58577

Разработка технологического процесса изготовления вала-шестерни

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В процессе разработки технологии изготовления детали решаются следующие вопросы: выбор способа получения заготовки, металлорежущего оборудования; режущего и измерительного инструментов; назначение припусков на обработку, режимов резания и норм времени; проектирование оригинального и модифицированного станочного или сборочного приспособления.

Русский

2014-12-11

651 KB

36 чел.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине:    Основы технологии машиностроения

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Разработка технологического процесса изготовления вала-шестерни.


Оглавление

[1] Аннотация

[1.1] 2.2 Организационная форма производства

[2] IV. Обоснование и выбор способа производства

[2.1] 5.2 Определение массы и размеров исходной заготовки

[2.2] Определение режимов нагрева и охлаждения

[2.3] VI. Определение последовательности кузнечных операций

[3] Список используемой литературы

Аннотация

Целью курсового проекта является применение теоретических знаний для решения практических инженерно-технических задач по проектированию технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий в условиях современного производства. В данном курсовом проекте рассматривается процесс изготовления вала-шестерни быстроходного.

В процессе разработки технологии изготовления детали решаются следующие вопросы: выбор способа получения заготовки, металлорежущего оборудования; режущего и измерительного инструментов; назначение припусков на обработку, режимов резания и норм времени; проектирование оригинального и модифицированного станочного или

сборочного приспособления.

The summary

The purpose of the course project is the application of theoretical knowledge for the decision of practical nonproduction tasks on designing technological processes of manufacturing of details and assembly of products in conditions of modern manufacture. In the given course project the process of manufacturing the matrix of the stamp.

During development of technology of manufacturing of a detail the following questions are decided: a choice of a way of reception of preparation. Cutting metal of the equipment; cutting and measuring too's; purpose on processing, modes of cutting and norms of time; designing original and modified machine tool or assembly adaptation.


Введение

Научно технический прогресс в машиностроении в значительной степени определяем развитие и совершенствование всего народного хозяйства.

Важнейшими условиями ускорения научно - технического прогресса являются рост производительности труда, повышение эффективности общественного производства и улучшение качества продукции.

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность в эксплуатации зависят не только от совершенства её конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхности детали машины в целом, эффективное использование станков с программным управлением, электронно-вычислительной и другой новой техники, применение прогрессивных форм организации и экономики производственных процессов - всё это направлено на решение главных задач повышение эффективности производства и качества продукции.

Повышение энерговооруженности горных машин, комплексов и агрегатов, их производительность, надежности, темпов проведения выработок, автоматизация технологических процессов невозможны без создания и применения высокоэффективных горных инструментов, поскольку они непосредственно определяют характер взаимодействия машин с забоем.

Горные инструменты должны удовлетворять жестким и во многом противоречивым требованиям: обладать высокой надежностью (прочностью и износостойкостью), обеспечивать разрешение пород с минимальными затратами энергии, обладать малой материалоемкостью, высокой технологичностью в изготовлении и эксплуатации. В связи с этим ускорение прогресса горных инструментов возможно только на основе системного подхода: создания научных методов расчета прочности, износостойкости, ресурса инструмента, а также выбора их геометрических параметров и материалов для изготовления.

  1.  Назначение детали и технические условия на изготовление

Исходные данные к проекту:

  •  изготавливаемая деталь – вал-шестерня быстроходный;
  •  годовая программа выпуска – 2500 шт.;
  •  материал детали – Сталь 45 ГОСТ 1050-88 .

В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления вала-шестерни быстроходного.

Вал-шестерня  крепёжное изделие в виде стержня с шестернёй на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом.

Конструкция вала, его размеры, технические требования, программа выпуска – основные факторы, определяющие технологию изготовления и применяемое оборудование. Заготовки для ступенчатых винтов в серийном производстве при небольших перепадах диаметров ступеней получают резкой из горячекатаного проката. При значительных перепадах диаметров ступеней заготовки валов изготавливают ковкой на молотах и прессах.

Таблица 1

Химический состав  % материала   45.

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

As

0.42 - 0.5

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

до   0.3

до   0.04

до   0.035

до   0.25

до   0.3

до   0.08


Таблица 2


                     Температура критических точек материала 45.

Ac1 = 730 ,      Ac3(Acm) = 755 ,       Ar3(Arcm) = 690 ,       Ar1 = 780 ,       Mn = 350


                                                                                                                                         Таблица 3
Технологические свойства материала 45 .

        Свариваемость:

    трудносвариваемая

        Флокеночувствительность:

    малочувствительна

        Склонность к отпускной хрупкости:

    не склонна

предел текучести  0,2 = 580 МПа

временное сопротивление разрыву В = 800 МПа

относительное удлинение = 15 %

относительное сужение = 68 %

ударная вязкость KCU = 1,4 МДж/м2 

число твердости по Бринеллю НВ = 2400 МПа

  1.  Тип и организационная форма производства

2.1 Тип производства

Тип производства  — это комплексная характеристика технических, организационных и экономических особенностей машиностроительного производства, обусловленная его специализацией, типом и постоянством номенклатуры изделий, а также формой движения изделий по рабочим местам.

