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 R_а=1,6 мкм. Шероховатость поверхности вала под подшипники R_а=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.

Вывод: деталь вала имеет конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 89% требований при отработке конструкции на технологичность.

Рассчитаем такт производства:

Т_пр = F_д / N , где

F - годовой фонд времени;

N - годовой объем выпуска детали.

Т_пр = 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.

Суммарное отклонение расположения при обработке сортового проката круглого сечения (валик) в центрах:

, где

D_åк – общее отклонение оси от прямолинейности;

D_у – смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования;

, где

Т – допуск на диаметральный размер базы заготовки, использованной при центрировании, мм.

D_åк= D_к*L_к=0,12*449=54 мкм

L_к=l₁+l₂=449 мм

Черновое обтачивание.

D_черн.=К_т* D_å=0,06*2500=150 мкм, где

К_т – коэффициент уточнения(0,06).

D_чист.=0,04*150=6 мкм

Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода.

2Z_min=2(160+250+2500)=5820 мкм

2Z_min=2(50+50+150)=500 мкм

2Z_min=2(25+25+6)=112 мкм

2Z_min=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

Z_0max=0,1+0,25+0,75+6,9=8 мм

Z_0min=0,06+0,11+0,55+5,3=6,02 мм

Проверка.

Z_{общ.мах} - Z_общ.min=Т_з-Т_д

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.

d_в=850 МПа

Точить поверхность вала Æ 55 f7.

Т.к. R_a=1,6 мкм, то t=0,2 мм (см. [4], стр. 142).

Подача S^I=0,165 мм/об, но т.к. R_a=1,6, то радиус при вершине резца r=1,0 мм.

Для стали d_в=850 МПа S=0.45*S^I=0,074 мм/об

Находим скорость резания по формуле:

(м/мин), где

C_v;_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;

К_v – коэффициент является произведением коэффициентов.

К_v=К_мv*К_иv*К_пv

К_v=1*1*1=1

, где

С_v=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:

D_д.о. = 0,009 мм .

Также погрешность будет возникать от смещения оси рычага при посадке с зазором в отверстие Æ4Н6:

D_р = 0,021 мм.

Схема контрольного приспособления.

Рис. 1.3.

Определим суммарную погрешность измерения на контрольном приспособлении:

D_сум =ÖD_д.о.² + D_р²

D_{сум. изм.} =Ö 0,009² + 0,021² = 0,023 мм.

Погрешность измерения должна составлять 25 - 50% от поля допуска на контролируемый размер:

D_пр = 0,05 мм,

D_{сум. изм.} < D_пр

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.

Т_всп=Т_о+Т_в+Т_обс+Т_отд=Т_оп+Т_обс+Т_отд

, где

К – процент оперативного времени на обслуживание рабочего места и на отдых.

Норма штучного времени

Т_шт= 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.