Механическая обработка вала
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РФ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И
ИНФОРМАТИКИ
кафедра БФ2
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
“Технология криогенного и специального машиностроения”
Студент Кудряшов Д. В.
группа 9541д БФ-2
шифр 94711
Преподаватель Комаров В.В.
МОСКВА
1999
1. Механическая обработка
вала.
1.1. Исходные данные и
служебное назначение.
Габаритные размеры вала:
·
диаметр – 90 мм
·
длина – 638 мм
Материал - 40ХН2МА
Заготовка - прокат
Вал-шестерня является одной
из основных деталей редуктора, служит для передачи большого крутящего момента,
понижения скорости вращения промежуточного или выходного вала.
1.2. Выбор заготовки и
описание конструкции вала.
Вал состоит из
цилиндрической части, двух торцов с центровыми отверстиями (один торец с двумя
шпоночными пазами) и участка с нарезанными зубьями косозубой передачи.
Шероховатость вала Rа=1,6 мкм. Шероховатость поверхности вала под
подшипники Rа=0,4 мкм. Твердость вала должна быть не менее 28…32
HRC. Вес готового вала-шестерни составляет 13,4 кг.
1.3. Анализ технологичности
вала.
Качественный анализ
технологичности вала.
№
|
Требования
технологичности
|
Характеристика
технологичности
|
1
|
2
|
3
|
1.
2.
3.
4.
5.
1
6
7.
8.
9.
10
11
|
Деталь
должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок.
Свойства
материала детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления,
хранения и транспортировки.
Конструкция
детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или
стандартных технологических процессов.
Конструкция
детали должна обеспечивать возможность многоместной обработки.
Возможность
обработки максимального количества диаметров высокопроизводительными методами
и инструментами.
Перепад
диаметров шеек должен быть минимальным. Диаметры шеек должны убывать от
середины к торцам вала или от одного торца к другому.
При
наличии резьб на концах вала предпочтение следует отдавать внутренней резьбе.
Отсутствие
глубоких отверстий малого диаметра.
Форма
конструктивных элементов детали (КЭД) – фасок, канавок и т.п. Элементов
должна обеспечивать удобный подвод инструмента.
Унификация
КЭД для использования при обработке станков с программным управлением.
С
целью использования роботов, конструкция должна иметь поверхности удобных для
захвата.
|
Технологична
Технологична
Технологична
Технологична
Технологична
Нетехнологична
Технологична
Технологична
Технологична
Технологична
Технологична
|
Вывод: деталь вала имеет
конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 89%
требований при отработке конструкции на технологичность.
Рассчитаем такт
производства:
Тпр = Fд
/ N , где
F - годовой фонд времени;
N - годовой объем выпуска
детали.
Тпр = 3945 / 20000
= 0,20 ч/шт. - крупносерийное производство.
1.4. Выбор баз.
При обработке вала
необходимо провести операции: токарную и фрезерную. Токарная операция
проводится за один установ при выборе установки в трехкулачковый
самоцентрирующий патрон с использованием жесткого центра.
1.4.1. Составление маршрутной
технологии обработки.
Содержание маршрутной
технологии процесса обработки см. в Приложении.
1.5. Расчет припусков на
обработку.
Маршрут обработки поверхности
Æ 55 f7
|
Элементы припуска
мкм
|
Расчетные величины
|
Допуск на выпол-няемые размеры, мкм
|
Принятые размеры по переходам, мм
|
Предельный припуск
|
|
Rz
|
h
|
Då
|
e
|
припу-ска zi, мкм
|
min диаметр, мм
|
|
наиме-ньший
|
наибо-льший
|
Zmax
|
Zmin
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
Прокат
|
160
|
250
|
2500
|
-
|
|
61,472
|
2000
|
61
|
63
|
-
|
-
|
Точение:
Черновое
|
50
|
50
|
150
|
0
|
5820
|
55,652
|
400
|
55,7
|
56,1
|
6,9
|
5,3
|
Чистовое
|
25
|
25
|
6
|
0
|
500
|
55,152
|
200
|
55,15
|
55,35
|
0,75
|
0,55
|
Шлифование
Черновое
|
10
|
20
|
0
|
0
|
112
|
55,04
|
60
|
55,04
|
55,1
|
0,25
|
0,11
|
Окончательное
|
-
|
-
|
-
|
-
|
60
|
54,98
|
20
|
54,98
|
55
|
0,1
|
0,06
|
Суммарное отклонение
расположения при обработке сортового проката круглого сечения (валик) в
центрах:
, где
Dåк – общее
отклонение оси от прямолинейности;
Dу –
смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования;
, где
Т – допуск на диаметральный
размер базы заготовки, использованной при центрировании, мм.
