Всероссийский сборник статей и публикаций портала Гениальные дети.
Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация:
Автор: Балаян Вилен Вигенович
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация:
Автор: Балаян Вилен Вигенович
Филиал ГБОУ ВО МО «Университет «Дубна» Лыткаринский промышленно-гуманитарный колледжКурсовая работапо профессиональному модулюПМ.03. «Участие во внедрении технологических процессов изготовления деталей машин и осуществление технического контроля»МДК 03.01. «Реализация технологических процессов изготовления деталей»Тема: Технологический процесс изготовления детали типа “Муфта”Специальность 15.02.08 «Технология машиностроения»Руководитель:___________/Ковалева Л.Н./« __ » _________ 20___ г.Разработал:___________/Сугробов Д.А /Группа 815« __ » ________ 20___ г.___________ОценкаЛыткарино, 202__г. СодержаниеВведениеПроизводственный процесс изготовления машин является системой связи свойств материалов, размерных, информационных, временных и экономических. Технология машиностроения исследует эти связи с целью решения задач обеспечения в процессе производства, требуемого качества машины, наименьшей себестоимости и повышения производительности труда.Большинство деталей в процессе изготовления подвергается различным видам обработки, механической, термической, электрохимической и т.д.Производительность процесса обработки зависит от режимов резания (скорости, глубины, подачи) а, следовательно, от материала режущей части инструмента, его конструкции, геометрических параметров лезвий инструмента и т.д. Современное производство предъявляет повышенные требования к технологической оснастке: точность базирования изделий, жесткость, обеспечивающая полное использование мощности оборудования на черновых операциях и высокую точность обработки на чистовых операциях, высокая гибкость, сокращающая время на наладку и замену оснастки, универсальность, позволяющая обрабатывать изделия определенного типа размеров с минимальным временем на переналадку, надежность и взаимозаменяемость1.Технологическая часть1.1 Описание служебного назначения деталиДеталь «муфта» изготовлена из материала сталь 45 ГОСТ 1050-74 .Это углеродистая качественная конструкционная сталь с содержанием углерода 0,45% [1]. Предел текучести при растяжении σВ=75кгс/мм2=750МПа.По видам обработки конструкционную сталь делят на горячекатаную и кованую; калиброванную; круглую со специальной отделкой поверхности - серебрянку. По требованиям к испытаниям механических свойств сталь делят на категории 1, 2, 3, 4 и 5. При отсутствии указаний поставляют сталь 2 категории.По состоянию материала сталь поставляют: без термической обработки, термически обработанную - Т, нагартованную - Н (для калиброванной стали и серебрянки).В зависимости от назначения сталь горячекатаную и кованую делят на подгруппы: а - для горячей обработки давлением, б - для холодной механической обработки по всей поверхности, в - для холодного волочения.Тогда полное обозначение материала детали:Область применения стали 45 термически не обработанной: средненагруженные детали, работающие при небольших скоростях и средних удельных давлениях (валы, работающие в подшипниках качения, шлицевые валы, шпонки, втулки, вилки).В общем детали типа «муфта» предназначены для предохранения от перегрузок некоторого узла путем размыкания цепи, передающей крутящий момент. При возникновении превышающих допустимые оборотов на входном звене, муфты начинают проскальзывать и выходят из зацепления, тем самым препятствуя перегрузке и возможному разрушению узла.1.2 Материал детали и его свойстваМуфта изготовлена из стали 38ХС ГОСТ 4543-71 - сталь конструкционная легированная. Вид поставки: Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 4543-71; Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77; Полоса ГОСТ 103-76; Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.Заменитель: 40ХС.Назначение: валы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, к которым предъявляются требования высокой прочности, упругости и износостойкости.Химический состав стали приведен в табл.2. [6]Таблица 2.Химический состав материала деталиСреднее содержание углерода обеспечивает вязкость сердцевины, что после азотирования позволяет получить высокую твердость поверхности зубьев и обеспечить достаточную прочность всей детали.Добавки марганца повышают твердость и износостойкость стали.Кремний увеличивает прочность, при сохранении вязкости, а также повышает упругость материала.Добавки хрома при незначительном снижении пластичности, повышают прочность и коррозионную стойкость стали. [4]Таблица 3.Физические свойства материала деталиТаблица 4.Технологические свойства материала детали1.3 Анализ технологичности конструкции по качественным признакамТехнологическим контролем, проводимым в соответствии с ГОСТ 2.121.-73, называется контроль конструкторской документации, при котором проверяют соответствие конструкции изделия требованиям ее технологичности.Технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению минимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте для заданных качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Чем менее технологична деталь, тем больших затрат времени и ресурсов она требует, тем выше ее себестоимость.Правила обеспечения технологичности конструкции детали приведены в ГОСТ 14.204-73. Оценка может количественная и качественная. Количественная оценка технологичности может быть дана лишь при использовании соответствующих базовых показателях технологичности, поэтому в курсовом проекте технологичность оценивается лишь качественно.