Технология Машиностроения

Введение

Для разработки дипломного проекта предложена тема: «Усовершенствование операций обработки вала». Эта деталь входит в узел электродвигателя. Она изготовлена в условиях серийного производства.

Вал применяется в электродвигателях  и входит в конструкцию ротора. Он служит для передачи крутящего  момента и вращательного движения.

В основу работы любой электрической  машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части - статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части - ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Вал изготовлен из стали 30Х13, с содержанием  углерода 0,26-0,35

(Сталь ГОСТ 5632-72).

Мною проведен анализ технологичности  детали, для того чтобы рассмотреть  возможность обработки ее на высокопроизводительных станках.

По количественному методу, который  включает в себя точность, шероховатость  и унификацию, деталь технологична по всем показателям.

По качественному методу деталь технологична. Конструкция детали обеспечивает удобство подвода режущего инструмента  и контроля обрабатываемых поверхностей, возможность установки нескольких инструментов.

Оборудование расположено по порядку тех. процесса.

Технологический процесс разработан в условиях серийного производства.

Заготовка изготовлена методом  сортового проката.

 

Мною разработан технологический  процесс изготовления этой детали.

Проведя анализ оценки, базового варианта технологического процесса изготовления моей детали, я внес следующие изменения: на 005 операции производимой на фрезерно-отрезном станке 8В66 подрезались торцы, а на 010 операции на центровальном станке МН2911 центровались отверстия, т.е. создавались  чистовые базы что не технологично , т.к. высока вероятность погрешности  базирования, тут два раза закрепляется за черновую базу, что недопустимо. Я предложил заменить эти два  станка на один фрезерно-центровальный  станок МР-78. Так же заменил токарные станки 1К62 на 16К20Ф3 с числовым программным управлением, Произошло сокращение рабочих мест.

Для изготовления моей детали используются следующие операции:

Таблица 1 - Проектный вариант изготовления детали

Операция	Станок
000 Заготовительная	-
005 Фрезерно-центровальная	МР-78
010 Токарная	16К20Ф3
015 Фрезерная	6Р11
020 Термическая обработка	-
025 Шлифовальная	3М151Ф2
030 Контрольный стол	-

 

1 Технологическая часть

1.1 Назначение и характеристика  детали.

 

Вал применяется в электродвигателях  и входит в конструкцию ротора. Он служит для передачи крутящего  момента и вращательного движения. Конструкция детали:ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления.

Рисунок 1-Эскиз электродвигателя

 

Вал изготавливается методом проката  из улучшаемой конструкционной легированной стали 30Х13. Данная сталь применяется  для изготовления режущего, мерительного инструмента, пружин, деталей внутренних устройств аппаратов и других различных деталей, работающих на износ  в слабоагрессивных средах при температуре  до 450ºС. Эту сталь закаливают при  температуре от 1000 до 1050ºС в масле  и отпускают при 180-200ºС. После  такого отпуска она сохраняет  мартенситную структуру, высокую твердость  и достаточную устойчивость против коррозии в атмосфере, ряде слабых растворов  кислот, солей и щелочей. Хром, как  легирующий элемент, способствует увеличению прочности стали, сообщает ей хорошую  сопротивляемость износу, а с увеличением  содержания углерода - высокую твердость.

Химический состав и физика- механические свойства исходного материала.

 

Таблица 1 – Химический состав материала  поГОСТ   5632 - 72 

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Cu
0,26-0,35	до 0,8	до 0,8	до 0,6	до 0,025	до 0,3	12 - 14	до 0,2	до 0,3

 

Таблица 2 - Температура критических точек материала 30Х13

Ас1	Ас3	Ar3	Ar1	Mn
810	860	660	710	240

 

Таблица 3 - Ударная вязкость прутков  сечением 25 мм KCU, Дж/см²

Температура, оС
+20	-20	-50
63	52	45

 

 

1.2 Технологичность детали

 

Технологичность – это совокупность свойств конструкции и изделий, определять ее приспособляемость к  достижению оптимальных затрат при  производстве , эксплуатации и ремонте  для заданных показателей качества, объемов выпуска и условий  выполнения работ.

