43302

Разработка технологического процесса изготовления детали Шток

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Шток является самой ответственной частью вентиля, т.к. его поверхности 2 и 6 выполнены с высокой точностью и отполированы: коническая поверхность 2 плотно прилегает к корпусу вентиля и обеспечивает герметичность; цилиндрическая поверхность 6 соприкасается с рядом уплотнительных колец и также обеспечивает герметичность. Помимо всего вышеперечисленного поверхности 2 и 6, а также поверхность 9 подвергаются износу трением при эксплуатации: поверхность 2 о корпус вентиля, поверхность 6 об уплотнительные кольца, поверхность 9 об соединительное кольцо.

Русский

2013-11-04

1.18 MB

91 чел.

Содержание

Введение………………………………………………………………………...

 4

1. Анализ чертежа детали, химический состав и свойства материала, анализ технологичности детали………………………………….

 4

1.1. Описание конструкции детали……………………………………….

1.2. Химический состав и свойства материала детали…………………..

1.3. Анализ технологичности детали……………………………………..

 4

 4

 5

2. Обоснование и выбор заготовки. Объем и масса заготовки и детали…...

 6

2.1. Обоснование и выбор заготовки……………………………………...

2.2. Вычисление объема заготовки и детали……………………………..

 6

 6

3. Разработка операционной технологии……………………………………..

 9

3.1. Выбор методов обработки поверхностей……………………………

3.2. Установление этапов обработки поверхностей……………………..

 9

 9

4. Разработка маршрутной технологии и расчет операционных размеров...

10

4.1. Разработка маршрутной технологии…………………………………

4.2. Расчет операционных размеров………………………………………

10

12

5. Разработка операционной технологии……………………………………..

16

5.1. Расчет операции 015 Токарная (подрезка торцев)…………………..

16

5.2. Расчет операции 015 Токарная (сверление отверстий)……………..

20

Список использованной литературы………………………………………….

22

Приложения


Введение

Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления детали Шток.

На основе знаний, полученных на лекциях и при самостоятельной работе, необходимо спроектировать технологический процесс, а именно: анализ чертежа детали, анализ технологичности детали, выбор заготовки, разработка технологии изготовления детали, расчет операционных размеров, расчет операционной технологии.

  1.  Анализ чертежа детали, химический состав и свойства материала, анализ технологичности детали

1.1. Описание конструкции детали

Деталь Шток представляет собой тело вращения, которое состоит из набора цилиндрических (3, 5, 6, 8, 10), конических (2, 4, 7) и плоских (1, 9, 11) поверхностей.

Шток является самой ответственной частью вентиля, т.к. его поверхности 2 и 6 выполнены с высокой точностью и отполированы: коническая поверхность 2 плотно прилегает к корпусу вентиля и обеспечивает герметичность; цилиндрическая поверхность 6 соприкасается с рядом уплотнительных колец и также обеспечивает герметичность. Помимо всего вышеперечисленного поверхности 2 и 6, а также поверхность 9 подвергаются износу трением при эксплуатации: поверхность 2 о корпус вентиля, поверхность 6 об уплотнительные кольца, поверхность 9 об соединительное кольцо.

1.2. Химический состав и свойства материала детали

Деталь изготовлена из стали 20Х13 (жаропрочная коррозионно-стойкая

высоколегированная сталь): ;  - до термообработки; НВ=126-197. (стр. 113 [1])

Таблица 1.1 – Характеристика и применение стали 20Х13

Марка:

20Х13

Классификация:

Сталь жаропрочная коррозионно-стойкая высоколегированная

Применение:

для изготовления лопаток паровых турбин, изделий, подвергающихся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре; для производства различных деталей авиастроения - для изготовления карбюраторных игл, втулок, шестерен авиационных приборов, деталей аппаратуры непосредственного впрыска топлива

Таблица 1.2 – Химический состав стали 20Х13 (%)

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

0,16-0,25

до 0,6

до 0,6

до   0,6

до   0,025

до   0,030

12-14

Сталь 20Х13 подвергают стабилизационной термообработке ГОСТ 5949-75. Закалка при при температуре +1000°С с охлаждением на воздухе, отпуск при температуре 575°С. [1]

После термообработки заготовку (в данном случае горячекатаный прокат) подвергают травлению для снятия альфированного слоя (слой, насыщенный кислородом, образующийся при термообработке).

