Технологический процесс изготовления вала

Технологический процесс изготовления вала

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный индустриальный университет

(ГОУ МГИУ)

Кафедра «ИДО «Технология машиностроения»

Курсовой проект

По дисциплине «Технология машиностроения»

На тему «Технологический процесс изготовления вала»

Москва, 2009г

Аннотация

В данном проекте описывается технологический процесс изготовления вала. В проекте описана последовательность операций при проектирований технологических процессов начиная с анализа данных ,выбора заготовки методом сравнения нескольких методов получения заготовок , определение типа и организационной формы производства ,количества оборудования, назначения режимов резания и определения машинного и технологического времени на обработку , выбор инструмента оснастки. Также выбор наиболее эффективных схем базирования. Расчета припусков на механическую обработку, заполнение технологических карт.

По итогам проекта требуется определить экономическую эффективность согласно полученных данных в проекте.

Введение

Выпуск современных машин, приборов и других изделий требует осуществления множества процессов, включающих разработку технологий изготовления деталей и сборки изделия, подготовку производства и его материально-технического обеспечения.

Технология машиностроения определяет пути и рациональные способы изготовления деталей и машин. Однако, на вопрос, как сделать машину с наименьшими затратами средств, в самое короткое время, при одновременном изготовлений широкой номенклатуры машин, одна технология машиностроения не решает всех проблем.

Для оптимального решения этого вопроса необходимо знание связей между отдельными операциями технологического процесса , условий , обеспечивающих устойчивый производственный процесс, порядка сбора передачи и обработки огромного объема информаций, необходимого для устойчивого протекания производственного процесса в целом.

Специальные и специализированные автоматы, автоматические линий, робото-тезированые комплексы вытесняют огромное количество универсальных станков , что ведет к уменьшению серийного выпуска большинства видов универсального и малопроизводительного оборудования, на смену которому приходит единичный выпуск сложнейших агрегатов.

Задание: Марка стали 35Х, твердость НВ 197, годовая программа выпуска N= 500 шт,

L = 160-0.4 l 6 = 73 -0,3 l 1 = 105-0,35 l 7= 22-0,21 l 2=32-0,25 l 5= 42-0,25

( l 3 = 6-0,12 d 2 = 39-0.025 добавлены для правильности чертежа)

d 1 = 54-0.03 d2=39-0.0251 =10+0.15

√a=3.2 √б=12,5

Рис. 1. Схема вала с данными задания

1. Служебное назначение изделия

По конструктивным и технологическим признакам деталь относится к классу «Валы».

Служебное назначение вала передача вращательного движения от одного механизма другому.

Применяется в коробках передач, раздаточных коробках и коробках металлообрабатывающих станках.

Вал состоит из цилиндрической поверхности на поверхности d1 находится шпоночный паз для посадки шестерни , шкива или муфты, на другом конце вала есть лыска для посадки муфт.

Острые кромки вала притупить так как фаски неуказанны, термообработка вала не предусмотрена.

. Анализ технологичности конструкции изделия

Для вала, изображенного на рисунке 1.1. , делаем вывод о его технологичности на следующих основаниях:

вал достаточно жесткий (равножесткий) (l/d < 12);

простая конфигурация детали облегчает выбор исходной заготовки;

гладкий вал удобен для обработки;

не имеет труднодоступных поверхностей;

возможно применение стандартного универсального оборудования, режущего и измерительного инструмента;

удобные базирующие поверхности при фрезеровании шпоночного паза и лыски

обточке вала (наружные поверхности и торец, при токарной обработке

центровые отверстия и торец);

шпоночные пазы легко доступные,

отсутствие термической обработки упрощает технологический процесс

обработки;

могут быть использованы стандартные зажимные приспособления на всех

технологических операциях;

контроль заданных параметров вала может осуществляться стандартным измерительным инструментом

. Определение типа и организационной формы производства

Тип производства определяем по таблице 1.1.:

Таблица 1.1

По таблице тип производства принимаем исходя из веса m=2,7кг детали и годовой программы выпуска N=500шт тип производства мелкосерийный.

По коэффициенту серийности (К с) устанавливаем тип производства. Коэффициент серийности рассчитываем по формуле:

Кс = t в / Т шт ср

Где tв - такт выпуска ,

Tв=Fд*60/N=2007.5*60/500=240,9

где Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования (2007.5 час/ смену);

N - годовая программа выпуска деталей.

