифицируют:

- По назначению: валы передач,  коренные валы;

- По форме геометрической  оси: прямые, коленчатые, с гибкой  осью;

- По конструкции: гладкие  (на протяжении всей диаметр  одинаковый), ступенчатые (шейки  – цилиндрические, конические).

Материалами, используемыми  для изготовления валов могут  быть: сталь, если нет термообработки, то материал Сm5, Cm6; если есть термообработка, то материал Сталь 40; для тяжело нагруженных валов используют легированные стали - 40XH, 40 XHMA.

Основными требованиями к  данному изделию являются устойчивость цилиндрических поверхностей к деформации, т.к. деталь в будущем должна вращаться  с определенной скоростью и цилиндрическая поверхность детали будет соприкасаться  с другими частями механизма, данные особенности применения вала, дают основания сказать, что вал  будет подвергаться к нагрузкам, ведущим к деформации детали. Данная особенность применения дает основание  сделать основной упор при выборе материала на показатели деформации. Оптимальным будет применение легированных сталей с добавками хрома, например сталь марки 40Х. Материал является достаточно прочным, так как обеспечивает необходимую жесткость и прочность, вместе с тем, является хорошо обрабатываемым резанием. Немало важна простота получения заготовки (резка сортового проката).

Класс чистоты необходимый для  соприкасающихся частей ступенчатого вала – 8 (Ra = 0,4), для поверхности крепления  – 7 (Ra = 0,8). Для достижения необходимого класса чистоты поверхности необходимо провести две операции шлифования –  предварительную и окончательную.

Масса вала рассчитывается по формуле:

G_дет = S ср * L дет * ρ = 694*460* 7,8 / 1000 = 2,5 кг;

D _ср = ( 30*50 +30*250+28*5 +28*5+30*90+28*60 / 460 ) = 29,7 мм;

S _ср = 3,14 * 29,7 ² / 4 = 694 мм² ;

L _дет = 460 мм;

ρ - плотность стали , ρ =7,8 г/см³ .

Высокие требования по точности предъявляются тем ступеням вала, которые соприкасаются с подшипниками (цапфам). Нагрузки, воспринимаемыми  валом, передаются через опорные  устройства – подшипники, устанавливаемыми на цапфах вала, на корпуса, рамы или  станины машин.

Таблица 1 - Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C	Si	Mn	Cr	Ni	P	Cu	S
				не более
0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,50 – 0,80	0,860 – 1,10	0,30	0,035	0,30	0,035

 

Таблица 2 - Механические свойства материала (ГОСТ 1133-71)

Сечение, мм	σ0,2	σв	σТ	ψ	KCU, Дж/см 2	НВ поверхности
	МПа ≤		% ≤
25	780	980	10	45	59	288

 

Технологические свойства. Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. Свариваемость - трудносвариваемая. Способ сварки: РДС и ЭШС. Необходимы прогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием в горячепрокатном состоянии  при НВ 163-168 МПа и Кυтв.спл.=0,20; Кuб.ст.= 0,95.

1.2 Анализ технологичности  конструкции детали

Анализ технологичности  конструкции детали производится с  целью повышения производительности труда, снижения затрат и сокращение времени на технологическую подготовку производства. Конструкция изделия  может быть названа технологичной, если она обеспечивает простое и  экономичное изготовление изделия  и отвечает следующим основным требованиям:

1. При конструировании изделий используются простые геометрические формы, позволяющие применять высокопроизводительные методы производства. Предусмотрена удобная и надежная технологичная база в процессе обработки;
2. Конфигурация деталей и их материалы позволяют применять наиболее прогрессивные заготовки, сокращающие объем механической обработки (точное кокильное литье, литье под давлением, объемная штамповка и вытяжка, холодная штамповка различных видов и т.п.);
3. Обоснованы заданные требования к точности размеров и формы детали;
4. Использованы стандартизация и унификация деталей и их элементов;
5. Для достижения объема механической обработки предусмотрены допуски только по размерам посадочных поверхностей;
6. Предусмотрена возможность удобного подвода жесткого высокопроизводительного инструмента к зоне обработки детали;
7. Обеспечена достаточная жесткость детали.

