РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ВАЛ В УСЛОВИЯХ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Цель работы: Научиться определять составляющие для расчета припусков при разработке заготовки, выполнять расчет заготовки и разрабатывать маршрут обработки заготовки.

Таблица 1- Расчетные данные

Вариант	Размеры детали	Материал детали ГОСТ 1050 или ГОСТ 4543	Годовой объем выпуска деталей, шт
D1	D2	L1	L2	L
						Сталь 40Х

Масса детали

V₁₌ см³

V₂₌ =769.690см³

V=2V₁+V₂ =2· 169.64+769.690=1108.982

ρ = 7.85г/см³

m= V·ρ = 1108.982·7.85=8705.508=8.7кг

Решение

1. Анализ изготавливаемого изделия

Деталь – вал, относится к группе цилиндрических изделий. Основное предназначение вала – передавать крутящий момент. Данный вал ступенчато-переменного сечения (имеет 3 ступени) и изготавливается из конструкционной среднеуглеродистой стали. Рабочие поверхности вала подвергают закалке.

Вал жесткий (отношение длины к диаметру до 12).

 

Материалы для изготовления вала – сталь 40Х ГОСТ 1050.

2. Анализ технологичности детали

Анализ рабочего чертежа детали вал позволяет сделать следующие заключения:

– основными конструкторскими базами является ось детали и торец, от которых заданы размеры;

– двустороннее расположение ступеней с равномерным перепадом диаметров не затрудняет процесс обработки. Изделие технологично.

3. Анализ материала детали:

Материал детали – Сталь 40Х ГОСТ 1050

Таблица 2– Химический состав материала

Марка стали	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
ГОСТ 1050	0, 42 - 0, 45	0, 17 - 0, 37	0, 5 - 0, 8	до 0, 25	до 0, 04	до 0, 035	до 0, 25	до 0, 25	до 0, 08

Таблица 3– Механические свойства материала

Режим термообработки	Твердость, НВ	Временное сопротивление разрыву, σ в, Мпа	Отно-ситель- ное удли-нение, δ, %	Ударная вязкость, α н, Дж/см2	Предел теку-чести, σ т, МПа
Операция	Т, °С	Охлаждаемая среда
Закалка	840-	Вода или масло
Отпуск		на воздухе

Таблица 4 – Технологические свойства материала

Свариваемость:	удовлетворительная
Интервал температур ковки, оС	800-1250
Пластичность при холодной обработке	удовлетворительная
Обрабатываемость резанием	высокая
Обработка давлением	удовлетворительная

4. Определение типа производства

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска 13000 штук и массу детали 8.7 кг и по табл. 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 – производство серийное.

5. Выбор способа получения заготовки

В серийном производстве заготовки для деталей вал получают из сортового круглого проката нормальной точности или штамповкой.

Для окончательного выбора заготовки производят технико-экономичес­кий расчет двух и более выбранных вариантов.

5.1 Назначение припусков и допусков на заготовку из проката для изготовления ступенчатого вала по рис. 1

За основу расчета промежуточных припусков принимается наружный максимальный диаметр детали D₂=D_max=70f7. Из табл. 18 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 или по рис. 2 по размеру 70f7 – отклонения ( ) L=320мм. Согласно точности f7 и шероховатости Ra1, 6 поверхности Ø 70 обрабатываемой детали определяются промежуточные припус­ки по табл. 5 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. При точении черновом припуск на обработку составляет 4, 5 мм, при точении чистовом припуск 2 мм, на шлифовальную однократную обработку 0, 5 мм.

5.1.1 Расчет размера заготовки прокат

77 допуск =1, 6

По расчетным данным выбирается необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590 (табл. 6) ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Диаметр проката 78 ( ) сталь 40 ГОСТ 1050:

.

Нормальная длина проката стали обыкновенного качества при диаметре 53 … 110 мм 4…7 м.

