Реферат: Разработка технологического процесса изготовления вала

МосковскийАвтомобильно-дорожный Институт

/>( Государственный ТехническийУниверситет)

Кафедра

Производстваи ремонта автомобилей и дорожных машин

Курсоваяработа на тему

Разработкатехнологического процесса изготовления вала

Выполнил: Седов А.А

Группа:4СТ

Проверил:Пащенко В.А.

МОСКВА2003

СОДЕРЖАНИЕ

1.Анализ исходных данных…………………………………………. 2

1.1.Анализ Материала………………………………………………… 2

2.Количественная оценка выпуска деталей……………………. 3

2.1.Количество изготавливаемых деталей в год………………. 3

2.2.Размер партии деталей …………………………………………. 3

3.Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления …. 3

3.1Расчет варианта получения заготовки – штамповки…… 4

3.2Расчет варианта получения заготовки – из проката……. 5

4.Выбор технологических баз. ……………………………………… 6

5.Составление технологического маршрута обработки. ……. 6

6.Разработка технологических операций. ………………………. 7

6.1.Токарная операция. №1. Черновое точение. ……………… 7

6.3.Точение проточки. ………………………………………………… 9

7.Определение норм времени на обработку. …………………… 10

7.1.Токарная операция. №1. Черновое точение. ……………… 10

7.2.Токарная операция. №3. Точение проточки. ……………… 10

8.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………… 11

Приложения

— Чертеж детали …………………………………………… 12

— Чертеж заготовки ………………………………………. 13

— Карта обработки детали ………………………………. 14

— Маршрутная карта ……………………………………… 17

1. Анализисходных данных

Данная деталь – вторичный вал, относится к группе цилиндрических изделий. Основноепредназначение вала – передавать крутящий момент. Данный вал ступенчато-переменногосечения ( имеет 4 ступени ), внутри сплошной. На третьей ступени вала находятсяшлицы прямоугольного профиля с центрированием по наружному диаметру. Допускполного радиального биения цилиндрической поверхности наружнего диаметра шлицев допускается не более 0,08 мм. Масса вала 3 кг.

Высокиетребования по точности предъявляются тем ступеням вала, которые соприкасаются сподшипниками (цапфам). Нагрузки, воспринимаемыми валом передаются черезопорные устройства – подшипники, устанавливаемыми на цапфах вала, на корпуса,рамы или станины машин. При серийном производстве заготовок валовполучают методом горячей штамповки.

1.1. АнализМатериала

Материалдетали-сталь 18Х2Н4ВА

Высококачественнаялегированная сталь

Содержит

0,18 % - улерода

2% — хрома

4% — никеля

1% -вольфрама

А– обозначает, что сталь высококачественная

2.Количественная оценка выпуска деталей

2.1.Количество изготавливаемых деталей в год.

Ткпроизводственная программа задана количеством деталей, необходимо заданнуюпрограмму увеличить только на процент брака.

Ni=m* Nm*( 1 + b/100) = 1 * 400 * ( 1 + 2/100 ) = 408 ([1], стр 5)

m- количество одноименных деталей на машине, m=1

Nm–количество изготавливаемых деталей в год , N=400шт

b= 2 % — процент возможного брака при обработке заготовок

2.2.Размер партии деталей

P= Ni*t / 253 * y= 408 * 6 / 253 * 1 = 10 шт. ( [1], стр 5 )

t=6, — Количество дней нахождения детали на складе

253– Число рабочих дней в году

y= 1, — Количество смен работы цеха

Наосновании таблицы №1 ( [1] стр 6 ) можно сделать вывод о типе производства – единичное( Масса детали или заготовки до 200 кг, Число изготавливаемых деталей до1000 )

3.Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления

Привыборе метода изготовления заготовки основным требованием является обеспечитьсвойства изготавливаемых деталей в заданных условиях эксплуатации и обеспечениятребуемых свойств заготовки с учетом стоимости заготовки в конкретныхпроизводственных условиях.

Вкачестве технических критериев при выборе заготовки принимают материал ( задан), конфигурацию детали, размер, массу, требуемую точность изготовления итд. Вкачестве экономического критерия принимают себестоимость изготовлениязаготовки. Т.к материал заготовки сталь (18Х2Н4ВА ), то способом получениязаготовки может быть Горячая штамповка ( [2] стр 138] или Пруткииз проката.