Твердость после термической обработки составляет НВdотп=3,7…3,2 или НВ=269-363. Механические свойства: , . [5]

1.3. Анализ технологичности детали

Деталь представляет собой тело вращения, поэтому в качестве заготовки используется прокат (круглый горячекатаный). Перепад по диаметрам небольшой, что позволяет экономичнее использовать материал. В большинстве операций соблюдается принцип единства баз, а следовательно технолог при расчете операционных размеров использует все поле допуска конструктора.

Таким образом, качественно анализируя деталь, можно сделать вывод о ее технологичности, однако для оценки экономического эффекта технологичности необходимо проводить дополнительный количественный анализ и сравнивать данную деталь с базовой. Критериями для сравнения являются степень унификации поверхностей, параметры шероховатости и др. Количественная оценка технологичности выходит за рамки данного курсового проекта.

  1.  Обоснование и выбор заготовки. Объем и масса заготовки и детали

2.1. Обоснование и выбор заготовки

Деталь представляет из себя вал с небольшим перепадом по диаметрам. Поэтому в качестве заготовки целесообразно выбрать простой сортовой профиль общего назначения с круглым поперечным сечением. ГОСТ 2590. Выберем пруток d=20 мм, l=100 мм. (стр. 290 [4])

  1.  Вычисление объема заготовки и детали

Деталь разобьем на элементарные тела – цилиндры и усеченные конусы и вычислим объем каждого тела (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Разбиение детали на простые элементы для вычисления объема

  1.  Усеченный конус

; ;

;

- высота усеченного конуса;  - высота полного конуса;  и  - радиусы верхнего и нижнего оснований.

  1.  Цилиндр

; .

  1.  Усеченный конус

;

- высота полного конуса;  и  - радиусы верхнего и нижнего оснований.

  1.  Цилиндр

.

  1.  Цилиндр

; .

  1.  Усеченный конус

;

- высота полного конуса;  и  - радиусы верхнего и нижнего оснований.

  1.  Цилиндр

.

  1.  Цилиндр

.

Суммарный объем детали

.

Масса детали

.

Объем заготовки

.

Масса заготовки

.

Масса стружки

.

Коэффициент использования материала

или 38,6%.

  1.  Разработка операционной технологии

3.1. Выбор методов обработки поверхностей

Рисунок 3.1 – Установление позиций поверхностей детали

Таблица 3.1 – Методы обработки поверхностей детали

№ пов

Методы обработки

предварительные

окончательные

1

отрезка + сверление

полирование

2

точение чистовое

полирование + термооксидирование

3

точение чистовое

-

4

точение чистовое

-

5

точение чистовое

-

6

точение чистовое

полирование + термооксидирование

7

точение чистовое

-

8

точение чистовое

-

9

точение чистовое

-

10

точение чистовое

-

11

отрезка + сверление+отрезка

термооксидирование

3.2. Установление этапов обработки поверхностей

Таблица 3.2 – Этапы обработки поверхностей

№ пов

1 – термо-обработка

2 – трав-ление

3 – отрез-ка

4 – свер-ление

5–точение чистовое

6 – поли-рование

7 – термоок-сидирование

1

+

+

+

+

-

+

-

2

+

+

-

-

+

+

+

3

+

+

-

-

+

-

+

4

+

+

-

-

+

-

-

5

+

+

-

-

+

-

-

6

+

+

-

-

+

+

+

7

+

+

-

-

+

-

-

8

+

+

-

-

+

-

-

9

+

+

-

-

+

-

-

10

+

+

-

-

+

-

-

11

+

+

+

+

-

-

+

  1.  Разработка маршрутной технологии и расчет операционных размеров

4.1. Разработка маршрутной технологии

При разработке маршрутной технологии всю механическую обработку распределяют по операциям и, таким образом, выявляют последовательность выполнения операций и их число. В условиях конкретного производства для каждой операции выбирается оборудование и определяется конструкторская схема приспособления.

В маршрутной технологии также предусматривается контроль с целью технологического обеспечения заданных параметров качества обрабатываемой детали. При этом объект контроля и его место назначается после тех операций, при которых точность обеспечивается наиболее трудно [3].