Качественная оценка технологичности

Для рассмотрения дана деталь:данный вал имеет пять ступеней различных  диаметров и длины. На ступени  диаметром 13 мм имеется шпоночный паз, куда вставляется шпонка, в торцах - центровые отверстия для установки детали в процессе обработки. На ступенях диаметром 17 мм имеются две канавки для выхода инструмента.

Общая шероховатость детали, за исключением  перечисленных отверстий не высокая, поэтому допускается обработка  поверхности за один проход. Эту  деталь можно изготовить на многорезцовых  и гидрокопировальных станках, многошпиндельных горизонтальных станках с ЧПУ. Труднообрабатываемых поверхностей детали на поверхности нет.

 

Вывод: геометрическая форма и размеры  детали обеспечивают жесткость и  устойчивость к деформации при механической обработке, что способствует применению высокопроизводительных методов обработки. Деталь имеет хорошие базовые поверхности для первоначальной обработки. В результате этой оценки приходим к выводу, что по качественным показателям деталь технологична.

 

Таблица 4 - Количественный метод определения технологичности

Размер детали	Квалитет	Шероховатость	Количество поверхностей	Унификация
Ø10	k6	0,8	1	-
Ø13	h7	1	1	-
Ø16	k6	0,8	2	-
Ø17	h14	0,8	2	-
Ø25	h14	1	1	-
L=2	h14	1	2	-
L=13	h14	0,8	1	-
L=17	k6	0,8	1	-
L=18				-
L=25	h14	1	1	-
L=35	h14	0,8	1	-
L=245	h14	1	1	-
L=335	h14	1	1	-
Отв.центр ГОСТ 14034-74		10	2	+
0,5х45		1	4	+
1х45		1	2	+

 

Определить уровень унификации

 

К_у=Q_y/Q,     (1)

 

где Q_y- количество Унифицированных поверхностей детали

Q- общее количество поверхностей детали

Q_y=3

Q=16

К_у=3/16=0,1875

 

K_y = 0,1875 менее 0,6 деталь технологична

 

Коэфицент точности обработки

К_т=1-1/А_ср

(2)

где А_ср- средний квалитет точности

n- число деталей соответствующей точности

 

А_ср=(6+7+6+14+14+14+14++14+14+14+14)/16=8,56

 

По условию К_ср ˃0,8

Деталь технологична

Коэффициент шероховатости

К_ш=1/Б_ср     (3)

 

где Б_ср- средняя шероховатость по параметру R_a

Б_ср=0,8

К_ш= 1/3,07=0,32

По условию К_ш<0,8

Деталь технологична

 

Вывод: по всем показателям деталь считается технологичной.

 

1.3 Обоснование метода получения   заготовки

 

В данной работе рассмотрена деталь (Вал электродвигателя). Данная деталь изготовлена из материала: Сталь 30Х13.

 

Размеры заготовки прокат:

1.3.1 Расчет длины заготовки прокат

 

Lз.п. = Lдет.+2Zmin,    (4)

 

где 2Zmin=4мм - припуск на обработку торцов         

Lдет. = 335 мм - длина детали,

 

Lз.п. = 335+4=339 мм

 

1.3.2 Расчет диаметра заготовки

 

Dз.п. = Dд.max+2Zmin,    (5)

 

где Dд.max = 25 - максимальный диаметр детали по чертежу,

2Zmin=11 мм - припуск на обработку  цилиндрической поверхности

 

Dз.п. = 25+11=36 мм

 

Сравниваем расчетный диаметр  с имеющемся в ГОСТ 2590-2006. Данный расчетный диаметр соответствует имеющемуся в ГОСТ диаметру 36мм.

 

Рисунок 2 -Эскиз заготовки прокат

 

Масса заготовки прокат

 

Gз.п.=Vз.п.∙ρ=,    (6)

 

где ρ=7,85 г/см³ - плотность стали.

 

Gз.п.=(3,14·36²∙337·7,85)/4=2,2 кг

 

Масса детали.

Gдет.=Vдет.∙ρ

Vд.1=(π∙Dд.1²∙l1)/4=3,14·1²∙1,7/4=1,3 см³

Vд.2=3,14∙1,3²∙2,5/4=3,3 см³

Vд.3=3,14∙1,7²∙3,5/4=8 см³

Vд.4=3,14·2,5²·24,5/4=120,2 см³