 

5.1.2 Припуски на подрезку торцовых поверхностей заготовки (Ø 70 мм, длина 320 мм) 1, 2 мм на сторону по табл. 7 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Припуск на обработку двух торцовых поверхностей заготов­ки равен 2, 4 мм.

5.1.3 Общая длина заготовки

,

где L_д – номинальная длина детали по рабочему чертежу, мм;

Z_т – припуск на подрезку торцовой поверхности, на сторону, мм.

5.1.4 Предельные отклонения на длину заготовки устанавливаются по справочным таблицам (табл. 19 ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

При разрезке проката на ножницах точность резки 17-ый квалитет, Исходя из предельных отклонений 17-го квалитета ± 2, 85 мм (для размера 324, 4 мм) максимальная длина заготовки 324, 4 + 2, 6 = 327, 25 мм (L_з.max = 327, 25 мм= 32, 725см).

5.1.5 Объем заготовки определяется по плюсовым допускам

где – длина проката (заготовки) с плюсовым допуском, см;

D_з.п. – диаметр заготовки по плюсовому допуску, см.

D_з.п.=D+верх.откл.=78+0, 5=78, 5мм=7, 85см

5.1.6 Масса заготовки прокат

G_з=γ ·V_з=7.85·1585=12.4кг

5.1.7 Выбор оптимальной длины проката

5.1.7.1 Потери на зажим заготовки l_зажпринимаются равными 80 мм.

5.1.7.2 Длина торцового обрезка проката (заготовка отрезается на ножницах):

l_об = 0.5·78=39мм, где d=78

5.1.7.3 Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандарту

1) Из проката длиною 4 м

 

 

X₂= (1)

(400-39-80)/324.4=11.969

Получаем 11 заготовок из данной длинны проката

5.1.7.4 Остаток длины (некратность) в зависимости от принятой длины проката

1) Из проката длиною 4 м:

L_нк4 = L_пр – l_об – l_заж – (L_{з max} · x₄) (2)

4000-39-80-(324.4·11)=312, 4 мм.

В процентах:

П_нк4 = (L_нк4 ^. 100) /L_пр (3)

(312, 4·100)/4000=7, 81 %.

2) Из проката длиною 7 м:

L_нк7 = 7000 -39-80-(324, 4·21)=68, 8 мм

В процентах:

П_нк7 = (68, 8 ^. 100) / 7000 = 0, 982 %.

Вывод: Из расчетов на некратность следует, что прокат длиною 7 м для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиною 4 м.

5.1.8 Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составят:

П_заж = (l_заж ^. 100) L_пр (4)

(80 ^. 100) / 7000 = 1, 1 %.

5.1.9 Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составят:

П_о.т = (l_об ^. 100) / L_пр (5)

(39 ^. 100) / 7000 = 0, 55 %.

5.1.10 Общие потери (%) к длине выбранного проката:

П_п.о. = П_н.к. + П_от + П_заж

0, 982+0, 55+1, 1 = 2, 632 %.

 

5.1.11 Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь:

G_з.пр. = G_з (100 + П_п.о.) / 100 (6)

12, 4(100+2, 632)/100=12, 7 кг.

5.1.12 Коэффициент использования материала:

К_и.м = G_Д / G_з.п.. (7)

8, 7/12, 7=0, 685

5.1.13 Стоимость заготовки из проката:

С_зп= С_м·G_зп- (8)

С_зп=13900·12, 4-((12, 4-8, 7)3000)/1000=161, 26 руб.

5.2 Пример назначения припусков и допусков на штампованную заготовку для изготовления ступенчатого вала по рис. 1.

Штамповочное оборудование: горизонтально-ковочная машина ГКМ.

Число переходов 2.

Нагрев заготовок индукционный.

5.2.1 Исходные данные детали

Материал – сталь 40Х (по ГОСТ 1050: 0, 4 % С; ≈ 1%Cr остальное примеси Масса детали 8, 7 кг.