([1] стр 168 )

3.1Расчет первого варианта получения заготовки –

Горячейштамповки.

Определяем массу детали и массу заготовки

Gдет=S ср* L дет* g = 1520*250* 7,8 / 1000 = 3 кг

Dср= ( 30*20 +40*60+50*150 +30*20 / 20+60+150+20 ) = 44 мм

S ср = 3,14 * 44 2 / 4 = 1520 мм2 ; L дет = 20 + 60 + 150 + 20 = 250 мм

g — плотность стали, g =7,8 г/см3

Gзаг=Gдет/Kисп=3 / 0,75 = 4 кг

Kисп–коэффициент использования металла заготовки

Kисп=0,75 ( [1], стр 11 Таблица №2 )

Расчет Общей стоимости изготовления детали

Сдет= Сзаг + Собр – Сотх ( [1], стр 10 )

Сзаг — затраты на материал и изготовление заготовки

Собр – затраты на механическую обработку заготовки

Сотх — стоимость отходов при механической обработки

Собр = ( Gзаг– Gдет )*0,55 = ( 4 – 3 )* 0,55 = 0,55 руб ( [1], стр 10 )

Gзаг– масса заготовки, кг

Gдет–масса детали, кг

0,55–стоимость механической обработки 1 кг металла, руб ( [1], ст 10 )

Сотх = ( Gзаг– Gдет )*С*отх * 10 = ( 4 – 3 )* 99*10-3 * 10 = 0,99руб

С*отх– заготовительная цена 1 тонны стружки

С*отх= 99*10-3 руб за 1 кг стружки ( [1], стр 12 Таблица №3 )

Сзаг = Gзаг *Спр * 10 = 4 * 410*10-3 * 10 = 16,4 руб ( [1], стр 12 )

Спр– оптовая стоимость заготовки

Спр= 410*10-3 руб за тонну ( [1], стр 16 Таблица №6 )

Сдет= Сзаг + Собр – Сотх = 16,4 + 0,55 – 0,99 @16 рублей

3.2Расчет первого варианта получения заготовки – Из проката.

Определяем массу детали и массу заготовки

Gдет=3 кг

Gзаг=Gдет/Kисп=3 / 0,54 = 5,5 кг

Kисп–коэффициент использования металла заготовки

Kисп=0,54 ( [1],стр11 Таблица №2 )

Расчет Общей стоимости изготовления детали

Сдет= Сзаг + Собр – Сотх ([1], стр 10 )

Сзаг — затраты на материал и изготовление заготовки

Собр – затраты на механическую обработку заготовки

Сотх — стоимость отходов при механической обработки

Собр = ( Gзаг– Gдет )*0,55 = ( 5,5-3 )* 0,55 = 1,375 руб ( [1], стр 10 )

Gзаг– масса заготовки, кг

Gдет–масса детали, кг

0,55– стоимость механической обработки 1 кг металла, руб ( [1], стр 10)

Сотх = ( Gзаг– Gдет )*С*отх * 10 = ( 5,5 -3)* 99*10-3 * 10 = 2,475руб

С*отх– заготовительная цена 1 тонны стружки

С*отх= 99*10-3 руб за 1 кг стружки ( [1], стр 12 Таблица №3 )

Сзаг = Gзаг *Спр * 10 = 5,5 * 390*10-3 * 10 = 21,45 руб ( [1], стр12 )

Спр– оптовая стоимость заготовки

Спр= 390*10-3 руб за тонну ( [1], стр 16 Таблица №6 )

Сдет= Сзаг + Собр – Сотх = 21,45 + 1,375 — 2,475 @20 рублей

Изэкономических расчётов делаем вывод, что наиболее экономически целесообразнымявляется изготовление заготовки

методомГорячей штамповки.

Выбор технологических баз

Выбор технологических баз зависит от конструкций заготовки иготовой детали, от применяемого оборудования. За черновую базу берем наружнуюповерхность вращения. За чистовую базу принимаем центровыеотверстия и торец.