Тшт ср - среднее штучное время.

К с = 240,9/5,94=40,5

Обычно считается, что коэффициент серийности определяет количество различных операций по обработке детали, закрепленных за одним станком в течении года: для массового производства Кс = 1…2, для крупносерийного Кс = 2…10, для среднесерийного Кс = 10…20, для мелкосерийного и индивидуального Кс > 20.

Т.к Кс=40,5 согласно табличному значению и расчетам принимаем мелкосерийное производство.

После получения чертежа детали и технических условий на ее изготовление, необходимо привести данные о материале детали по химическому составу и и свести их в таблицу 4.1 и 4.2.

Деталь изготавливается из стали 35Х.

Таблица 4.1 Химический состав стали 35Х (содержание элементов в %)

Таблица 4.2 Механические свойства стали 45Х

В мелкосерийном производстве заготовки обычно получают прокат, более эффективен и дешевле .

Выбор метода получения исходной заготовки определяется типом производства, экономическими факторами и техническими возможностями производства.

При значительных программах выпуска затраты на получение исходной заготовки возрастают. Однако при этом уменьшаются затраты на механическую обработку и увеличивается коэффициент использования материала.

Экономическое обоснование выбора метода получения исходной заготовки может осуществляться по различным методикам. Необходимо определить величину коэффициента использования материала заготовки по формуле:

К им = Мд/М

Для круглого проката диаметром 55мм

где Мд - масса детали, 2,7кг

М з - масса заготовки. 2,85кг

К им = 2,7/2,85= 0,94

Для штамповки

где Мд - масса детали, 2,7кг

М з - масса заготовки. 2,9кг

К им = 2,7/2,9= 0,93

Исходя из расчета методом получения заготовки целесообразно принять прокат обычной точности..

У штампованной заготовки цена выше чем у проката что повышает экономический эффект.

5. Выбор маршрута механической обработки

Процесс изготовления вала включает в себя следующие этапы:

подрезка торцов и зацентровка базовых (технологических) отверстий ;

предварительная обработка , обтачивание наружной поверхности .

точить окончательно вал

прорезать канавку

фрезеровка шпоночных пазов и лыски

. Выбор технологических баз

В типовом технологическом процессе обработки деталей класса «Валы» (длиной более 120 мм) предусмотрено обеспечение принципа постоянства баз за счет обработки вала в центрах. Поэтому первой операцией будет обработка торцов и выполнение центровых отверстий.

Схема базирования заготовки на фрезерно-центровальной операции (фрезеровать два торца одновременно и центровать 2 отверстия единовременно на двухстороннем фрезерно-центровальном полуавтомате последовательного действия КЛ-417) представлена на рис. 2. а . Схема базирования на токарном станке 16К20 (точить диаметр d1 ) представлена на рис. 2 б.

а)

б)

Рассмотрим варианты схем базирования заготовки при обработке шпоночного паза и лыски(рис. 3.2) Для первого варианта ( рис. 3.а ). При установке заготовки в призмы погрешность базирования будет определяться по формуле

έδ1=0,5Td(1/sinα+1)

Для второго варианта (рис. 3 б) при установке заготовки в центрах погрешность базирования будет равняться нулю έδ1=0 т.к. установочная и измерительная базы совпадают. Следовательно целесообразно выбирать второй вариант (рис. 3 б).

. Выбор технологического оборудования, оснастки и средств автоматизации

Так как годовая программа выпуска деталей соответствует среднесерийному производству, для изготовления деталей используем сочетание полуавтоматических и универсальных станков.

На первой операции используется Фрезерно-центровальный полуавтомат Мод. КЛ-417. В качестве приспособления используются: призмы с гидравлическим зажимом (принадлежность станка). В качестве вспомогательного инструмента: 2 оправки для торцевых фрез; 2 сверлильных патрона. Режущий инструмент: 2 торцевые фрезы; 2 центровочных сверла. Форма контроля активный с обратной связью.

На второй третей и четвертой операциях используется токарно винторезный станок мод.16К20. В качестве приспособления используются: патрон с жестким не вращающимся центром; вращающийся в центр.

Режущий инструмент: токарный прямой резец проходной и резец прорезной. Контрольно-измерительный: предельные скобы для диаметральных реальных размеров; штангенциркуль для линейных размеров.