Dåк= Dк*Lк=0,12*449=54
мкм
Lк=l1+l2=449
мм
Черновое обтачивание.
Dчерн.=Кт*
Då=0,06*2500=150 мкм, где
Кт – коэффициент
уточнения(0,06).
Dчист.=0,04*150=6
мкм
Расчет минимальных припусков
на диаметральные размеры для каждого перехода.
2Zmin=2(160+250+2500)=5820
мкм
2Zmin=2(50+50+150)=500
мкм
2Zmin=2(25+25+6)=112
мкм
2Zmin=2(10+20)=60
мкм
Расчет наименьших размеров по
технологическим переходам производим складывая наименьшие предельные размеры
соответствующие предшествующему технологическому переходу с величиной припуска
на выполняемый переход.
54,98+0,06=55,04
55,04+0,112=55,152
55,152+0,5=55,652
55,652+5,82=61,472
Определяем наибольший
предельный размер.
54,98+0,02=55
55,04+0,06=55,1
55,15+0,20=55,35
55,7+0,4=56,1
61+2=63
Расчет фактических
максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая соответствующее
значение наибольших и наименьших предельных размеров соответствующих
выполняемому и предшествующему технологическому переходу.
Максимальные припуски:
55,1-55=0,1
55,35-55,1=0,25
56,1-55,35=0,75
63-56,1=6,9
Минимальные припуски:
55,04-54,98=0,06
55,15-55,04=0,11
55,7-55,15=0,55
61-55,7=5,3
Z0max=0,1+0,25+0,75+6,9=8
мм
Z0min=0,06+0,11+0,55+5,3=6,02
мм
Проверка.
Zобщ.мах - Zобщ.min=Тз-Тд
8-6,02=2-0,02
1,98 =1,98,
расчет выполнен верно.
1.6. Проектирование
операционной технологии процесса обработки вала.
Разрабатываемый
технологический процесс должен обеспечить повышенную производительность труда и
качество стали, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию.
Заготовка вала выбрана из
прутка в целях экономии материала. Штучное время обработки вала можно уменьшить
за счет сокращения вспомогательного времени, для этого применим станок с ЧПУ
16К20Ф3.
1.7. Выбор оборудования,
технологической оснастки и средств контроля.
Применение станков с ЧПУ
существенно уменьшает вспомогательное и основное время на обработку вала по
сравнению с универсальными станками, учитывая меньшее количество установок в
приспособлении при фрезеровании пазов и зубьев.
1.7.1. Станки.
Токарно-винторезный станок с
ЧПУ 16К20Ф3.
Зубофрезерный полуавтомат
53А50.
1.7.2. Вспомогательное
оборудование.
1) Слесарный инструмент:
Напильник ГОСТ 1465-80
2) Режущий инструмент:
Резец 2103-0075 ГОСТ 18879-73
Резец 2141-0014 ГОСТ 18883-73
Резец 2130-0005 ГОСТ 18884-73
Сверло центр. Æ 6,3 2317-0006 ГОСТ 14952-75
Сверло Æ 3,9 2301-0030 ГОСТ 10902-77
Сверло Æ 14,5 2301-0048 ГОСТ 10903-77
Развертка 2361-0052 ГОСТ
1672-80
Метчик 2621-1611 ГОСТ 3266-81
Шлифовальный круг ГОСТ
2424-83
Шлифовальный круг ГЕМ ГОСТ
4381-80
Фреза Æ125 2214-0003 ГОСТ 24359-80
Фреза Æ6 2234-0355 ГОСТ 9140-78
3) Станочное приспособление:
Планшайба поводковая
Хомутик
Центра
Призмы
4) Измерительный инструмент:
Штангенциркуль I 125-0,1 ГОСТ
166-80
Штангенциркуль II 160-0,05
ГОСТ 166-80
Штангенциркуль
III-250-800-0,1 ГОСТ 166-80
Пробка резьбовая М16х1,5-7Н
8221-3068 ГОСТ 17758-72
Калибр-кольцо 1:10 ик 9585;
1:10 ик 9366
Калибр на симметричность
шпоночных пазов ИК 11127
Скоба индикаторная ик 8291А;
ик 5699
Штатив ГОСТ 10197-70
Концевые меры длины ГОСТ
9038-83
Индикатор ич ГОСТ 577-68
Образцы шероховатости ГОСТ
9378-75
Нутромер 50-100 ГОСТ 868-82
Микрометр мк 0-25 ГОСТ
6507-78
Микрометр мк 50-75 ГОСТ
6507-78
Микрометр мк 75-100 ГОСТ
6507-78
Микрометр мр 50-0,002 ГОСТ
4381-80
Микрометр мр 100-0,002 ГОСТ
4381-80
1.8. Расчет режимов резания.