Единичное производство - характеризуется широким ассортиментом продукции и малым объемом выпуска одинаковых изделий, зачастую не повторяющихся. Особенности этого типа производства заключаются в том, что рабочие места не имеют глубокой специализации, применяются универсальное оборудование и технологическая оснастка, большая часть рабочих имеет высокую квалификацию, значительный объем ручных сборочных и доводочных операций, здесь высокая трудоемкость изделий и длительный производственный цикл их изготовления, значительный объем незавершенного производства.

Разнообразная номенклатура делает единичное производство более мобильным и приспособленным к условиям колебания спроса на готовую продукцию.

Единичное производство характерно для станкостроения, судостроения, производства крупных гидротурбин, прокатных станов и другого уникального оборудования. Разновидностью единичного производства является индивидуальное производство.

Серийное производство - характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры продукции партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени. В зависимости от размера серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства. Особенности организации серийного производства заключаются в том, что удается специализировать рабочие места для выполнения нескольких подобных технологических операций, наряду с универсальным применять специальное оборудование и технологическую оснастку, широко применять труд рабочих средней квалификации, эффективно использовать оборудование и производственные площади, снизить, по сравнению с единичным производством, расходы на заработную плату.

Серийное производство характерно для выпуска продукции установившегося типа, например, металлорежущих станков, насосов, компрессоров и другого широко применяемого оборудования.

Массовое производство - характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры однородной продукции в больших количествах в течение относительно продолжительного периода времени.

Массовое производство - высшая форма специализации производства, позволяющая сосредоточивать на предприятии выпуск одного или нескольких типов одноименных изделий. Непременным условием массового производства является высокий уровень стандартизации и унификации при конструировании деталей, узлов и агрегатов.

Особенности организации массового производства заключаются в том, что можно специализировать рабочие места на выполнении одной постоянно закрепленной операции, применять специальное оборудование и технологическую оснастку, иметь высокий уровень механизации и автоматизации производства, применять труд рабочих невысокой квалификации.

Массовое производство обеспечивает наиболее полное использование оборудования, высокий уровень производительности труда, самую низкую себестоимость изготовления продукции по сравнению с серийным и тем более единичным производством.

Этот тип производства экономически целесообразен при достаточно большом объеме выпуска продукции, поэтому необходимым условием массового производства является наличие устойчивого и значительного спроса на продукцию.

Тип производства функционально связан с массой детали m и годовой программой  выпуска N. Если принять, что произведение массы детали на величину годовой программы есть величина постоянная, то тип производства можно ориентировочно установить по следующим данным :                                                                             Таблица 4

Тип производства

Мелкосерийное

Серийное

Массовое

m, кг

< 20

20-100

100

Размер партии

20

20-100

30-40

m∙N

< 400

400-1000

3000

          То есть, масса детали m = 1,5 кг. По исходным данным N = 2500 шт., тогда mN = 1,5∙ 2500 = 3750, что соответствует массовому типу  производства.

2.2 Организационная форма производства

 

На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска:

где Fд – действительный годовой фонд работы оборудования за смену (равен 2030 часов при 1 рабочей смене в сутки);

N – годовая программа выпуска деталей.

                                                            Таблица 5

Вид механической обработки

Основное технологическое время

Черновая обточка поверхностей

0,00017dl

Чистовая обточка

0,00010dl

Шлифование грубое

0,00007dl

Шлифование чистовое

0,00015dl

Протягивание отверстий и шпоночных канавок

0,0004l

Растачивание отверстий

0,00018dl

Сверление отверстий

0,00052dl

Фрезерование черновое за проход

0,007l

Фрезерование чистовое за проход

0,004l

Черновая обточка 1) 0,21; 2) 0,22; 3) 0,41; 4) 0,22; 5) 0,45; 6) 0,41; 7) 0,12;

Чистовая обточка 1) 0,12; 2) 0,13; 4) 0,13; 5) 0,26; 6) 0,24; 7) 0,072;

Шлифование грубое 1) 0,087; 2) 0,089; 4) 0,089; 5) 0,18; 6) 0,17; 7) 0,05;

Шлифование чистовое 1) 0,18; 2) 0,19; 4) 0,19; 5) 0,39; 6) 0,36; 7) 0,11;

Протягивание отверстий и шпоночных канавок 6) 0,023;

Растачивание отверстий 6) 0,43;

Сверление отверстий 6) 1,24 ;

Фрезерование черновое за проход 3) 0,33;

Фрезерование чистовое за проход 3) 0,19;

Среднее штучное время:

  7,29/30 = 0,243

Коэффициент повторяемости:

  1.  Класс детали и технологичность ее конструкции

3.1 Определение класса детали

Деталь относится к классу «круглые стержни», тип детали – «вал-шестерня быстроходный».