Маршрутная технология изготовления детали Шток включает в себя следующие операции:

Операция 005 Термообработка

Операция 010 Травление

Операция 015 Токарная

Операция 020 Токарная

Операция 025 Токарная (ЧПУ)

Операция 030 Токарная

Операция 035 Токарно-полировальная

Операция 040 Промывка

Операция 045 Контрольная

Операция 050 Термооксидирование

Операция 055 Контроль

4.2. Расчет операционных размеров

В данном курсовом проекте для упрощения производится расчет только длиновых линейных технологических размеров.

Расчет производится согласно теории размерных цепей. Опираясь на план технологического процесса, составляется совмещенная схема, на которой указываются обрабатываемые поверхности, конструкторские, технологические размеры и припуски на обработку.

         Рисунок 4.1 – Совмещенная схема механической обработки

Далее согласно теории графов составляется размерный граф. По нему определяются расчетные уравнения: размеров и допусков. Операционные допуски назначаются на операционные размеры в зависимости от точности механической обработки.

Рисунок 4.2 – Граф размерной цепи

Уравнения размерной цепи

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Неравенства допусков

1а.

2а.

3а.

4а.

5а.

6а.

7а.

8а.

Решение неравенств допусков

из (4а) ;

из (5а) ;

из (6а) ;

из (7а) ;

из (8а) ;

допуск  назначим в соответствии с точностью механической обработки: чистовое точение, IT10, ;

;

;

;

- чистовое точение;

;

;

- отрезка проката по 14-му квалитету;

;

;

.

Решение уравнений размерной цепи

из (4) ;

из (5) ;

из (7) ;

из (8) ; приведем к нормальному окончанию

из (6) ;

из (3) ;

приведем к нормальному окончанию  ;

из (2) ;

приведем к нормальному окончанию  ;

из (1) ;

приведем к нормальному окончанию  . [2]

Таблица 4.1 – рассчитанные операционные размеры

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

La

  1.  Разработка операционной технологии

В данном курсовом проекте разрабатывается операционная технология на 2 операции – 015 Токарная (отрезная) и 015 Токарная (сверление)

5.1. Расчет операции 015 Токарная (подрезка торцев)

Расчет режимов резания

Выберем токарно-револьверный одношпиндельный станок 1Е125П; мощность главного привода 4 кВт. (стр. 12, табл.2 [5[)

Расшифровка 1Е125П:

1 – станок токарный; Е – модификация станка; 1 – одношпиндельный; 25 – наибольший диаметр обрабатываемого прутка; П – повышенной точности.

Выбор режущего материала

Исходя из материала детали – 20Х13 жаропрочная коррозионностойкая сталь, выберем материал резца Р18К5Ф2. (стр. 178, табл.2 [5])

Исходя из метода обработки – чистовое точение, выберем твердый сплав ВК8. (стр. 183, табл. 3 [5])

Токарный отрезной резец из быстрорежущей стали (ГОСТ 18874-73) (стр. 188, табл. 10 [5])

  1.  Скорость резания

 - в общем случае;

- скорость резания при отрезании и фасонном точении.

Среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке – 30-60 мин. Примем Т = 60 мин.

Подача при отрезании s = 0,1-012 мм/об, примем s=0,12 мм/об. (стр. 366, табл. 15 [5])

Рисунок 5.1 – Токарный отрезной резец

H

B

L

l

a

r

25

16

140

60

3

0,2

Коэффициент Сv и показатели степени m и y:

при отрезании Сv=47; y=0,80; m=0,20.

Коэффициент Кv является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки КMV, состояния поверхности Кпv, материала инструмента Киv.

Kмv = 1,2-1,5 (для стали 12Х13), примем Кмv = 1,2. (стр. 360, табл. 3 [5])

Кпv = 0,9 – для проката с коркой. (стр. 361, табл.5 [5])

Киv = 1,0 – твердый сплав ВК8, сталь коррозионностойкая жаропрочная.

.

.

  1.  Сила резания

Силу резания, Н, принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Рz, радиальную Py и осевую Px). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитывают по формуле

.

При отрезании, прорезании и фасонном точении t – длина лезвия резца (а=3мм).

;

,

где  - предел выносливости после термообработки 20Х13;

n – показатель степени для твердого сплава. (стр. 362, табл. 9 [5])

для Рz и  для Рy;

. (стр. 374, табл. 23 [5]) 

Коэффициенты для силы Рz: Cp = 408; x=0,72; y=0,8; n=0;

.

Коэффициенты для силы Ру: Ср=173; х = 0,73; у = 0,67; n = 0;

.