На пятой операции используется универсальный Вертикально Фрезерный станок Мод. ВМ-127. В качестве приспособления используются:

Делительная головка и жесткий центр. В качестве вспомогательного инструмента: 2 оправки для торцевых фрез. Режущий инструмент: 2 торцевые фрезы. Контрольно-измерительный: линейка, штангенциркуль.

. Содержание раздела “Выбор припусков и операционных размеров”

Выбрав и обосновав метод получения исходной заготовки определяются размеры заготовки по формулам

Для валов

з=dσ+zо

где dз-диаметр заготовки вала, Zо- общий припуск на обработку принимается из необходимой чистоты поверхности у готовой детали,

Dσ- диаметры вала и отверстия по чертежу детали.

L = 152 + 2 = 154 мм

. Расчет режимов резания и норм времени

Нормирование токарной операции

) Определение длины рабочего хода:

Lp.x.=Lp+Ln

Где Ln = 2 мм. (подвод и перебег инструмента)

Lp.x.1=Lp1+Ln=152 + 2= 154 мм (проточить диаметр 55до размера 54,1мм)

Lp.x.2=Lp2+Ln = 152 + 2 =154 мм (Проточить диаметр54,1до 54-0,03мм )Lp.x.3=d1-d2/2=54-39/2=7.5мм (Прорезание канавки)

) Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя мм/об:

S0=0,8 мм/об для Lp.x.1 D=55мм

S0= 0,6 мм/об для Lp.x.2 D=54мм

Sо=0,15мм/об для Lp.x.3 (справочник технолога - машиностроителя т2 1972г стр418 таб2,таб 5)

) Определение стойкости Тр. Мин, предположительно лимитирующих инструментов:

Тр= Тм× λ

Тм=60 мин. согласно приложениям

λ - коэффициент времени резания, принимаем равную единице Тр= 60×1=60

4) Расчет скорости резания V, м/мин, и частоты вращения шпинделя n, об/мин.

Vчер1=Vтаб*К1*К2*К3

таб1 = 125 м/мин; К1=1,1 К2 =1 = К31

Тогда : = 125 × 1,1 × 1×1=137,5 м/мин

Vчист=Vтаб*К1*К2*К3

Vтаб 2= 166 м/мин; К1=1,1 К2 =1 = К31

Тогда : = 166 × 1,1 × 1×1=182 м/мин

Vпрорез= Vтаб*К1*К2*К3

Тогда : Vчист = 136 × 1,1 × 1×1=149,6 м/мин ( краткий справочник металлиста стр622 таб 69,73,81)

= 1000*V/π*D

n1= 1000*V/π*D = 1000*137,5/3.14* 55=796 об/мин принимаем n1=800 об/мин

n2= 1000*V/π*D =1000*182/3.14*54= 1070 об/мин принимаем n2=1000 об/мин nпрорез=1000*V/π*D=1000*149,6/3.14*54=880 об/мин принимаем nпрорез=920об/мин

) Расчет основного времени

Т0=Lp.x./S0*n

Т1=Lp.x./S0*n=154/0.8*800=0.24мин

Определяем вспомогательное время

Тв=0,95 мин 0,04 0,2 0,56 0,15 (Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л." к8 стр51 )

) Время на обслуживание рабочего места

Тобс=6 % от Топ

) Время на перерыв, отдых и личные надобности

Тот=2 % от Топ

) Определяем Тштучное

Тшт=(Т0+Тв)(1+(tот+tобс/100))=(0,24+0,95)(1+(6+2/100))=1,28мин

Т2,=Lp.x./S0*n=154/0.6*1000=0.25мин

) Определяем вспомогательное время

Тв=0,49 0,04 0,2 0,25 (Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л." к8 стр51 )

) Время на обслуживание рабочего места

Тобс=6 от Топ

) Время на перерыв, отдых и личные надобности

Тот=2 от Топ

) Определяем Тштучное

Тшт=(Т0+Тв)(1+(tот+tобс/100))=(0,25+0,49)(1+(6+2/100))=0,8мин

Т3,=Lp.x./S0*n=7,5/0.15*920=0.06мин

) Определяем вспомогательное время

Тв=0,49 0,04 0,2 0,25 (Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л." к8 стр51 )

) Время на обслуживание рабочего места

Тобс=6 от Топ

) Время на перерыв, отдых и личные надобности

Тот=2 от Топ

) Определяем Тштучное

Тшт=(Т0+Тв)(1+(tот+tобс/100))=(0,06+0,49)(1+(6+2/100))=0,59мин

Σ Т0ток=1,28+0,8+0,59=2,67мин

Определение режимов резания и норм времени при фрезеровании шпоночных пазов.