К классу деталей «круглые стержни» относятся детали, которые имеют цилиндрическую форму, причем их длина значительно превышает диаметр. К таким деталям относятся: поршневые пальцы, оси привода сцепления, валики водяного насоса, шкворни, оси блока шестерен заднего хода, толкатели, валы коробок передач,  карданные валы и крестовины карданов, валы и полуоси задних мостов, поворотные цапфы, валы рулевого управления, впускные и выпускные клапаны, коленчатые и распределительные валы и др.

Они изготавливаются из конструкционных среднеуглеродистых и легированных сталей, высокопрочного чугуна. В зависимости от назначения и условий работы детали данного класса могут иметь шейки, отверстия, резьбу, шпоночные канавки, шлицы, выточки, галтели, зубья, кулачки, торцовые поверхности, фланцы и другие поверхности, работающие при различных видах трения и нагрузках. Рабочие поверхности в большинстве случаев подвергают закалке токами высокой частоты или цементации с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. В зависимости от отношения длины к диаметру различают жесткие (не более 12) и нежесткие (больше 12) стержни.

В процессе эксплуатации детали подвергаются периодическим нагрузкам от сил давления газов и инерции движущихся масс, которые вызывают переменные напряжения в их элементах.

3.2 Оценка технологичности конструкции

Детали типа валов признаются технологичными, если они отвечают следующим требованиям (качественная оценка):

  •   возможность максимального приближения формы и размеров заготовки к размерам и форме детали;
  •   удобство контроля размеров и точностных параметров детали;
  •   уменьшение диаметров поверхностей от середины к торцам вала или от одного торца к другому;
  •   возможность замены закрытых шпоночных пазов открытыми;
  •   жесткость вала обеспечивает достижение необходимой точности при обработке (l: d<10…12);

Выполним количественную оценку технологичности детали, определив коэффициенты шероховатости Кт и Кш точности детали:

  •  число поверхностей, выполненных по квалитету P9 = 1;
  •  число поверхностей, выполненных по квалитету k6 = 2;
  •  число поверхностей, имеющих шероховатость Ra 1,6 мкм = 6;
  •  число поверхностей, имеющих шероховатость Ra 0,8 мкм = 4;
  •  число поверхностей, имеющих шероховатость Ra 0,08 мкм = 1;

Деталь является технологичной, так как отвечает требованиям количественной (Kш < 0,5;  Кт > 0,85) и качественной характеристик.

IV. Обоснование и выбор способа производства

Валы - шестерни  изготавливаются штамповкой, ковкой и прокатом.

Штамповка - это способ обработки металлов давлением, при котором объем металла, нагретый до температуры ковки, принудительно распределяется по полости штампа с целью получения изделия определенной конфигурации.

Такой способ заготовительного производства позволяет получать заготовки (штампованные поковки) сложной конфигурации с незначительными припусками на механическую обработку и с заранее заданными механическими свойствами.

В зависимости от применяемого деформирующего оборудования, горячая объемная штамповка может осуществляться на штамповочных молотах, кривошипных, гидравлических и фрикционных прессах, горизонтально-ковочных машинах. Существует ГОСТ 7505-89, регламентирующий порядок конструирования штампованных поковок.

В зависимости от типа штампа и его особенностей, штамповка подразделяется на штамповку в открытых (с заусенцем) и закрытых штампах и  штамповку выдавливанием.

Штамповка в открытых штампах сопровождается образованием необходимого заусенца (облоя). При этом масса исходной заготовки больше массы получаемой в полости штампа поковки на величину заусенца, который образуется на самой последней стадии штамповки.

После штамповки заусенец обрезается в специальном обрезном ручье штампа. Открытые штампы имеют следующие преимущества: не нужна точная дозировка металла исходной заготовки,  можно применять обычный нагрев, можно получать поковки сложной конфигурации, относительно большой ресурс штампа (по сравнению со штамповкой в закрытом штампе). К недостаткам способа можно отнести большой отход металла на заусенец, большие припуски на механическую обработку.

Штамповка в закрытых штампах не предусматривает образования специального заусенца. Образующийся небольшой заусенец, затекающий в компенсатор штампа, является следствием неточной дозировки исходного металла.  

Необходимость точной дозировки металла сдерживает широкое промышленное использование такого метода штамповки. Однако несомненным его преимуществом является экономия металла. Именно поэтому этот способ штамповки нередко называют точной безотходной штамповкой.

Форма поковки может быть простой и сложной. Поковки простой формы даже из предварительной заготовки (проката круглого или квадратного сечений) можно получить в одной полости (ручье) штампа. Такая штамповка носит название одноручьевой.

Если форма заготовки значительно отличается от конфигурации поковки, то требуется последовательно приближать конфигурацию в специальных, дополнительных полостях (ручьях) штампа. В этом случае штамповка будет называться многоручьевой. Многоручьевая штамповка менее эффективна, поэтому для повышения производительности и снижения стоимости изготовления сложных поковок применяют предварительное фасонирование заготовки, например, на горизонтально-ковочных машинах, ковочных вальцах и т.д.