5.2.2 Исходные данные для расчета

1) Масса поковки (расчетная) 14, 04 кг [расчетный коэффициент К_р = 1, 3 (табл. 12 ПРИЛОЖЕНИЕ 2)]; 8, 7 ^. 1, 3 = 11, 31 кг.

2) Класс точности Т4 (см. табл. 9 ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

3) Группа стали М2. Средняя массовая доля углерода в стали 0, 4 %.

4) Степень сложности С1 (табл. 10 ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

Степень сложности поковок, получаемых на горизонтально-ковочных машинах, допускается определять в зависимости от числа переходов: С1 – не более чем при двух переходах.

5) Определение исходного индекса.

 

Чис­ленную величину исходного индекса (ИН) определяем по формуле:

ИH = NI + (MS – 1) + (ST – 1) + 2(KT – 1) (9)

где NI = 7 (принимается по табл. 11 ПРИЛОЖЕНИЕ 2); группа стали MS = 2 для М2; степень сложности поковки ST = 1 для CI; класс точности КТ = 4 для Т4).

7 + (2 – 1) + (1 – 1) + 2(4 – 1) = 14

Исходный индекс 14.

5.2.3 Назначение припусков на механическую обработку

Основные припуски на размеры назначаются на одну сторону номи­нального размера детали по табл. 13 ПРИЛОЖЕНИЕ 2, мм:

2, 2 мм - диаметр 60 мм и шероховатость поверхности 0, 8;

2, 2 мм - диаметр 70 мм и шероховатость поверхности 1, 6;

1, 7 мм - толщина 60 мм и шероховатость поверхности 12, 5;

2, 0 мм - толщина 200 мм и шероховатость поверхности 12, 5;

2, 0 мм - толщина 260 мм и шероховатость поверхности 12, 5;

2, 0 мм - толщина 260 мм и шероховатость поверхности 12, 5.

5.2.4 Размеры поковки, мм:

диаметр 60 + 2, 2 ^. 2 = 64, 4;

диаметр 70 + 2, 2 ^. 2 = 74, 0;

толщина 60 + 1, 7 = 61, 7;

толщина 200 + 2· 2 = 204;

толщина 260 + 2 ^. 2 = 264.

5.2.5 Допускаемые отклонения размеров заготовки (по табл. 14 ПРИЛОЖЕНИЕ 2), мм:

диаметр 64, 4 (+ 1, 8; – 1, 0);

диаметр 74 (+ 1, 8; – 1, 0);

толщина 61, 7 (+ 1, 8; – 1, 0);

толщина 204, 8 (+ 2, 7; – 1, 2);

толщина 254, 8 (+ 2, 7; – 1, 2).

5.2.6 Эскиз (чертеж) на штампованную заготовку с техническими требованиями на изготовление.

Рисунок 1 – Вал

1. Степень сложности заготовки С1.

2. Группа стали M2.

3. Класс точности Т4.

4. Исходный индекс 14.

5. Штамповочные уклоны 5°.

Эскиз (чертеж) поковки должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки поковки, и выполняется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. В основной надписи чертежа под наименованием детали пишут «Поковка штампованная».

Для выполнения эскиза (чертежа) поковки используют эскиз (чертеж) детали или его копию. Положение заготовки на эскизе (чертеже) должно соответствовать ее положению в процессе штамповки. Изображение детали на эскизе (чертеже) выполняется тонкими линиями.

При вычерчивании поковки учитываются припуски на механическую обработку и кузнечные напуски (штамповочные уклоны, внутренние радиусы закруглений, перемычки отверстий и др.) с указанием их размеров.

5.2.7 Определение массы штампованной заготовки выполняется по формуле:

 

G_з.ш. = V_з.ш. ^. γ (10)

Для определения объема заготовки штампованной V_з.ш. рекомендуется

условно разбивать фигуру заготовки на отдельные простые элементы и проставить на них размеры с учетом плюсовых допусков (рис. 3).

