Проектирование технологического процесса механической обработки детали 'шкив'

Проектирование технологического процесса механической обработки детали 'шкив'

Содержание

диск шкив литьё точение

1. Описание детали

. Технологичность конструкции

. Выбор способа получения заготовки

. Маршрут обработки

. Определение межоперационных припусков

. Расчёт режимов резания

. Нормирование технологического процесса

. Расчёт режущего инструмента

. Описание спроектированной конструкции приспособления. Расчет приспособления

. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра

Список использованной литературы

1. Описание детали

Деталь - шкив - относится к классу диски. Шкив служит для передачи крутящего момента с вала на другой вал.

Конструкции ободов шкивов зависят от типов ремней, которые бывают плоскими, клиновыми, поликлиновыми, зубчатыми. Бывают и круглые ремни.

Поверхности обода шкива для плоскоременных передач, кроме цилиндрической, часто придают выпуклую форму в виде торовой, сферической или комбинированной поверхности. Такая форма шкива способствует центрированию ремня и тем самым предотвращает соскальзывание его со шкива.

Обод и ступица шкива могут соединяться между собой спицами или сплошным диском (при малых диаметрах шкива). Диски могут быть сплошными или с отверстиями для уменьшения массы.

Шкивы больших размеров часто изготавливают разъемными или сварными из деталей.

Технологическими задачами при обработке деталей класса диски является достижение концентричности внутренних и наружных цилиндрических поверхностей и перпендикулярности торцов оси детали

Данная деталь может испытывать различные динамические нагрузки, однако эти нагрузки имеют косвенный характер, и относительно невелики. Поэтому серый чугун СЧ18 вполне удовлетворяет требованиям к детали. Модуль упругости чугуна СЧ18 Е=80000МПа, модуль сдвига G=42000МПа, плотность 7200 кг\куб.м, НВ170, и не применяется для сварных конструкций.

. Технологичность конструкции

Заданный чертёж детали является технологичным.

Для облегчения шкива используется уменьшение толщины.

Отливку считают технологичной, если ее конструкция соответствует общим принципам обеспечения качества заготовок при литье и сложившимся конкретным производственным условиям. Высокое качество отливки обеспечивают: использование литейного сплава с высокой жидкотекучестью и оптимальная конфигурация отливки, благодаря чему возможно применение простой литейной (модельной) формы, предусматривающей одновременное или направленное затвердевание сплава и свободное извлечение отливки (модели) из формы. В конструкции отливки необходимо также учитывать реальные производственные возможности: наличие определенного оборудования для подготовки сплава и формирования отливки при заданном объеме выпуска продукции. Литье в песчаные формы.

Конфигурация отливки проста, не требует сложной формы, литейный сплав обладает необходимыми литейными свойствами и можно сделать вывод, что отливка технологична.

. Выбор способа получения заготовки

Заготовки в большинстве случаев для штучного и мелкосерийного производства, наиболее применимого в производстве оборудования для пищевой промышленности, получают литьём, ковкой или штамповкой.

Учитывая необходимое качество детали, требования к геометрическим размерам, шероховатости поверхностей, экономичность производства, специфику материала детали, его хорошие литейные свойства, жидкотекучесть и малую линейную усадку выбираем способ получения заготовки - литьё в песчано-глинистую форму.

Конструкция отливок, изготовляемых в песчаных формах, должна обеспечивать минимальное число поверхностей разъема модели или формы исключать отъемные части формы и по возможности стержни. Необходимо стремиться к использованию одной плоскости разъема. Возможность ее создания определяют по правилу световых теней, согласно которому теневые участки при воображаемом освещении детали параллельными лучами в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема формы или стержневого ящика, должны отсутствовать.

. Маршрут обработки

. Точить поверхность диаметром ш220 мм предварительно. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Точить поверхность диаметром ш69 мм предварительно. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Точить торец предварительно. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Точить фаску 2Ч45є. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Проточить дорожку шкива с одной стороны грани под углом 18°. Станок токарный.

. Переустанов.

. Точить торец предварительно. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Точить фаску 2Ч45є. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Проточить дорожку шкива с другой стороны грани под углом 18°. Станок токарный.

. Точить поверхность диаметром ш174 мм предварительно. База - необработанный наружный диаметр. Станок токарный.

. Протягивание шлицевых канавок 35*2*8.