Ковка -  обработка металла, находящегося в пластическом состояние под действием бойков молота (динамическое воздействие) или пресса (статическое воздействие) с использованием при надобности подкладного инструмента. Изделие, получаемое ковкой, называют поковкой.

Поковки могут иметь самую разнообразную форму и массу от нескольких граммов до 350 т. и более. Большие поковки получают непосредственно из слитков, поковки средних и малых размеров – из прокатных заготовок.

Ковку применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства. Заготовку куют между нижним (неподвижным) и верхним (подвижным) бойками молота и пресса. Контактирующие с заготовкой поверхности бойков и подкладных инструментов определяют направление деформации (течение) металла заготовки. При ковке используются подкладные инструменты такие как: топор, раскатка, обжимка. При ковке выполняется протяжка, осадка, гибка, пробивание или прошивание отверстий, выглаживание, рубка.

При протяжке длина заготовки увеличивается за счёт уменьшения её поперечного. Вначале куют на квадрат, что даёт наибольшую скорость деформации, после чего (если нужно) скругляют заготовку или формуют. Для протяжки заготовку кладут поперёк бойков, передвигая её кантуя на 90 градусов после каждого обжатия. 

Для гибки нужен местный нагрев заготовки; для получения одинакового сечения по длине заготовки и в месте изгиба предварительно делают высадку. Для гибки заготовку зажимают между бойками молота. Для прошивания отверстий прошивень вбивают в заготовку приблизительно до половины её толщины, затем заготовку переварачивают и пробивают отверстие насквозь; расширяют и выравнивают отверстие с помощью бочкообразной оправки.

Для выглаживания крупных поковок производят лёгкие удары бойка молота, мелкие поковки выглаживают гладилками. Из ковочных молотов наибольшее распространение имеют пневматические и паровоздушные молоты.

Прокат - один из самых распространённых видов обработки металлов давлением.

Заключается в обжатии металла между двумя вращающимися в разные стороны валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и обжимается по толщине. После прокатки увеличивается длина (происходит удлинение) и ширина (происходит уширение).

Прокаткой получают прокат различного назначения. Если температура прокатки выше температуры рекристаллизации, то прокатку называют горячей. Если температура прокатки ниже температуры рекристаллизации, то прокатку называют холодной.

Горячий прокат получают путём нагревания металла для повышения его пластичности, а холодный прокат получается в том случае, когда пластичность металла достаточна и без нагрева (например, у мягких марок стали).

Длина прокатных станов зависит от объёмов производства проката, от свойств полученной прокатанной стали и может быть очень большой. Например, протяжённость прокатного стана-2000 на комбинате "Северсталь" в Череповце несколько сотен метров. Часто на прокатном стане наряду с основной функцией проката совмещаются и дополнительные: резка металла на части, маркировка или клеймение, сматывание в рулоны, упаковка и другие.

Так как по годовой  программе деталь  относится к массовому типу производства, будет экономично изготовить его прокатом, чем штамповкой, так как при штамповке будет затрачено много металла, что плохо сказывается на экономический аспект. По ГОСТ 2690-2006 прокат можно использовать, если диаметр вала не превышает 270 мм.

По ГОСТ 2590-88 назначаем прокат 2060 мм, а диаметром 53.

  1.  Технологический процесс механической обработки деталей
    1.  Операционные припуски, напуски, допуски и размеры

Припуск – слой материала, подвергаемый снятию с заготовки при механической обработке. Припуск назначается в целях обеспечения точности действительных размеров, а также заданного качества поверхностного слоя обработанной детали.

Допуск — разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров (размеров, массовой доли, массы), задаётся на геометрические размеры деталей, механические, физические и химические свойства. Назначается (выбирается) исходя из технологической точности или требований к изделию. Любое значение параметра, оказывающееся внутри заданного интервала, является допустимым.

Напуск — это слой металла, который назначается сверх припуска, как, например, штамповочные или литейные уклоны, применяемые для облегчения извлечения штампованной поковки из штампа и отливки или модели из литейной формы.

Припуски и допуски на механическую обработку назначим по справочным данным (Материаловедение: Методические указания к курсовому проекту /Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). Сост.: В.И. Болобов, С.Ю. Кувшинкин, С.Л. Иванов, Ю.П. Бойцов, А.Я. Бурак СПб, 2010, 32 с.).