Сумма элементар­ных объемов составит общий объем заготовки. Принимая во внимание все потери материала (угар, облой, некратность, на отрезку и т.д.), в зависимости от метода получения заготовки определяют норму расхода материала на проектируемую деталь.

1) Объем отдельных элементов заготовки: V₁, V₂ и V₃. Объем V₁= V₃.

Масса детали

V₁₌ см³

V₂₌ =769.690см³

2) Общий объемштампованной заготовки:

V_зш=2V₁+V₂ =2· 169.64+769.690=1108.982

3) Масса заготовки штампованной

G_з.ш. = γ ^. V_ш.з

7, 85 ^. 1108, 982 = 8705, 5087г =8, 705 кг.

5.2.8 Неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объемной штамповке принимаются равными 10 %.

Расход материала на поковку с учетом технологических потерь П_т:

G_зп= (11)

(8, 705(100+10))/100=9, 575 кг

5.2.9 Коэффициент использования материала на заготовку штампованную

К _им= (12)

 

5.2.10 Стоимость заготовки штампованной

С_отх =3000

С _зш=(С_м·G_зп)-(G_з.пок -G_д )·С_отх (13)

(35300·9, 575)-(9, 575-8, 7)·3000/1000 = 1011 руб.

6. Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки

G_м =(G_з.п – G_з.пок)·N (14)

(12, 4-9, 575)·13000=36790 кг

7. Экономический эффект выбранного вида изготовления заготовки

Э = (С_зш –С_зп)·N (15)

(1011-161.26)·13000=11046620 руб

Вывод: Технико-экономические расчеты показывают, что заготовка полученная методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине, более экономична по использованию материала, чем заготовка из проката, однако себестоимость штампованной заготовки больше, поэтому принимается заготовка из горячекатаного круглого проката обычной точности.

8. Разработка маршрута обработки

Каждому методу обработки соответствуют достижимые точность получаемого размера и шероховатость поверхности, поэтому окончательная обработка поверхности подсказывается рабочим чертежом детали.

8.1 Технологический маршрут механической обработки разработан для поверхностей детали Ø 80 и Ø 70 f7 с точностью обработки 7-го квалитета и

шероховатостью Ra 1, 6 и Ra 0, 8, с учетом рекомендаций табл. 3 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Заготовка – прокат.

8.2 Маршрут обработки:

005 Токарная черновая.

010 Токарная черновая.

015 Токарная чистовая.

 

020 Токарная чистовая.

025 Контрольная.

030 Термическая НRC 41...45.

035 Шлифовальная однократная (черновая).

040 Шлифовальная однократная (черновая).

045 Контрольная.

8.3 Технологическая схема изготовления детали вал (табл. 4 ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

Номер операции	Наименование и краткое содержание операции, технологические базы	Оборудование
	Фрезерно-центровальная Фрезерование торцов вала и сверление центровых отверстий с двух сторон. Технологическая база - наружные поверхности двух шеек	Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-77, МР–73, МР–73
	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с одной стороны и подрезание торцовых поверхностей ступеней вала. Технологическая база - центровые отверстия вала	Токарный многорезцовый полуавтомат 1А730, токарно-винторезный станок 16К20 ГОСТ 18097
	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с другой стороны, а также подрезка обрабатываемых шеек вала. Технологическая база - центровые отверстия вала	То же
	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала под шлифование и окончательная подрезка торцов ступеней вала (если отдельные торцы ступеней подлежат шлифовке, необходимо оставить припуск под шлифовку). Технологическая база - центровые отверстия вала	Токарный многорезцовый полуавтомат 1А730 или токарный многошпиндельный автомат 1Б240-6К
	Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с припуском под шлифование и окончательная подрезка торцов ступеней вала с другой стороны. Технологическая база - центровые отверстия вала	То же
	Контроль промежуточный	Контрольный стол
	Термическая обработка HRC 41…45	Печь
	Шлифовальная Предварительное шлифование шеек вала в зависимости от требований чертежа по качеству поверхностей и точности обработки. Технологическая база - центровые отверстия вала	Станок кругло-шлифовальный 3М150А, 3М153 ГОСТ 11654
	Шлифовальная Окончательное шлифование поверхностей шеек вала согласно размерам по рабочему чертежу и шероховатостей поверхностей.. Технологическая база - центровые отверстия вала	То же
	Моечная	Машина моечная
	Контроль окончательный	Контрольный стол