  1.  Мощность резания

, отсюда делаем вывод, что станок 1Е125П  подходит.

Частота вращения шпинделя

4. Расчет штучного времени:

Нвр = Тшт + Тпз/n,

где Тшт – норма штучного времени;

Тпз – норма подготовительного заключительного времени;

n – количество деталей в партии запуска.

Тшт = То + Тв + Тo6.отд  = 0,086+0,330+0,005 =0,422              

где То – основное время;

Тв – вспомогательное время;

Тоб – время на обслуживание рабочего места;

Тот – время на перерыв и отдых;

Основное время расчитывается по формуле:

;

где  - расчетная длина обработки в направлении подачи, мм;

i – число рабочих ходов в переходе – подрезаются 2 торца;  - минутная подача инструмента внаправлении подачи, мм/мин.

где  - подача на один оборот детали, мм/об, - число оборотов шпинделя, об/мин.

Время на обслуживание рабочего места рассчитывается по формуле [3]:

Тобтехорг                                                                                                             

где  Торг – время на организацию обслуживания;

Вспомогательное время обработки рассчитывается по формуле [3]:

Тв = Ту.с.з.о.упиз = 0,07+0,04+0,09+0,13 = 0,330 мин              

где Ту.с. – время на установку и снятие;

Тзо – время на закрепление и открепление;

Туп – время на управление;

Тиз – время на измерения.

Время на отдых и обслуживание

Тоб.отд = 0,086*0,06 = 0,005 мин

Тп-з = 6мин                                                                               

Нвр =мин.

5.2. Расчет операции 015 Токарная (сверление отверстий)

Выберем станок 2Н106П – сверлильный одношпиндельный полуавтомат модификации Н с максимальным условным диаметром сверления 6 мм повышенной точности. Мощность электродвигателя 0,4 кВт.

Выберем сверло спиральное из быстрорежущей стали для труднообрабатываемых материалов с цилиндрическим хвостовиком средней серии ГОСТ 20695-75. (стр. 215, табл. 44 [5])

  1.  Глубина резания

При сверлении глубина резания t = 0,5D.

Тогда

  1.  Подача.

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу (стр 381, табл. 35 [5]).

Примем s = 0,1 мм/об.

  1.  Скорость резания.

Скорость резания, м/мин, при сверлении

Сv =3,5; q = 0,50; y = 0,45; m = 0,12 – обрабатываемый материал жаропрочная сталь, материал режущей части инструмента Р6М5. Сверление с охлаждением. (стр. 383, табл. 37 [5])

Период стойкости Т = 6 мин – материал режущей части инструмента быстрорежущая сталь, диаметр инструмента до 5 мм. (стр. 384, табл. 40 [5])

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

,

Kмv = 1,2-1,5 (для стали 12Х13), примем Кмv = 1,2. (стр. 360, табл. 3 [5])

Киv = 0,3 – быстрорежущая сталь Р18, обрабатываемый материал – сталь коррозионностойкая жаропрочная. (стр. 361, табл. 6 [5])

КlV = 1,0 – коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия. При L < 3D, КlV = 1,0. (стр. 385, табл. 41 [5])

.

.

  1.  Крутящий момент и осевая сила

;

См = 0,041; q = 2,0; y = 0,7; (стр. 385, табл. 42 [5])

;

.

Ср = 143; q =12,0; y = 0,7; (стр. 385, табл. 42 [5])

.

  1.  Мощность резания

,

Где .

  1.  Расчет штучного времени

где - основное время на операцию, мин; [3]

- вспомогательное время, мин;

- время обслуживания рабочего места, мин;

- время на личные потребности, мин;

- длина обрабатываемой поверхности, мм,

- диаметр, мм;

- кол-во отверстий.