Количественную оценку технологичности  конструкции детали производят по следующим  показателям:

 

1. По коэффициенту использования материала

 

= = 0,93;

 

 

2. Коэффициенту точности обработки детали

 

= ;

 

3. Коэффициенту шероховатости поверхности детали

 

= ;

 

4.  По жесткости детали

D _ср = ( 30*50 +30*250+28*5 +28*5+30*90+28*60 / 460 ) = 29,7 мм

<12;

 

5.  По оптимальной степени точности

 

K _mч = = = 1.

 

По сделанным расчетам можно сделать вывод, что деталь является достаточно технологичной, состоит из унифицированных элементов, можно применять стандартный режущий и мерительный инструмент, закреплять в стандартные приспособления. Использование материала приемлемо при использовании сортового проката в качестве заготовки.

1.3 Определение  типа производства

Тип производства – это  категория производства, определяемая по таким критериям как регулярность и объемы выпуска изделий, широта номенклатуры. Всего проводят деление  на три типа производства:

- единичное;

- серийное;

- массовое.

Единичное производство характеризуется  небольшим объемом выпуска однотипных изделий, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается.

Серийное производство характеризуется  изготовлением изделий периодически повторяющимся партиями (сериями). Серийное производство является основным типом  производства в машиностроении и  условно подразделяется на:

- крупносерийное;

- среднесерийное;

- мелкосерийное.

Массовое производство характеризуется  большим объемом выпускаемых  изделий, непрерывно изготовляемых  в течение продолжительного времени; на большинстве рабочих мест при  этом выполняется одна рабочая операция.

Так как масса заданной детали равна 2,5 кг при годовом объеме выпуска деталей 500 штук, можно сделать  вывод, что данный тип производства относится к мелкосерийному.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР ВИДА ЗАГОТОВКИ И УСТАНОВЛЕНИЕ ЕЁ РАЗМЕРА, ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА

 

При выборе метода изготовления заготовки основным требованием  является обеспечить свойства изготавливаемых  деталей в заданных условиях эксплуатации и обеспечения требуемых свойств  заготовки с учетом стоимости  заготовки в конкретных производственных условиях.

В качестве технических критериев  при выборе заготовки принимают  материал, конфигурацию детали, размер, массу, требуемую точность изготовления и т. д. В качестве экономического критерия принимают себестоимость  изготовления заготовки. Т. к. материал заготовки сталь (45Х) , то способом получения  заготовки может быть  горячая штамповка или прутки из проката .

Исходя из того, что перепады диаметров вала не значительные (Ø30мм и Ø28мм ) и годовой объем выпуска деталей 500 штук, то для изготовления вала выбрал горячекатаный прокат Ø32мм.

 

1.  Экономическое обоснование выбора заготовки

 

Для данной детали наиболее предпочтительным вариантом заготовки  является прокат сортовой по ГОСТ 2590-71. Это объясняется тем, что:

-имеем дело с малыми  перепадами между диаметрами  ступеней вала;

- вал является жестким;

Время получения заготовки  минимально по сравнению с другими  методами (поковки, объемной штамповки, литья);

КИМ проката и штамповки  отличается незначительно, а стоимость  штамповки в 2-3 раза больше стоимости  проката.

Для получения заготовок  был выбран горячекатанный прокат Ø32мм, который выпускается в двух разновидностях: четыре метра и шесть метров длинной. Для опредиления оптимальной  с экономической точки зрения длинны проката расчитал количество остатков от обоих типов прутков, идущих в отход, при длинне вала 464 мм.

L_отх=4000/464=8,62

L_отх=6000/464=12,93

Изходя из расчетов можно  сказать, что для уменьшения отходов  производства рационально выбрать  горячекатанный прокат длинной четыре метра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ И СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ОБРАБОТКИ 

 

Технологической базой называют поверхность, определяющую положение  детали или сборочной единицы  и средств измерения.

При выборе баз обработки  заготовки используется принцип  совмещения баз. Лучшие результаты достигаются  при совмещении измерительной и  конструкторской базы, т.е. поверхностей с помощью которых определяется положение детали в собранном  изделии.