5. Определение межоперационных припусков на механическую обработку

Припуск на размер рассчитывается по следующей формуле [3]:

,

где Н - наибольшая высота гребешков неровностей на обрабатываемой поверхности, мм;

Т - наибольшая глубина дефектного поверхностного слоя на обрабатываемой поверхности, мм;

Е - наибольшая суммарная погрешность установки, мм;

, , ;

 - наибольшая погрешность установки в плоскости поперечного сечения, мм

 - наибольшая погрешность установки в плоскости продольного сечения, мм;

М - наибольший размер обрабатываемой поверхности, мм;

l - расчётная длина, погонные метры;

С - наибольшее значение искривления (остаточная деформация), мм; С=m·l;

a,m,b - коэффициенты, зависящие от характера и точности заготовки;

δ - допуск на операционный размер;

К - коэффициент перекрытия одних погрешностей другими, К=0,9.

Тогда общая формула имеет вид:

Определим расчётным путём припуск на механическую обработку отверстия диаметром 31 мм, выполненного по 11 квалитету.

Данная точность и шероховатость достигается чистовым точением (11квалитет, Ra 1.25) и черновое точение (15 квалитет, Ra 100) (табл. 3.38, 3.39 стр.147-151 [4]).

Припуск на чистовое растачивание:

,

Н₂=0,225мм; Т₂=0,05мм; а₂=0,05; b₂=0,3; m₃=0,2; М=52мм; l=0,02м; δ₁=0,3мм.

Припуск на черновое растачивание:

,

Н₁+Т₁=0,5мм; а₁=0,1; b₁=1; m₁=1; М=52мм; l=0,02м; δ₁=0,5мм.

Таким образом, диаметр под чистовое растачивание:

,

диаметр под черновое растачивание (диаметр заготовки)

.

Но так как литьём не может быть получен такой размер (и такие размеры не задаются) принимаем диаметр заготовки равным 28 мм.

6. Расчёт режимов резания

Токарно-расчетная операция

Точение поверхности ш220 мм

Выбираем станок горизонтально-расточной 2654

Тип компоновки станка Б

Размеры рабочей поверхности стола (ширина*длина) 1600*2000

Диаметр выдвижного шпинделя 150

Конус отверстия шпинделя метрический 80

Перемещения:

выдвижного шпинделя продольное 1240

радиального суппорта 240

стола:

поперечное 1800

передней стойки:

продольное 1800

Число оборотов в минуту:

выдвижного шпинделя 7,5-950

планшайбы 3,75-192

Подача в мм/мин:

выдвижного шпинделя 2-150

шпиндельной бабки 1-750

Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца ВК6;

Токарный проходной отогнутый для подрезки торцов резец с углом в плане φ=45°, =10°. ГОСТ 18877-73

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [6]),

где

 - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [6]);

t - глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S - подача;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

- зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр.418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=350 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

где

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где

 - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [6]:

 - табл.10 стр.265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания

Точение поверхности ш69 мм

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [6]),

где

 - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [6]);

t - глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S - подача;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

- зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр.418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=350 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

где

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где

 - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [6]:

 - табл.10 стр.265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания

Точение торца Ш 220мм в размер 57 мм.

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [6]),

где

 - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [6]);

t - глубина резания, равна припуску при обработке, t=1 мм;

S - подача;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

- зависит от материала режущей части;

=243

=0,15

=0,4

=0,2

Подача (табл.2 стр.418 [6]) S=1,0…1,5 мм/об.

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=300 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

где

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

Где  - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [6]:

 - табл.10 стр.265 [6];

=0,9

=1,25

=1

;

;

Определение мощности резания

Точение торца Ш 220мм в размер 55 мм

Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца (стр.149 [1]): ВК8;

Токарный проходной прямой резец с пластиной из твердого сплава

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=170мм; n₁=10,5мм; n=11мм; l=20мм; R=2мм; C=25мм; φ=60є. (табл.16 стр.164 [1])

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [2]),

где  - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [2]);

t - глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,175мм;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

 - зависит от материала режущей части;

Подача (табл.2 стр.418 [1]) S=0,8…1,3 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из начала диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,8 мм/об.

 - табл.11 стр.425 [1];

 - табл.14 стр.426 [1];

 - табл.15 стр.426 [1];

 - табл.17 стр.270 [2] ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=90 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

Где

l₁ - величина врезания, l₁=t/tgφ=1,175/tg60°=0,678мм;

l₂ - величина перебега, l₂=1…3мм;

l=18 мм - длина точения;

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где  - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [2]:

 - табл.10 стр.265 [2];

=0,94

=1,1

=1

табл.23 стр.275[2]

;

;

Определение мощности резания

Точить поверхность Ш 174 мм

Выбор резца и его параметров:

Материал пластины резца (стр.149 [1]): ВК8;

Токарный проходной прямой резец с пластиной из твердого сплава

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=170мм; n₁=10,5мм; n=11мм; l=20мм; R=2мм; C=25мм; φ=60є. (табл.16 стр.164 [1])

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [2]),

где  - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [2]);

t - глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,175мм;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

 - зависит от материала режущей части;

Подача (табл.2 стр.418 [1]) S=0,8…1,3 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из начала диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,8 мм/об.