1 – Черновая база 2- Чистовая база

5.Составление технологического маршрута обработки

Схемамаршрута определяется в зависимости от конфигурации, размеров, массы, методовполучения заготовки. Последовательность схемы технологической обработкисоставляем, руководствуясь тем, что

005 Токарная

Обработкаторцов вала и центрирование детали

010 Токарная

015 Токарная

020 Фрезерование

Нарезаниешлицев

025 Шлифование

Шлифованиешлицев по внешнему диаметру

030 Контроль

Контрольдетали, ее соответствие рабочему чертежу, точности размеров, итд.

6.Разработкатехнологических операций

6.1.Токарнаяоперация. №1. Черновое точение.

Предварительныйвыбор оборудования. Учитывая требуемую точность и шероховатость поверхности иразмеры детали выбираем Токарно-Винторезный станок 16М63БФ101 ( мах диаметр обрабатываемойдетали 650 мм, наибольшая длина обрабатываемой поверхности 2800 мм, частотавращения шпинделя 12,5-1600 об/мин, мощность 11 кВт.

Инструмент

Резецпроходной прямой с пластинами из твердого сплава по

(ГОСТ18878-73) ( Т15К6) h=25 мм, B=15 мм, L=140 мм, R=1,0мм

Расчеты

А)Выбираем глубина резания для чернового точения, t= 2 мм

0,8– слой металла, оставленный на токарную операцию №2 (Чистовое)

Б)Подача, допускаемая твердостью пластин из твердого сплава резца при точениивысоколегированной стали выбираем S0= 0,5 ( мм/об )

В)Скорость резания находим по формуле

V= Kv * Сv/(Tm * tx*Sy)

Сv,x, y,m – коэффициенты для определенияскорости

m= 0,2; x = 0,15; y= 0,35; Cv = 350 ( табл 17 стр269)

Kv-Поправочный коэффициент

Kv= Kmv * Knv* Kuv = 0,8 * 1,0 * 1,0 =0,64

Kmv–учитывает влияние физико-механических свойств на Vрез

Kmv= Kг*( 750/Gв)Nv = 0,8

Knv= 0,8 учитывает влияние состояния поверхности заготовки на Vрез

Kuv=1,0 учитывает влияние инструментального материала

V= Kv * Сv/(Tm * t x * Sy) = 0,64 *350 /( 450,2 *20,15 * 0,50,35 ) =120 мм/мин

2)Сила резания

Pz= 10* Cp*tx * Sy*Vn * Kр

Kp=Kmp * Ky * Kфиp* Kyp * Krp

Kmp= (Gв /750 )Nv – учитывет качество обрабатываемого материала

Ky , Kфи, Kn, Kp– учитываютпараметры режущей части инструмента

Kp= 0,85; Nv = 0,75; Kфиp= 1,0; Kyp = 1,0; Kmp = 0,85

Cp= 300; x=1,0 ; y=0,75; n=-0,15 (табл 22 стр 273)

Pz= 10* 300* 21 *0,50,75 * 120-0.15*0,85 = 1740 H

3)Мощность резания

N=Pz * V/ 1020 *60 = 1740*120 /1020*60 = 3,41 кВт

6.3.Точениепроточки. ( Черновое точение )

Проводимтехнологическую оптимизацию размеров данной детали. Изменяем ширину проточки с2 мм до 3 мм, из за отсутствия в цеху отрезного резца, который мог быобеспечить данный размер ( 2мм ).

Выбираем Токарно-Винторезный станок 16М63БФ101 ( мах диаметр обрабатываемой детали 650мм, наибольшая длина обрабатываемой поверхности 2800 мм, частота вращенияшпинделя 12,5-1600 об/мин, мощность 11 кВт

Инструмент

Резецотрезной из твердого сплава по (ГОСТ 18884-73)

h=16мм, B= 10 мм, L=100мм; D= 30 мм ; l=3 мм

Расчеты

А)Выбираем глубина резания t= 1,8 мм

Б)Подача, допускаемая твердостью пластин из твердого сплава резца при точениивысоколегированной стали выбираем при t= 1,8 мм

Sверт= 0,12 ( мм/об ); Sгор= 0 ( мм/об )

В)Скорость резания находим по формуле

V= Kv * Сv/(Tm*Sy)