Материал вала - сталь
40ХН2МА.
dв=850 МПа
Точить поверхность вала Æ 55 f7.
Т.к. Ra=1,6 мкм,
то t=0,2 мм (см. [4], стр. 142).
Подача SI=0,165
мм/об, но т.к. Ra=1,6, то радиус при вершине резца r=1,0 мм.
Для стали dв=850 МПа
S=0.45*SI=0,074 мм/об
Находим скорость резания по
формуле:
(м/мин), где
Cv;m,x,y
– коэффициент и показатели степени в формуле скорости резания при обработке;
Т – среднее значение
стойкости (30 – 60 мин);
t – глубина резания;
S – подача;
Кv – коэффициент
является произведением коэффициентов.
Кv=Кмv*Киv*Кпv
Кv=1*1*1=1
, где
Сv=350;
Х=0,15;
У=0,35;
m=0,2.
Находим частоту вращения:
.
Расчет точности контрольного
приспособления.
Схема контрольного
приспособления для измерения точности зубчатого профиля представлена на рис.
1.3.
Погрешность измерения будет
зависеть от погрешности (биения) делительной окружности профиля:
Dд.о. =
0,009 мм .
Также погрешность будет
возникать от смещения оси рычага при посадке с зазором в отверстие Æ4Н6:
Dр = 0,021
мм.
Схема контрольного
приспособления.
Рис. 1.3.
Определим суммарную
погрешность измерения на контрольном приспособлении:
Dсум =Ö Dд.о.2 + Dр2
Dсум. изм. =Ö 0,0092 + 0,0212 = 0,023 мм.
Погрешность измерения должна
составлять 25 - 50% от поля допуска на контролируемый размер:
Dпр = 0,05
мм,
Dсум. изм.
< Dпр
0,023 < 0,05 , условие
выполнено, расчет произведен верно.
1.10. Нормирование
технологического процесса.
Технологическое нормирование
– установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов
(ГОСТ 3.1109 – 82). Под ресурсами понимаются энергия, материалы, инструмент,
рабочее время и др. Особенно важной задачей, решаемой проектированием
технологических процессов, является задача технического нормирования
вспомогательного времени, т. е. нормирование труда.
Норма штучного времени – это
норма времени выполнения объема работы, равной единице нормирования.
Твсп=То+Тв+Тобс+Тотд=Топ+Тобс+Тотд
, где
К – процент оперативного
времени на обслуживание рабочего места и на отдых.
Наименование
|
Тшт, мин
|
1
|
2
|
Операция 105 дробеструйная
|
|
Удалить коррозию, окалину
|
0,4
|
Операция 110 разметочная
|
|
Разметить торцы в размер 642
|
0,15
|
Операция 115 фрезерно-цент-ровальная
|
|
Установить заготовку в приз-мы, выверить, закрепить
Фрезеровать торец по разметке
Центровать торец
Повернуть стол
Фрезеровать торец по разметке
Центровать торец
|
0,25
0,15
0,10
0,05
0,15
0,10
|
Операция 120 токарная
|
|
Установить заготовку в цент-ра, выверить, закрепить.