 - табл.11 стр.425 [1];

 - табл.14 стр.426 [1];

 - табл.15 стр.426 [1];

 - табл.17 стр.270 [2] ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=60 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ - величина врезания, l₁=t/tgφ=1,175/tg60°=0,678мм;

l₂ - величина перебега, l₂=1…3мм;

l=18 мм - длина точения;

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где  - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [2]:

 - табл.10 стр.265 [2];

=0,94

=1,1

=1

табл.23 стр.275[2]

;

;

Определение мощности резания

Черновое растачивание отверстия диаметром ш28 мм

Материал пластины резца (табл.3 стр.116 [6]): ВК4;

Токарный расточной резец с углом в плане φ=95°

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=280мм; P=160мм; n=12мм; C=25мм. (табл.14 стр.123 [6])

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [6]),

где

 - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [6]);

t - глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=2,76мм;

S - подача;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

 - зависит от материала режущей части;

Подача (табл.12 стр.267 [6]) S=0,6…0,9 мм/об, следуя рекомендациям примечания выбираем подачу из середины диапазона и сравниваем её с паспортными данными станка, S=0,7 мм/об.

 - табл.4 стр.263 [6];

 - табл.5 стр.263 [6];

 - табл.6 стр.263 [6];

 - табл.17 стр.270 [6] ;

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=300 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ - величина врезания, l₁=t/tgφ=2,76/tg95°=0,25мм;

l₂ - величина перебега, l₂=1…3мм;

l=154мм - длина точения;

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где

 - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [6]:

 - табл.10 стр.265 [6];

=0,89

=1,25

=1

табл.23 стр.275[6]

;

;

Определение мощности резания

 - стр. 271 [6].

Чистовое растачивание отверстия диаметром ш31Н11 мм

Материал пластины резца (табл.3 стр.116 [6]): ВК4;

Токарный расточной резец с углом в плане φ=95°

Параметры резца: h=32мм; b=25мм; L=280мм; P=160мм; n=12мм; C=25мм. (табл.14 стр.123 [6])

Расчёт скорости резания:

 (стр.261 [6]),

где

 - постоянные для данной операции;

Т - период стойкости пластины, Т=30мин (стр.268 [6]);

t - глубина резания, равна половине припуска на диаметр при обработке, t=1,115мм;

S - подача;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

 - зависит от состояния поверхности заготовки;

 - зависит от материала режущей части;

Подача (табл.14 стр.268 [6]) S=0,236 мм/об.

 - табл.4 стр.263 [6];

 - табл.5 стр.263 [6];

 - табл.6 стр.263 [6];

 - табл.17 стр.270 [6];

м/мин;

Число оборотов заготовки:

об/мин;

Уточняем частоту вращения по паспортным данным станка: n_ф=1140 об/мин;

Уточняем скорость по фактической частоте вращения:

 м/мин;

Определим машинное время

,

Где

L=l₁+l₂+l,

l₁ - величина врезания, l₁=t/tgφ=1,115/tg95°=0,1мм;

l₂ - величина перебега, l₂=1…3мм;

l=154мм - длина точения;

i - количество проходов;

Определение сил резания

,

где

 - постоянные для данной операции;

 - поправочный коэффициент;

 - зависит от качества обрабатываемого материала;

,, - зависит от параметров резца;

Табл.22, стр.274 [6]:

 - табл.10 стр.265 [6];

=0,89

=1,25

=1

табл.23 стр.275[6]

;

;

Определение мощности резания

 - стр. 271 [6].

. Нормирование технологического процесса

В процессе расчётов режимов резания для каждой операции было определено машинное время То.

Время на выполнение операции равно:

,

где

Твсп - вспомогательное время, Твсп=10-15%То;

Тобс - время обслуживания станка, Тобс=3-5%То;

Тпер - время перерывов, Тпер=3-5%То.

Для изготовления деталей партиями учитывают штучно-калькуляционное время:

Тштк=Топ+Тпз/n,

где

Тпз - подготовительно-заключительное время, определятся по табл.8 [3];

n - количество деталей в партии.

. Расчёт режущего инструмента

Проектируемым металлорежущим инструментом в данной работе является резец для обработки торцевых поверхностей. Резцы отличаются по виду станков - токарный, по виду обработки - проходной, по конструкции головки - отогнутый, по способу изготовления - цельные, с приваренной пластинкой, по инструментальному материалу - с пластинками из твердого сплава. Угол в плане - 45°,  = 10°. Данный инструмент необходим для создания обработанной плоскости, перпендикулярной оси отверстия, чтобы не было перекосов, сдвигов и прочего.

