Технология

Разработка технологического процесса изготовления вала


Московский Автомобильно-дорожный Институт
                 ( Государственный Технический Университет)



                                   Кафедра
             Производства и ремонта автомобилей и дорожных машин


                           Курсовая работа на тему
           Разработка технологического процесса изготовления вала


                                                        Выполнил : Седов А.А
                                                                 Группа: 4СТ
                                                      Проверил: Пащенко В.А.


                                 МОСКВА 2003

                                 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
3.1 Расчет варианта получения заготовки –  штамповки…… 4
3.2 Расчет  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. Анализ исходных данных

   Данная  деталь – вторичный вал ,  относится к группе цилиндрических
   изделий . Основное предназначение вала – передавать крутящий момент.
   Данный вал  ступенчато-переменного сечения  ( имеет 4 ступени ), внутри
   сплошной . На третьей ступени вала  находятся шлицы прямоугольного
   профиля  с центрированием по наружному диаметру. Допуск полного
   радиального биения цилиндрической поверхности наружнего диаметра  шлицев
   допускается не более 0,08 мм. Масса вала 3  кг.
       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. При серийном
   производстве заготовок валов получают методом горячей штамповки.


     1. Анализ Материала

   Материал детали - сталь 18Х2Н4ВА
   Высококачественная легированная 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.

   Тк производственная программа задана количеством деталей, необходимо
   заданную программу увеличить только на процент брака.
   Ni = m* Nm* ( 1 + ?/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=400 шт
   ? = 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

      На основании таблицы №1 ( [1] стр 6  )  можно  сделать  вывод  о  типе
производства – единичное ( Масса детали  или  заготовки  до  200  кг,  Число
изготавливаемых деталей до 1000 )

   3. Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления
   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
   ( задан ), конфигурацию детали, размер , массу, требуемую точность
   изготовления итд. В качестве экономического критерия принимают
   себестоимость изготовления заготовки. Т.к материал заготовки сталь
   (18Х2Н4ВА ) , то способом получения заготовки может быть   Горячая
   штамповка ( [2] стр 138] или Прутки из проката .
   ( [1] стр 168 )
   3.1 Расчет первого варианта получения заготовки –
   Горячей штамповки.

   1. Определяем массу детали и массу заготовки

   Gдет = S ср * L дет * ? = 1520*250* 7,8 / 1000 =   3  кг
   D ср = ( 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
   ? - плотность стали , ? =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 )

   2. Расчет Общей стоимости изготовления детали
   Сдет = Сзаг  +  С обр – Сотх      ( [1], стр 10 )
   Сзаг  - затраты на материал и изготовление заготовки
   С обр – затраты на механическую обработку заготовки
   Сотх  - стоимость отходов при механической обработки

   С обр = ( 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 = 0,99 руб

   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  +  С обр – Сотх = 16,4 + 0,55 – 0,99  ” 16 рублей
   3.2 Расчет первого варианта получения заготовки – Из проката.

   1. 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], стр 11 Таблица №2 )

   2. Расчет Общей стоимости изготовления детали
   Сдет = Сзаг  +  С обр – Сотх         ( [1], стр 10 )
   Сзаг  - затраты на материал и изготовление заготовки
   С обр – затраты на механическую обработку заготовки
   Сотх  - стоимость отходов при механической обработки

   С обр = ( 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 = 2,475 руб
   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], стр
   12 )
   Спр – оптовая стоимость заготовки
   Спр = 390*10-3 руб за тонну ( [1], стр 16 Таблица №6 )

   Сдет = Сзаг  +  С обр – Сотх = 21,45 + 1,375 - 2,475  ” 20  рублей

       Из экономических расчётов делаем  вывод,  что  наиболее  экономически
целесообразным является изготовление заготовки
        методом Горячей штамповки.
   4. Выбор технологических баз

       Выбор технологических баз зависит от конструкций заготовки и  готовой
детали, от  применяемого  оборудования.  За  черновую  базу  берем  наружную
поверхность вращения . За чистовую  базу  принимаем  центровые  отверстия  и
торец.
                 1 – Черновая база        2- Чистовая база