) Определение длины рабочего хода:

Lp.x.1ф=Lp1ф+Ln = 32 + 2 = 34мм

Lp.x.2ф=Lp2ф+Ln = 47 + 2 = 49 мм

).Назначение подачи на зуб фрезы:

=Sзуб*Z

0=Sзуб*Z = 0,08×6=0,48; мм/об (справочник технолога - машиностроителя т2 1972г стр438 таб34)

). Определение стойкости Тр =40 мин

). Расчет скорости резания V, м/мин

чист= Vтаб*К1*К2*К3

Vтаб = 25 м/мин; К1 =1,1 К2 =1,15 К3 =0,85

Тогда : V= 29 × 1,1 × 1,15×0,85=26,9 м/мин

= 1000*V/π*D

= 1000*V/π*D = 1000*26,9/3,14*10=856 об/мин принимаем n=820об/мин= 1000*V/π*D = 1000*26,9/3,14*50=171 об/мин принимаем n=180об/мин

). Расчет минутной подачи :

Sм1=S0*n=0,48*820=393мм/минм2=S0*n=0,48*180=86мм/мин

7). Расчет основного времени :

Т0=Lp.x./Sм

Тф1=Lp.xф1./Sм=34/393=0,09мин

Определяем вспомогательное время :

Тв=1,38 0,04 0,20,25 0,89 (Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л." к8,к9,к16 стр51-63 )

) Время на обслуживание рабочего места :

Тобс=6 от Топ

) Время на перерывы, отдых и личные надобности .

Тот =2 от Топ

) Определяем Тштучное

Тшт=(То+Тв)(1+(tот +tобс)/100)=(0,09+1,38)(1+(6+2/100))=1,59мин

Тф1=Lp.xф1./Sм=49/86=0,57мин

Определяем вспомогательное время :

Тв=1,34 0,04 0,20 0,89 0,21 (Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л." к8,к9,к16 стр51-63 )

) Время на обслуживание рабочего места :

Тобс=6 от Топ

) Время на перерывы, отдых и личные надобности .

Тот =2 от Топ

) Определяем Тштучное

Тшт=(То+Тв)(1+(tот +tобс)/100)=(0,57+1,34)(1+(6+2/100))=2,06мин

Σ Тоф=2,06+1,59=3,27мин

Тдет обшее= Тоф+ Т0ток=3,27+2,67=5,94мин полное время изготовления детали.

10. Маршрутная технологическая карта

. Специальный вопрос

В данном пункте рассмотрим целесообразность выбора оборудования.

В проекте было предложено универсальное оборудование. Можно было выбрать все оборудование с чпу но для данной детали и ее программы выпуска это не целесообразно так как при изменений номенклатуры выпускаемой продукций тогоже типа размера потребуется большое количество времени на переналадку оборудования и для мелкосерийного производства как правило не используется. Вто время когда универсальное оборудование быстро переналадить и не требуется содержать инженеров по программированию .

С другой стороны при значительном увеличений программы производства станки с чпу гораздо эффективней и производительней. В таком случае для данного проекта оборудование подобрано правильно.

12. Эффективность предлагаемого технологического проекта

Экономической эффективности добиваемся за счет дешевизны заготовки , небольших припусков на обработку что приводит к сокращению операций и технологического времени.

Что свое время приводит к сокращению производственных расходов ,

Не большое количество персонала ,малые цеховые затраты .

Что в итоге дает минимальную себестоимость готовой продукций.

Это дает конкурентоспособность на рынке.

Использование недорогого универсального оборудования.

Общие выводы и рекомендаций

В проекте был представлен простейший технологический процесс обработки вала гладкого. В предложенном проекте были рассмотрены основные принципы проектирования при механической обработке в машиностроений. Рассмотрены принципы выбора заготовки ,последовательности операций и определения режимов резания и расчета основного времени обработки, определения и выбор технологических баз.

Рекомендаций: при повышений программы выпуска целесообразно заменить универсальное оборудование на автоматическое.

И заменить обычный прокат на штампованную заготовку.

Что повысит производительность, и качество продукций .

гладкий вал припуск резание

Список используемой литературы

1. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы выполняемые на металлорежущих станках в а/л."

. Справочник технолога-машиностроителя т2 1972г.

. Краткий справочник металлиста.

. Материаловедение 1975г.