Сv,x, y,m – коэффициенты для определенияскорости

m= 0,2; y = 0,8; Cv= 47 ( табл 17 стр 269 Отрезание )

Kv-Поправочный коэффициент

Kv= Kmv * Knv* Kuv = 0,8 * 0,8* 1,0 = 0,64

Kmv–учитывает влияние физико-механических свойств на Vрез

Kmv= Kг* ( 750/Gв)Nv= 0,8

Knv= 0,8 учитывает влияние состояния поверхности заготовки на Vрез

Kuv=1,0 учитывает влияние инструментального материала

V= Kv * Сv/(Tm * Sy)= 0,64 *47 * ( 450,2 * 0,120,8 ) = 79 мм/мин([2] 268)

2)Сила резания

P= 10* Cp*tx * Sy*Vn * Kр ; Kp= Kmp*Ky * Kфиp* Kyp * Krp

Kmp= (Gв /750 )Nv – учитывет качество обрабатываемого материала

Ky , Kфи, Kn, Kp– учитываютпараметры режущей части инструмента

Kp= 0,85; Nv = 0,75; Kфиp= 1,0; Kyp = 1,0; Kmp = 0,85

Cp= 408; x=0,72 ; y=0,8; n=0 (табл 22 стр 273)

Pz= 10* 408* 1,80,72*0,10,8 * 1110* 0,85= 840 H

Px= 10* 173* 1,80,73*0,120,67 * 950*0,85 = 603H

3)Мощность резания

Nz=P * V/ 1020 *60 = 840*111 /1020*60 = 1,7 кВт

Nx=P * V/ 1020 *60 = 603 * 95 /1020*60 = 1,01 кВт

7.Определение норм времени на обработку.

7.1.Токарнаяоперация. №1. Черновое точение.

Тшт.кал = t0* ( 1+ (K2+K3)/K1)) ( [1] стр 23 )

K1,K2,K3-коэффициенты, учитывающие в % затраты на основное, вспомогательное время ивремя на прочие затраты ( [1] стр 24 табл 7)

K1=40; K2=30; K3=25

t0– основное время, t0= i* L/S*n= 1* 25 / 0,5*1303 = 0,039 мин

n=1000*V/3,14*D= 1000* 120/3,14*30 = 1303 об/мин

I– число проходов инструмента, I=1

L-длина обрабатываемой поверхности, L= l + lпер+ lвр

L=20 + 1,5 + 2 + 1,5* = 25 мм (* [3] стр 153 Таблица П11.6)

Тшт.кал = t* ( 1+ (K2+K3)/K1)) = 0,039* (1 +55/50) = 0,10 мин

7.2.Токарнаяоперация. №1. Чистовое точение.

Тшт.кал = t0* ( 1+ (K2+K3)/K1)) ( [1] стр 23 )

K1,K2,K3-коэффициенты, учитывающие в % затраты на основное, вспомогательное время ивремя на прочие затраты

([1] стр 24 табл 7)

K1=40; K2=30; K3=25

t0– основное время,

t0= i* L /S*n = 2 * 23/ 0,2 * 1592 = 0, 15 мин ( [1] стр23 )

n=1000 * V/3,14 * D= 1000 * 150/ 3,14 * 30 = 1592об/мин

I–число проходов инструмента, I=2

L-длина обрабатываемой поверхности, L= l + lпер+ lвр

L=20 + 1,0 + 0,5 + 1,5* = 23 мм (* [3] стр 153 Таблица П11.6)

Тшт.кал = t* ( 1+ (K2+K3)/K1)) = 0,15* (1 +55/50) = 0,37 мин

7.3.Токарнаяоперация. №3. Точение проточки.

K1=40; K2=30; K3=25 ( стр 24 табл 7 [1] )

t0– основное время , t0= i* L/S*n= 1* 4,5/ 0,1 * 636 = 0,1 мин

L-длина обр поверхности, L= l + lпер+ lвр =2,5 + 0 + 2 = 4,5 мм

Тшт.кал = t* ( 1+ (K2+K3)/K1)) = 0, 1 * (1 + 55/40)= 0,24 мин

Технологическийпроцесс

1. Операция № 1.Токарная

1.1.Токарная№1.1.

Цель - Точить торец ( поверхность № 12 ) и сверлить центровочное отверстие