Итак, первым шагом является назначение припусков в соответствии с ГОСТ’ом 7062-90. В качестве базового диаметра выбираем ступень D3 (наибольший диаметр) – на нее не будет назначаться дополнительный  припуск. Назначая припуски и допуски, следует составить расчетные выражения. Расчет припусков на диаметры (в зависимости от длины детали L=248,5 мм и соответствующего диаметра; величина дополнительного припуска назначается в зависимости от разности диаметров наибольшего и рассматриваемого сечений) :

D1= D1 + δ1 + δ1 Δ1/2 = 40 + 5 + 4 = 49 мм

                       D2= D2 + δ2 +  δ2 Δ2/2 = 42 + 5 + 4 = 51 мм

                       D3= D3 + δ3  Δ3/2 = 47,3 + 5 = 52,3 мм

                       D4= D4 + δ4 + δ4 Δ4/2 = 42 + 5 + 4 = 51 мм

                                 D5= D5 + δ5 + δ5 Δ5/2 = 40 + 6 + 4 = 50 мм

                       D6= D6 + δ6 + δ6 Δ6/2 = 32 + 5 + 4 = 41 мм

                       D7= D7 + δ7 + δ7 Δ7/2 = 20 + 5 + 3 = 28 мм

Припуски и напуски на длины определяются следующим образом: на обрубаемые ступени (на сторону обработки) принимается равным 1,5 припускам на диаметр рассматриваемой ступени; на остальные ступени припуск на длину на сторону обработки принимается равным 0,75 от припуска на рассматриваемый диаметр; отклонения (допуск) на длину принимается равным трем отклонениям на диаметр.

 

Расчёт поковочных размеров на длины:

l1= l1 + 1,5 δ1 - 0,75 δ2  Δ1/2 = 21,75 + 1,5 · 5 - 0,75 · 5 = 25,5 мм

          l2= l2 + 0,75 δ2  - 0,75 δ2  Δ2/2 = 25 + 0,75 · 5 - 0,75 · 5 = 25 мм

 l3= l3 + 0,75 δ3 + 0,75 δ2  Δ3/2 = 39 + 0,75 · 5 + 0,75 · 5 = 46,5 мм

          l4= l4 + 0,75 δ4 - 0,75 δ3  Δ4/2 = 25 + 0,75·5 - 0,75 · 5 = 25 мм

      l5= l5 + 0,75 δ5 + 0,75 δ4  Δ5/2 = 51,75 + 0,75 · 6 - 0,75 · 5 = 52,5 мм

          l6= l6 + 0,75 δ6  - 0,75 δ5  Δ6/2 = 58 + 0,75 · 6 - 0,75 · 6 = 58 мм

l7= l7 + 1,5 δ7  - 0,75 δ6  Δ7/2 = 22 + 1,5 · 5 - 0,75 · 5 = 25,75 мм

После разработки эскиза поковки определяется объём и масса поковки. Объём поковки вычисляется по формуле:

,

 Где Vi – объём каждой ступени винта; Di- диаметр рассматриваемой ступени(поковочный размер); li- длина рассматриваемой ступени(поковочный размер).

 Расчётная масса поковки определяется по формуле:

,

               где =7710 кг/м3 - плотность стали.

Объём поковки:

                               V1 = π/4 · 492 · 25,5 = 48062 мм3

                               V2 = π/4 · 512 · 25 = 51044 мм3

V3 = π/4 · 52,32 · 46,5 = 99845 мм3

                                V4 = π/4 · 512 · 25 = 51044 мм3

V5 = π/4 · 502 · 52,5 = 103031 мм3

                                V6 =  π/4 · 502 · 58 = 76536 мм3

 V7 = π/4 · 282 · 25,75 = 15847 мм3

Vобщ = 48062 + 51044 + 99845 + 51044 + 103031 + 76536  +  15847 = 0,00044 м3

Масса поковки: Mp = V · γ = 0,00044·7710 = 3,4 кг

Окончательная масса поковки: Мпок  = (1,02 - 1,03) · Мр = 3,5 кг.

5.2 Определение массы и размеров исходной заготовки

Масса исходной заготовки (проката) определяется по формуле:

Мпр = Мпок + Муг + Мотх ,

Где Муг = (0,02+0,015mпок – масса металла на угар (m-число подогревов);

Мотх = Мобс + Мвыдры – масса технологических отходов (состоит из массы обсечек Мобс=0,03Мпок и массы выдры, которая в нашем случае равна 0, т.к. нет отверстий, получаемых ковкой).

Число подогревов m будет равно числу основных операций ковки. Т.к. в качестве исходной заготовки выбран прокат, то основными операциями будут протяжки на величину диаметров всех ступеней, кроме базовой. Т.е. m=3. Тогда масса исходной заготовки равна:

Мпр = Мпок + Муг + Мотх = 3,5 + (0,02 + 0,015*6) * 3,5 + 0,03 * 3,5 = 4 кг

Из сортамента по ГОСТ 2590-88 выбираем прокат стальной горячекатаный круглый диаметром d=55 мм. Длину проката l определим, исходя их значений массы, плотности и объёма:

По формуле длина проката будет равна:

L = M/(ρ·0,782d2) = 4/(7710 · 0,785 · 0,052) = 260 мм

Принимаем l = 260 мм (значение длины проката кратное 5).

  1.  Определение режимов нагрева и охлаждения

Операции свободной ковки проводятся над нагретыми (в мазутных или газовых печах) заготовками.