. [3]


Список использованной литературы

  1.  Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. П.Н. Орлова, Е.А. Скороходова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 960 с.: ил.
  2.  Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Технология машиностроительного производства” для специальности 060800 “Экономика и управление на предприятиях” (для заочной формы обучения). Составители: В.В. Будилов, Р.Д. Агзамов.
  3.  Мухин В.С. Расчет технологических размеров: Учеб. Пособие Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2004. 205 с.
  4.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение – 1, 2001 г. 912 с., ил.
  5.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение – 1, 2001 г. 944 с., ил.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25957. Реконструкция объектов капитального строительства 12.01 KB
  Реконструкция стен здания: Уменьшение несущей способности стен дома происходит изза влияния факторов влияющих на фундамент. Реконструкция фасадов Усиление каменной кирпичной кладки стен Реконструкция стропильной системы и кровельного покрытия Собственно крыша и ее верхний слой кровля подвержены постоянному влиянию большого количества агрессивных факторов. При покрытии кровли мягким материалом – при небольших дефектах выполняются заплатки а при износе демонтируется все покрытиеи после этого выполняется полная реконструкция крыши.
25958. Крупноблочные конструкции 27.5 KB
  Из крупных блоков могут быть смонтированы различные части здания: фундаменты наружные и внутренние стены перегородки и т. ленточных фундаментов и стен подвалов могут применяться не только в крупноблочных домах но и в зданиях с кирпичными и крупнопанельными конструкциями См. наружных стен зданий из блоков изготовленных на основе лёгких и ячеистых бетонов шлакобетон керамзитобетон газобетон и др. Толщина крупноблочных стен назначается от 30 до 60 см в зависимости от теплотехнических и прочностных свойств материала блока и от...
25959. Стены из крупных легкобетонных блоков 27.5 KB
  В наружных стенах из крупных легкобетонных блоков показанных на чертежах типоразмеры основных элементов кладки назначены исходя из двухрядной разрезки в пределах этажа высотой 28 м. Блоки подразделяются на наружные простеночные рядовые и угловые поясные и перемычные подоконные. Внутренние стены возводятся из крупных бетонных блоков однорядной разрезки. Блоки подразделяются на внутренние стеновые перемычные вентиляционные специальные.
25960. Детали сопряжений крупноблочных стен 23 KB
  Для этого в углы стеновых панелей и в элементы каркаса при изготовлении закладывают стальные пластинки закладные детали к которым приваривают связывающие их стержни. Поэтому при использовании сварки для соединения панелей и связи панелей с каркасом необходимо очень тщательно выполнять требования по антикоррозийной защите сварных узлов.
25961. Детали стыков стен из легкобетонных блоков 23 KB
  Такие стыки обеспечивают наибольшую прочность и жесткость сопряжения а также надежную защиту от коррозии. Вертикальные и горизонтальные стыки стеновых панелей необходимо тщательно защищать от проникновения влаги и продувания. С этой целью при монтаже крупнопанельных зданий стыки герметизируют: всю линию вертикального стыка с внутренней стороны оклеивают рулонным материалом и защищают утепляющим вкладышем из пенополистирола или из пакета минераловатных плит обернутых пергамином. С наружной стороны в горизонтальные и вертикальные стыки вводят...
25962. Крупнопанельные конструкции 28 KB
  Пространственная жесткость и устойчивость этих зданий обеспечивается взаимной связью между панелями наружных и внутренних стен и панелями перекрытий. Бескаркасные панельные здания могут иметь четыре конструктивных варианта: с тремя продольными несущими стенами двумя наружными и одной внутренней с опиранием перекрытий по двум коротким сторонам; с несущими наружными стенами и внутренними продольными и поперечными с опиранием панелей перекрытий по контуру ; с несущими наружными степами и внутренними поперечными с опиранием перекрытий по трем...
25963. Основные конструкций крупнопанельного здания 28 KB
  Панели двух и трехслойные виброкирпичные панели с применением пластических масс являются разновидностями двух указанных основных групп. Однослойные панели в сравнении с многослойными требуют меньше металла менее трудоемки в изготовлении обеспечивают теплотехнический режим в помещении в таких стенах меньше мостиков холода достаточно прочны. В двухслойной панели одна скорлупа и слой утеплителя опасность накопления влаги в утеплителе не изолированном железобетонной плитой больше чем в трехслойной. Однослойные панели могут быть...
25965. ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНО-ПРОСТРАНСТВЕННЫХ БЛОКОВ 193.5 KB
  ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНОПРОСТРАНСТВЕННЫХ БЛОКОВ Преимуществом строительства зданий из объемнопространственных блоков по сравнению с крупнопанельным строительством является существенное сокращение затрат труда непосредственно на строительных площадках а также сроков возве дения зданий. Объемнопространственные блоки изготовляют на домостроительных заводах в виде полностью законченных оборудованных и отделанных объемных элементов на одну иногда и на две комнаты рис. изготовления монолитных блоков их формуют из железобетона тяжелого и легкого...