   5. Составление технологического маршрута обработки
   Схема маршрута определяется в зависимости от конфигурации, размеров,
   массы, методов получения заготовки. Последовательность схемы
   технологической обработки составляем, руководствуясь тем, что



   005      Токарная
   Обработка торцов вала и центрирование детали
   010      Токарная
   015      Токарная
   020      Фрезерование
   Нарезание шлицев
   025      Шлифование
   Шлифование шлицев по внешнему диаметру
   030      Контроль
   Контроль детали , ее соответствие рабочему чертежу , точности размеров ,
   итд.


   6. Разработка технологических операций

   6.1. Токарная операция. №1. Черновое точение.
   Предварительный выбор оборудования. Учитывая требуемую точность и
   шероховатость поверхности и размеры детали выбираем  Токарно-Винторезный
   станок 16М63БФ101 ( мах диаметр обрабатываемой детали 650 мм, наибольшая
   длина обрабатываемой поверхности 2800 мм, частота вращения шпинделя 12,5-
   1600  об/мин , мощность 11 кВт.

   Инструмент
    Резец проходной прямой с пластинами из твердого сплава по
   (ГОСТ 18878-73) ( Т15К6) h=25 мм , B= 15 мм, L=140 мм,  R=1,0 мм

   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
   точении высоколегированной стали выбираем S0 =  0,5 ( мм/об )

   В) Скорость резания находим по формуле
   V = Kv * Сv /(Tm * t x * Sy)

   Сv, x , y, m – коэффициенты для определения скорости
   m = 0,2 ; x = 0,15 ; y = 0,35 ; Cv = 350 ( табл 17 стр 269)
   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 * S y * Vn * Kр
   Kp= Kmp * Ky * Kфиp * Kyp * Krp
   Kmp =  (Gв /750 )Nv  – учитывет качество обрабатываемого материала
   Ky  , Kфи , Kn , Kp – учитывают параметры 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 *0,5 0,75 * 120-0.15 *0,85 = 1740 H
   3) Мощность резания
   N= Pz * V / 1020 *60 = 1740*120 /1020*60 = 3,41 кВт
   6.3. Точение проточки. ( Черновое точение )

   Проводим технологическую оптимизацию размеров данной детали. Изменяем
   ширину проточки с 2 мм до 3 мм , из за отсутствия в цеху отрезного резца,
   который мог бы обеспечить данный размер ( 2мм ).

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

   Инструмент
    Резец отрезной из твердого сплава по (ГОСТ 18884-73)
    h=16 мм , B= 10 мм, L=100 мм ; 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
   точении высоколегированной 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 определения скорости
   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 * S y * Vn * Kр         ;   Kp= Kmp * Ky * Kфиp * Kyp *
   Krp
   Kmp =  (Gв /750 )Nv  – учитывет качество обрабатываемого материала
   Ky  , Kфи , Kn , Kp – учитывают параметры 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 *0,1 0,8  * 1110 * 0,85 =  840 H
   Px = 10* 173* 1,80,73 *0,12 0,67  * 950 *0,85 =  603 H

   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. Токарная операция. №1. Черновое точение.
   Т шт.кал = t0 * ( 1+ (K2+K3)/K1) )  ( [1] стр 23 )
   K1,K2,K3- коэффициенты , учитывающие в % затраты на основное,
   вспомогательное время и время 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)
   Т шт.кал = t0 * ( 1+ (K2+K3)/K1) )  = 0,039* (1 +55/50) = 0,10 мин

   7.2. Токарная операция. №1. Чистовое точение.
   Т шт.кал = t0 * ( 1+ (K2+K3)/K1) )    ( [1] стр 23 )
   K1,K2,K3- коэффициенты , учитывающие в % затраты на основное,
   вспомогательное время и время 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] стр 23 )
   n= 1000 * V/3,14 * D = 1000 * 150/ 3,14 * 30 = 1592 об/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)
   Т шт.кал = t0 * ( 1+ (K2+K3)/K1) )  = 0,15* (1 +55/50) = 0,37 мин
   7.3. Токарная операция. №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
   Т шт.кал = t0 * ( 1+ (K2+K3)/K1) )  = 0, 1 * (1 + 55/40)= 0,24 мин