График горячей обработки до момента получения заданной по чертежу поковки состоит из следующих этапов: нагрева заготовки до критической температуры tкр (температура структурных превращений); выдержки; нагрева до температуры ковки tк с максимально возможной скоростью; выдержки; ковки; охлаждения поковки.

Общее время нагрева до температуры ковки складывается из времени нагрева до критической температуры и затем до температуры ковки. Для средне- и высоколегированных сталей время этих нагревов равно соответственно τ1 = 13,3; τ2 = = 6,7 (D – наименьший диаметр поковки): τ1 = 13,3=6,2 с; τ2 = = 6,7=3,1 с.

Продолжительность выдержек при критической и ковочной температурах принимают в пределах τ1 + τ2 = 9,3 с. Наличие выдержек при температурах tкр и  tк вызвано необходимостью выравнивания разности температур по сечению слитка или заготовки. Эта разница температур всегда возникает при нагреве стали из-за её ограниченной теплопроводности. Чем больше сечение нагреваемой заготовки, тем продолжительнее должна быть выдержка.

          Важное значение для получения высококачественных поковок имеет правильный выбор режима их охлаждения. Чрезвычайно высокие термические напряжения, возникающие в поковке при неправильном охлаждении, могут привести к появлению трещин.

         Параметры (критическая, начальная и конечная температура ковки) температурных интервалов ковки для стали 45 (охлаждение на воздухе) представлены в таблице:

Таблица 6

Температурные интервалы ковки

Марка стали

Ас1,0С

tкр ,0С

tк ,0С

45

715-800

1200

800

 

Тогда график нагрева заготовки и охлаждения поковки будет выглядеть следующим образом (рис.1):

     

Рис.1. График нагревов и охлаждения поковки

VI. Определение последовательности кузнечных операций

 

           В результате разработки технологии получения заготовки поковка представляет собой вал с  семью ступенями.

При разработки последовательности кузнечных операций необходимо определить количество и очерёдность основных, вспомогательных и отделочных операций, выбрать кузнечный инструмент, необходимый для выполнения операций. Выбор операции определяется конфигурацией и соотношением размеров поковки, величиной укова, техническими условиями на её изготовление.

Основные технологические операции – это операции, связанные с изменением формы и размеров слитка и промежуточной заготовки, с целью получения поковки соответствующую требованиям чертежа. К основным операциям относятся протяжка, осадка, прошивка глухих или сквозных отверстий, рубка, вытяжка на оправке, раскатка, гибка и т.д.

Вспомогательные операции – это операции, связанные с подготовкой проката или промежуточной заготовки для выполнения последующих основных операций (заделка цапфы, биллетирование слитка, разметка заготовки, правка, клеймение).

Отделочные операции – это операции, связанные с получением требуемого по чертежу качества поверхности.

Большое значение для успешного выполнения операций ковки имеет конструкция, профиль рабочей части и размеры кузнечного инструмента. Применяемый в свободной ковке инструмент по назначению может быть объединён в три группы: основной технологический, поддерживающий переносной, мерительный.

Основной технологический инструмент включает технологическую оснастку (верхние и нижние ковочные, правильные, гибочные и разгоночные бойки, осадочные плиты, кольца, оправки и т.д.) и подкладной инструмент (раскатки, угольники, топоры, прошивки, пуансоны и т.п.).

Поддерживающий переносной инструмент – клещи, патроны, цепи, кантователи. Мерительный инструмент – линейка, кронциркули, скобы, и т.д., т.е. такой инструмент, с помощью которого контролируются геометрические размеры поковок как в процессе ковки, так и по её окончании.

Для заданного винта последовательность кузнечных операций следующая:

1. Протяжка заготовки на диаметр для получения базовой ступени III (рис.2). Применяемый инструмент: бойки (верхний – плоский, нижний вырезной).

Рис.2. Схема протяжки на базовый диаметр

2. Разметка заготовки ( с целью разделения металла на необходимый объём, рис.3). Применяемый инструмент: бойки (верхний – плоский, нижний – вырезной или плоский), раскатка, пережимка.

   

                                      

                                                              Рис.3. Схема разметки

3. Протяжка заготовки на диаметр (получение ступени, рис.4):

Рис.4. Схема протяжки

Операции разметки и протяжки далее повторяются для получения каждой ступени винта: III, IV, V, VI, VII (операции4-6).

7. Правка поковки (для устранения кривизны и несоосности ступеней, рис. 5).

Применяемый инструмент: верхний плоский боёк, нижняя плоская осадочная плита (или стол).

Рис.5. Схема правки поковки

8. Проглаживание поковки или отдельных её частей для получения заданных по чертежу размеров и внешнего вида (рис.6). Применяемый инструмент: бойки  (верхний – плоский, нижний – плоский или вырезной).

                             

                                                   Рис.6. Схема проглаживания

                Аналогично данная операция проделывается со ступенями: I, III, IV, V, VI , VII.