. Описание спроектированной конструкции приспособления. Расчет приспособления

Проектируется приспособления, позволяющее точно провести операцию сверления, т.е. точно произвести определение мест сверления, необходимое расположение отверстий. В данном случае применим накладной кондуктор.

В момент начала сверления, когда необходимо обеспечить надежный прижим, на заготовку действует момент резания М, стремящийся повернуть заготовку вокруг ее оси, и осевая сила подачи , прижимающая заготовку к опорной поверхности. Величину необходимой силы зажима:

- сила подачи

- момент резания

 - коэффициент

- коэффициент

К = 1,5 - коэффициент запаса

R - наружный радиус поверхности соприкосновения основания заготовки с поверхностью кондуктора, мм;

r - радиус отверстия заготовки или внутренний радиус соприкосновения поверхностей заготовки с поверхностями кондукторной плиты и кондуктора, мм;

R₂ - наружный радиус поверхности соприкосновения кондукторной плиты с поверхностью заготовки, мм;

f - коэффициент трения, равный 0,15ч0,2;

R₁ - радиус окружности центров обрабатываемых отверстий;

D_св = 16,8 мм. - диаметр сверла.

Допустимое усилие зажима для болта М20-6g с крупным шагом p=2,5 мм равно:

где  - допустимое напряжение при растяжении

Поскольку используется два болта, тогда сила зажима будет распределяться поровну между болтами.

Допустимое усилие зажима для болта М10-6g с крупным шагом p=1,5 мм равно:

Следовательно, двух болтов М10-6g вполне достаточно для создания необходимого усилия зажима.

. Расчёт исполнительных размеров предельного калибра

. По ГОСТ 25437-82 определяются предельные отклонения отверстия:

ES=+80 мкм;

EI=0;

. В соответствии с ГОСТом 24853-81 строятся схемы расположения полей допусков калибров относительно границ расположения поля допуска отверстия.

Из этого же стандарта определяются следующие величины (приложение 19[12]):

Н- допуски на изготовление калибра пробки;

Z - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра пробки;

У - допустимый выход размера изношенного проходного калибра (пробки) за границу поля допуска; а также допуски на форму калибров (табл. 3.46, стр.124, [13]):

Н=8 мкм;

У= 4 мкм;

Z= 6 мкм.

. По формулам из стандарта ГОСТ 248553-81 (приложение 20[12]) рассчитываются размеры предельных и изношенных калибров, а так же исполнительные размеры калибров:

Р-ПРmax=D-EI+Z+H/2=31-0+0,006+0,008/2=31,01 мм;

Р-ПРmin=D+EI+Z-H/2=31+0+0,006-0,008/2=31,002 мм;

Р-ПРизн=D+EI-У=31+0-0,004=30,996мм;

Р-ПРисп=(Р-ПРmax)_-H=30,01_-0,008 мм;

Р-НЕmax=D+ES+H/2=31+0,04+0,008/2=31,044 мм;

Р-НЕmin=D+ES-H/2=31+0,04-0,008/2=31,036 мм;

Р-НЕисп=(Р-НЕmax)_-H=31,044_-0,008 мм.

Список использованной литературы

1.       Картавов С.А. Технология машиностроения, К.: Вища школа, 1984 - 272стр.;

2.       Мафиони П.К., Курсеитов С.И. Методические указания к выполнению курсового проекта и расчётно-графических работ по дисциплине "Детали машин" для всех инженерных специальностей, Керчь, КМТИ, 2003 - 51 стр.;

.        Сушков О.Д., Методические указания к выполнению курсовых работ по курсу "Технологические основы машиностроения", Керчь, КМТИ, 1998 - 57 стр.;

.        Балабанов А.Н., Краткий справочник технолога машиностроителя, М.: Издательство стандартов, 1992 - 464 стр.;

.        Кирилюк Ю.Е. Допуски и посадки. Справочник, К.: Вища школа, 1989 - 135стр.;

.        Косилова А.Г., Справочник технолога-машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1985 - 496 стр.;

.        Орлова П.Н., Краткий справочник металлиста, М.: Машиностроение, 1987 - 960 стр.;

.        А.Н. Малов, Справочник технолога машиностроителя Т.2, М.: Машиностроение, 1972 - 568 стр.;

.        Косилова А.Г., Справочник технолога-машиносторителя Т.1, М.: Машиностроение, 1973. - 696 стр.;

.        Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту, М.: Машиностроение, 1977 - 88 стр.;

.        ГОСТ 4043-70 Хвостовики для протяжек;

.        Ангел Г.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: методические указания по выполнению курсовой работы. - Калининград: Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства, 1988. - 94 стр.;

.        Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету "Технология машиностроения": учебное пособие для техникумов по специальности "Обработка металлов резанием", М.: Машиностроение, 1985. - 184 стр.