                           Технологический процесс

   1. Операция № 1 . Токарная

      1. Токарная №1.1.
      Цель  -  Точить торец ( поверхность № 12 ) и сверлить центровочное
      отверстие
      Станок  -  Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
      Резец  -  проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-
      73
      Сверло  -  сверло короткой серии с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ
      4010-77

      2. Токарная №1.2.
      Цель  -  Точить торец ( поверхность № 1  ) и сверлить центровочное
      отверстие
      Станок  -  Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
      Резец  -  проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-
      73
      Сверло  -  сверло короткой серии с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ
      4010-77

   2. Операция № 2 . Токарная

      1.  Токарная № 2.1.
      Цель  -  Точить поверхности № 11 , №10 , № 9 , № 8 , № 7
      Станок  -  Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
      Резец  -  проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-
      73

      2. Токарная № 2.2.
      Цель  -  Точить поверхности № 2 , № 3 , № 4 , № 5
      Станок  -  Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
      Резец  -  проходной прямой из пластин из твердого сплава по ГОСТ 18878-
      73

   3. Операция № 3 . Токарная
      Цель  -  Точение проточки (поверхность № 6 )
      Станок  -  Токарно-винторезный станок 1М63БФ101
      Резец  -  отрезной из твердого сплава по ГОСТ 18884-73

   4. Операция № 4 . Фрезерование
      Цель  -  Нарезание шлицев ( поверхность № 8 )
      Станок  - 5303В – зубофрезерный полуавтомат
      Фреза  -  шлицевая фреза цельная насадочная по  ГОСТ 2679-73

   5. Операция № 5 . Шлифование
      Цель  -  Шлифование шлицев по наружнему диаметру ( поверхность № 8 )
      Станок  - 3М150 – кругло-шлифовальный станок
      Инструмент  -  шлифовальный круг прямого профиля с зернистостью М50


   6. Операция № 6 . Контроль

   1- торец слева,2-фаска  3 –кусок вала слева (d=30 L=20) 4- фаска 5- след
      кусок вала (D=40 , L=60) 6- проточка (3*2 мм) 7 –фаска 8- след кусок
      (3-ий) шлицы (6шт) (D=49 , L=150 ) 9-фаска , 10-4-ый кусок в (d=30
      L=20) 11-фаска 12-торец
                                    [pic]


                         7. Операция № 1 . Токарная
     1. Точить торец ( поверхность № 12 ) и сверлить центровочное отверстие


      [pic]

      2.   Точить торец ( поверхность № 1   ) и сверлить центровочное
отверстие



                         2. Операция № 2 . Токарная
      1.Точить поверхности № 11 , №10 , № 9 , № 8 ,


                                    [pic]


      2. Точить поверхности № 2 , № 3 , № 4 , № 5 , N 7



                         3. Операция № 3 . Токарная
      1. Точение проточки (поверхность № 6 )



                       4. Операция № 4 . Фрезерование
      1. Нарезание шлицев ( поверхность № 8 )



                                    [pic]



                        5. Операция № 5 . Шлифование
      1. Шлифование шлицев по наружнему диаметру ( поверхность № 8 )



                                    [pic]

                              СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


   1. А. Я. Суриков, В.А. Петров
    «Методические указания к выполнению курсового проекта по технологии
   машиностроения» Москва , 2000 г.


   2. А.Г. Косилова , Р.К. Мещеряков
   «Справочник технолога-машиностроителя » том 1, том 2 , Москва , 1986


   3. Н.Н. Митрохин
   « Основы технологии производства и ремонта автомобилей» , часть первая
   «Технологии машиностроения» , Москва 2002





смотреть на рефераты похожие на "Разработка технологического процесса изготовления вала "