VII. Механическая обработка

        Согласно чертежу детали механическая обработка поковки включает в себя: подрезание торцов, обтачивание до соответствующих диаметров (при обтачивании достигается требуемая шероховатость поверхности, поэтому отделочные операции не требуются), сверление отверстия, нарезание резьбы.

Для обтачивания необходимо выбрать закрепление винта в зависимости от его жёсткости, которая определяется как отношение длины винта к его диаметру (примем для этого среднее значение диаметра d = 52 мм). Для заданного винта l/d = 260/52 = 5 , т.е. 4≤l/d≤11 - имеем винт средней жёсткости. Для винтов средней жёсткости необходимы 2 точки закрепления: трёхкулачковый патрон и задний центр для черновой обработки и закрепление в центрах при чистовой обработки (при этом уменьшается глубина резания, однако возрастает точность) .

Также для обработки зубчатого колеса (шестерни) будем использовать зубофрезерный станок (модульная фреза), а для фрезерования шпоночного паза обрезной горизонтальный шпоночно-фрезерный станок 692Р (фреза – пальцевая, шпоночная). И конечно же мерительный инструмент: штангенциркуль.

В качестве режущих инструментов используются:

  •  Резец проходной Т15К6;
  •  Резец подрезной Т15К6;
  •  Сверло 2301-3555 ГОСТ 10903-77;
  •  Фреза дисковая зуборезная модульная  ГОСТ 9140-78 (учитывая нормальный исходный контур ГОСТ 13755 - 81);
  •  Фреза пальцевая двухперьевая  ГОСТ 9140-59  (6x26 мм)

Контроль точности шага резьбы может быть осуществлен штангенциркулем путем замера нескольких шагов резьбы и деления полученного числа на число шагов.

На все поверхности, кроме двух, назначены шероховатости Ra = 1,6, чего добиваются чистовой обработкой детали. На две цилиндрические поверхности Ø42 назначены шероховатости Ra = 0,8, чего добиваются шлифованием на специальном шлифовальном станке. Деталь обрабатывается во вращающихся центрах (ГОСТ 8742-75).

  1.  Режимы резания и нормирование

Режимы резания:

  •   V =  мм/мин– скорость резания (D – диаметр обрабатываемой поверхности);
  •   nтвс = 500 об/мин – частота вращения шпинделя ТВС (берется по паспорту станка);
  •   sчерн = 0,8 мм/об – подача режущего инструмента при черновом точении;
  •   sчист = 0,2 мм/об – подача режущего инструмента при чистовом точении;
  •   nвсс = 1000 об/мин – частота вращения шпинделя горизонтальный шпоночно-фрезерного станка 692Р  
  •  sсв = 0,1 мм/об – подача режущего инструмента при сверлении, зенкеровании, развертке;
  •   V1 = = 3,14*500*32 / 1000 = 50,24 мм/мин
  •   V 2 = = 3,14*1000*52 / 1000 = 163,28 мм/мин

Под нормированием технологических процессов понимают назначение технически обоснованных норм времени на продолжительность выполнения операций.

Основное время рассчитывается по формуле:

мин,

где L – длина обрабатываемой поверхности, мм; S - подача, мм/об; n – частота вращения шпинделя, об/мин; i – число проходов.

  1.  T1 = 3,56 мин;
  2.  T2 = 1,21 мин;
  3.  T3 = 6,35 мин;
  4.  T4 = 11,41 мин;
  5.  T5 = 0,68 мин;
  6.  T6 = 6,42 мин;
  7.  T7 = 1,84 мин.

мин.

Тш.к. — штучно-калькуляционное время, это и есть технически обоснованная норма времени на выполнение операции.

Тп.з. — подготовительно-заключительное время, необходимое на ознакомление исполнителя с чертежом, получение консультаций у мастера, настройку станка и приспособлений. Это время распределяется не на одну деталь, а на всю партию деталей (n), подлежащих изготовлению.

Твсп — вспомогательное время, затраченное на управление станком, установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод режущего инструмента, измерение детали, мин.

Tш.к. = 48,41 мин;

Твсп = 174,83 мин;

Тп.з. = 1049 мин.

  1.  Проектирование специальной оснастки для изготовления шпоночных пазов

В качестве специальной оснастки для изготовления шпоночного паза на цилиндрической поверхности Ø32 выберем призмы неподвижные по ГОСТ 12196-66.

Заготовка в приспособление устанавливается на две призмы и прижимается двумя прихватами. Зажим детали осуществляется с помощью лапок прикрепленных к призме с помощью винта.

Приспособление базируется на станке при помощи цилиндрической поверхности Ø45 и крепится к столу станка с помощью четырех болтов. Призма на Ø32 устанавливается на подиум, чтобы деталь не деформировалась.

Деталь на операции остаётся неподвижной, а обработка происходит за счет подачи режущего инструмента.