9. Технологическое оснащение

К средствам технологического оснащения изготовления детали относят: станки; оборудование (прессовое, тер­мическое и др.); технологическую оснастку; режущие и вспомога­тельные инструменты (в том числе измерительные).

9.1 Оборудование для механической обработки деталей класса вал в серийном производстве (табл. 4 ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

9.2 Режущие и вспомога­тельные инструменты (в том числе измерительные).для операции токарной обработки ступенчатого вала в серийном производстве – из текста методических указаний..

9.2.1 Приспособления – из текста методических указаний.

9.2.2 Инструменты для точения – из текста методических указаний.

9.2.3 Инструменты для контроля размера диаметра и шероховатости – из текста методических указаний.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы произведено проектирование трех технологических процессов изготовления заготовок и технологического процесса обработки заготовки, а именно:

1) Разработка технологического процесса изготовления литой заготовки.

2) Разработка технологического процесса изготовления заготовки

листвой штамповкой.

3) Разработка технологического процесса изготовления заготовки сваркой.

4) Разработка технологического процесса обработки заготовки

В ходе проектирования получены умения и навыки решения практических задач, оформления текстовых документов, схем, чертежей деталей.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. 6-е изд., испр. и доп. / А.М. Даль-ский, Т. М. Барсукова, А. Ф. Вязов и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 592 с.

2. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. / А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. / Под общ. ред. А.С. Зубченко. – М.: Машиностроение, 2003. - 784с.: ил.

3. Тарасова Т.С. «Разработка технологического процесса механической обработки детали вал в условиях серийного производства» Методические указания к выполнению ОргСРС. Приложения. [Электронный ресурс]: методическое указание / Т.С. Тарасова//Сборник «Методические указания» Выпуск 2. - Электрон. текстовые дан.(1 файл: 1, 28МБ) - Волжский: ВПИ (филиал) ВолгГТУ, 2013. – Систем. требования: Windows 95 и выше; ПК с процессором 486 +; CD-ROM.

4. Тарасова, Т.С. Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении» [Электронный ресурс]: методические указания / Т.С. Тарасова// Сборник «Методические указания» Выпуск 2. – Электрон. текстовые дан. (1файл: 7824 Kb). – Волгоград: ВПИ (филиал) ВолгГТУ, 2011. – систем. требования: Windows 95 и выше; ПК с процессором 486+; CD-ROM.

5. Тарасова, Т.С. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология конструкционных материалов» [Элек-тронный ресурс]: методические указания / Т.С. Тарасова// Сборник «Методические указания» Выпуск 2. – Электрон. текстовые дан. (1файл: 352 Kb). – Волгоград: ВПИ (филиал) ВолгГТУ, 2013. – систем. требования: Windows 95 и выше; ПК с процессором 486+; CD-ROM.

 

 

Контрольные вопросы

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B передачи выходного вала компоненты
2. I Международный фестиваль-конкурс
3. I. ПРИЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ
4. I. СИСТЕТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
5. II Международный фестиваль науки 20.17
6. II. Выполнение выпускной квалификационной работы
7. III. Перечень вопросов для проведения проверки знаний кандидатов на получение свидетельства коммерческого пилота с внесением квалификационной отметки о виде воздушного судна - самолет
8. III.5. Анализ урока с учетом закономерностей процесса мышления
9. IV Найдите в правой колонке русские эквиваленты английских слов и словосочетаний.
10. IV. Критерии оценки выпускных квалификационных работ
11. IX МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФЕСТИВАЛЬ-КОНКУРС
12. V Всероссийский конкурс –фестиваль