Точить Æ 58,
выдерживая размер 482
Притупить острые кромки
Точить Æ 94
Притупить острые кромки
Контрольная (проверить раз-меры и шероховатость)
Контрольная (проверить дета-ль ультразвуком)
|
0,25
0,55
0,1
0,3
0,1
0,15
0,9
|
Операция 130 токарная
|
|
Установить деталь в 3х кулач-ковый патрон, по Æ 94 пос-тавить люнет, закрепить
Подрезатьторец в размер 640
Центровать торец
Переустановить деталь в кула-чки по Æ94, по Æ58 поставить
люнет, закрепить
Подрезать торец в размер 638-0,8
1
|
0,25
0,1
0,1
0,1
0,25
0,1
2
|
Сверлить отверстие Æ
14,43+0,3
Расточить отв. Æ 16,6+0,18
Расточить фаску под 60°
Расточить фаску под 45°
Нарезать резьбу М16х1,5-7Н
Притупить острые кромки
Контрольная
|
0,2
0,1
0,1
0,1
0,25
0,1
0,3
|
Операция 135 токарная
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить
Точить Æ47,5
Точить Æ32h6
Врезаться и обточить Æ50,5
Точить Æ55,5
Точить Æ75h9
Точить Æ70,5
Врезаться и обточить Æ64-0,3
Точить Æ65h9
Проточить профиль гребней
Точить конус 1:10
Притупить острые кромки
|
0,2
0,3
0,2
0,65
0,3
0,3
0,25
0,4
0,3
0,4
0,25
0,2
|
Операция 140 токарная
|
|
Точить Æ90h9
Точить Æ78 с 15°
Врезаться, точить Æ64-0,3
с 15°
Точить Æ73,96
предваритель-но до Æ74,5
Точить 2 фаски 1х45°
Притупить острые кромки
Контрольная
|
0,2
0,25
0,25
0,15
0,25
0,15
0,25
0,6
|
Операция 145 разметочная
|
|
Разметить шпоночные пазы
|
0,15
|
Операция 150 фрезерная
|
|
Установить деталь в делитель-ную головку, поджать
цент-ром, выверить, закрепить
Фрезеровать 2 паза
|
0,2
0,3
|
Операция 155 слесарная
|
|
Запилить заусенцы и приту-пить острые кромки по
пазам
1
|
0,2
2
|
Контрольная
|
0,2
|
Операция 160 шлифовальная
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить
Шлифовать Æ73,96h6
Шлифовать Æ50j6 и торцы
в размер 80Н9
Шлифовать Æ47f7
Шлифовать Æ55f7
Шлифовать Æ70S6
Шлифовать конус 1:10
Установить вал на ложемент
Контрольная
|
0,3
0,4
0,4
0,3
0,3
0,4
0,25
0,1
0,7
|
Операция 165 слесарная
|
|
Маркировать наружный диа-метр зубчатого венца
Контрольная
|
0,1
0,1
|
Операция 170 разметочная
|
|
Разметить 2 отверстия Æ4Н7
|
0,1
|
Операция 175 сверлильная
|
|
Установить деталь на призмы, выверить, закрепить
Сверлить 2 отверстия Æ3,9 с
пере-установом, выверкой, креплением
Развернуть 2 отверстия Æ4Н7 с переустановом
Притупить острые кромки в 2 отверстиях с
переустановом
Контрольная
|
0,2
0,3
0,3
0,3
0,15
|
Операция 180 зубофрезерная
|
|
Установить деталь, закрепить
Фрезеровать зубья начерно
Фрезеровать зубья начисто
Контрольная
|
0,3
0,8
0,65
0,5
|
Операция 185 слесарная
|
|
Притупить острые кромки
Контрольная
|
0,4
0,2
|
Операция 190 шлифовальная
|
|
Установить деталь в центрах, закрепить
1
|
0,2
2
|
Полировать Æ70jS6;
Полировать Æ50jS6, торцы
в размер 80Н9
Контрольная
|
0,2
0,2
0,2
|
Операция 195 маркирование
|
|
Маркировать обозначение де-тали ударным способом
Контрольная
|
0,1
0,05
|
Операция 900 консервация
|
|
Смазать полированные шейки смазкой, обернуть ветошью
|
0,3
|
Норма штучного времени
Тшт= 21,2 мин.
1.11. Составление маршрутной
и операционной технологической документации.
Разработанные
технологические процессы оформляются на соответствующих технологических
документах.
В соответствии с ГОСТ
3.1109-82 в технологической документации могут быть применены следующие
описания:
Маршрутное описание
технологического процесса (см. приложение).
Производится сокращенное
описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности
их выполнения без указания переходов технологических режимов. Обычно
используются в единичном, мелко серийном и опытном производстве.
Операционное описание
техпроцесса.
Полное описание с указанием
переходов технологических режимов.
Характерно для серийного,
крупно серийного и массового производства.
Маршрутное – операционное
описание технологического процесса.
(См. приложение).
Список использованных источников.
Грановский Г. И., Грановский
В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. – М.:
Высш. шк., 1985. – 304 с., ил.
Обработка металлов резанием.
Справочник технолога. Изд. 3-е, под ред. Г. А. Монахова. М., “Машиностроение”,
1974.
Косилова А. Г., Мещеряков Р.
К., Калинин М. А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении.
Справочник технолога. М., “Машиностроение”, 1976. – 288 с.
Справочник
технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К.
Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.,
ил.