  1.   Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта была разработана технология изготовления ступенчатого вала, спроектирована специальная оснастка для этой детали, повышающая производительность всего производства. Также были выполнены чертежи конечной детали и приспособления, отвечающие требованиям ЕСКД.


Список используемой литературы

  1.  Материаловедение: Методические указания к курсовому проекту /Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). Сост.: В.И. Болобов, С.Ю. Кувшинкин, С.Л. Иванов, Ю.П. Бойцов, А.Я. Бурак СПб, 2010, 32 с.
  2.  Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 2011.
  3.  Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 2008.
  4.  Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под ред. Манахова М.: Машиностроение 1974.
  5.  Ю. П. Бойцов, С. Л. Иванов. Методические указания к курсовому проектированию: Материаловедение. СПб, 2009.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36113. Планування діяльності підприємства. Планологія як наука про планування 1.33 MB
  Процес планування діяльності підприємств має багато складових: виробництво реалізація продукції її собівартість забезпеченість трудовими матеріальними і фінансовими ресурсами фінансові результати роботи фінансовий стан підприємства його інвестиційна діяльність. У практиці традиційного технікоекономічного планування на вітчизняних підприємствах такі пофакторні розрахунки завжди супроводжували розробку планів із підвищення продуктивності праці і зниження витрат на виробництво продукції. Враховуючи і те що підприємствам які працюють в...
36114. Бюджетна система України 363 KB
  Сутність призначення і роль бюджету держави. Роль бюджету у фінансовокредитному механізмі. Основним джерелом формування бюджету держави є ВВП. Роль і місце бюджету в суспільстві визначається фінансовою моделлю країни.
36115. Проект реконструкції булочного цеху ТзОВ «Хліб Трейд»(з використанням прискорених способів тісто приготування) 976.5 KB
  Темою дипломного проекту передбачено технічне переоснащення пекарні «ТзОВ Трейд» з установкою лінії виробництва хліба. На лінії № 1 виробляється хліб дніпровський, на лінії № 2 – батони канапкові. В результаті реконструкції тістомісильні машини Стандарт замінені на двошвидкісні тістомісильні машини Прима 160А, що покращить реологічні властивості тіста, прискорить дозрівання тіста і скоротить технологічний процес приготування виробів
36116. Конспект лекцій по Інформатиці 932.5 KB
  Для позначення програмних засобів під якими розуміється сукупність всіх програм використовуваних компютерами і область діяльності по їхньому створенню й застосуванню використається слово Software буквально мякі вироби що підкреслює рівнозначність самої машини й програмного забезпечення а також здатність програмного забезпечення модифікуватися пристосовуватися й розвиватися. Для позначення частини інформатики повязаної з розробкою алгоритмів і вивченням методів і прийомів їхньої побудови застосовують термін Braіnware англ. А...
36117. Технології. Курс лекцій 3.43 MB
  ПРОЕКТУВАННЯ ЯК СКЛАДОВА СУЧАСНОГО ВИРОБНИЦТВА ТА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ ЛЕКЦІЯ 1. Основні ознаки проектної діяльності. Проектування не є принципово новим видом людської діяльності. Творчі відкриття винахідника чи науковця створення архітектурних споруд чи художніх творів – це прояв творчості і водночас – це проектування у певній галузі людської діяльності.
36118. Теория ймовірностей та математична статистика 3.77 MB
  Числові характеристики вибіркового розподілу. Значення функції щільністі нормального розподілу. Функція розподілу нормального закону. Квантилі розподілу Стьюдента.
36119. Податкові системи зарубіжних країн 585 KB
  Так у Стародавньому Римі основними податками які справлялися у натуральній формі були поземельний податок податки на живий інвентар фруктові дерева виноградники та нерухомість. Іншим видом податку тих часів було поплужне тобто податок з кожного плуга. Після приєднання українських земель до Росії основним податком стає подимне або подвірний податок який сплачувався кожним селянським двором. Тому цей податок отримав назву поголовщина або подушна подать.
36120. ПОЛІТОЛОГІЯ. Курс лекцій 5.29 MB
  СТАНОВЛЕННЯ ТА РОЗВИТОК ПОЛІТИЧНОЇ ДУМКИ. РОЗВИТОК ПОЛІТИЧНОЇ ДУМКИ В УКРАЇНИ. ДЕРЖАВА ГОЛОВНИЙ ІНСТИТУТ ПОЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ. Проте в новий час розвиток політичної думки та уявлень про державу призвів до відокремлення науки про державу та її обособлення від політичної науки.
36121. Управління поведінкою споживача 1.03 MB
  Підходи та етапи моделювання поведінки споживачів. Поведінка споживачів у промисловому маркетингу. Поведінка споживачів це дії які здійснює окрема особа купуючи і користуючись продукцією чи послугами це розумові і соціальні процеси що передують цим діям або настають за ними. Поведінка споживачів у промисловому маркетингу це процес прийняття рішення яким користується підприємство чи організація для визначення потреби у продуктах послугах ідентифікації оцінювання й вибору торгових марок і постачальників.