Обрабатываемость материала (углеродистая качественная конструкционная сталь) хорошая.Форма детали в целом технологична, простые цилиндрические поверхности и плоскости легко обрабатываются на универсальных токарных станках. Форма детали позволяет проводить обработку без затруднений доступа инструмента к обрабатываемым поверхностям.Общая точность поверхностей детали невысокая - Rz30, точность отдельных поверхностей не превышает Ra1,25. Деталь не является прецизионной и по показателю точности также является технологичной.В целом деталь “муфта” является технологичной.1.4 Обоснование выбора метода получение заготовкиВыбор метода определяется:1) Технологической характеристикой материала заготовки.2) Конструктивными формами и размерами заготовки.Требуемой точностью выполнения заготовки, шероховатостью и качеством её поверхностей.Программой выпуска и заданными сроками выполнения этой программыНа выбор метода выполнения заготовки влияет время подготовки технологической оснастки, наличие соответствующего технологического оборудования и желаемая степень автоматизации процесса. Выбранный метод должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления детали, т.е. затраты на материал, выполнение заготовки и последующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальными.Для изготовления детали "Муфта" в качестве заготовки применяется сортовой стальной горячекатаный круглый Прокат ГОСТ 2590-8 (рис. 5).Прокат в металлургии - продукция, получаемая на прокатных станах путём горячей, теплой или холодной прокатки1.5 Расчет припусковРассчитаем припуски и межоперационные размеры для поверхности 17 детали «Муфта».Для цилиндрических поверхностейРасчёт минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода производят по следующим уравнениям:1. Шлифование окончательное мкм.2. Шлифование предварительное мкм.3. Чистовое растачивание мкм.4. Черновое растачивание мкм.Расчётные значения припусков заносим в графу 6 таблицы 8.Расчёт наибольших расчётных размеров по технологическим переходам производим, вычитая из значения наибольших предельных размеров, соответствующих предшествующему технологическому переходу, величину припуска на выполняемый переход:1. мм;2. мм;3. мм;4. мм.Наибольшие расчётные размеры заносим в графу 7 таблицы 8. Наибольшие предельные размеры (округлённые) заносим в графу 9 таблицы 8.Затем определяем наименьшие предельные размеры по переходам:1. мм.2. мм.3. мм.4. мм.Результаты расчётов вносим в графу 10 таблицы 8. Расчёт фактических максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая, соответственно, значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему технологическим переходам.Максимальные припуски мм. мм. мм. мм.Минимальные припуски мм. мм. мм. мм.Результаты расчётов заносим в графы 11 и 12 таблицы 8.Расчёт общих припусков производим по следующим уравнениям:наибольшего припуска мм;наименьшего припуска мм.Проверку правильности расчётов проводим по уравнению мм; мм.Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам представлен в таблице 8. Таблица 8Расчёт припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходамСтроим график расположения припусков на обработку (см. рис. 5)Рисунок 5 – Схема графического расположения припусков на обработку поверхности 10 Ø50+0,046 мм1.6 Разработка технологического расчета и схем базированияДанная деталь судя по ее конфигурации и наличию конструктивных элементов, предназначена для обеспечения скольжения вала или еще какого-либо стержня. На детали можно выделить следующие поверхности повышенной точности и качества:· цилиндрическое отверстие диаметром 7, выполненное по 7 квалитету (Н7) и с шероховатостью 1,25 мкм. Отверстие предназначено для базирования по нему вала (стержня); · цилиндрическая поверхность диаметром 20, выполненная по 8 квалитету (h8) с шероховатостью 1,6 мкм с лыской поперёк оси отверстия шириной 4 не более 0,02 мм, предназначена для фиксирования детали в сопрягаемой корпусной детали. · Два отверстия поперёк оси детали диаметрами 1,5 мм(с шероховатостью 6,3) и 3мм (с шероховатостью 3,2) для крепления внутреннего стержня. Остальные поверхности детали должны быть выполнены по 14 квалитету с шероховатостью 5 мкм. Деталь изготавливается из стали 20Х13, обрабатываемой термически и применяемой для антифрикционных деталей (втулки, вкладыши подшипников, муфт) и зубчатых колес.При технологическом анализе конструктивных элементов ошибок найдено не было. Для улучшения технологичности данной детали предложений не имеется.1.7 Составление плана обработкиЗаготовка: Rz160, h16Рис.3 Эскиз заготовкиТокарно-винторезная с ЧПУУстанов АПереход 1 Точить штамповочный припуск на второй ступени до 180Переход 2 Точить штамповочный припуск в отверстии до 128,5Переход 3 Точить торец второй ступени на глубину 1,5 мм начерноПереход 4 Точить вторую ступень начерно до 175Переход 5 Торец между первой и второй ступенями начерно на глубину1,4 мм на длину 113 ммПереход 6 Точить скругление между первой и второй ступенью R3Переход 7 Расточить отверстие во второй ступени на глубину 1 мм начерно до 126,4 на длине 90 ммПереход 8 Точить фаску на второй ступени 2×450Переход 9 Точить фаску 2×450 в отверстии 125,4Переход 10 Точить отверстие во второй ступени получисто на глубину 0,5 мм до 125,4 на длине 90 ммРис.4 Эскиз токарно-винторезной операции Установ АУстанов БПереход 1 Точить штамповочный припуск на первой ступени до 259Переход 2 Точить торец первой ступени на глубину 1,0 мм начерноПереход 3 Точить торец первой ступени на глубину 0,5 мм получистоПереход 4 Точить фаску 2×450 на первой ступениПереход 5 Точить фаску 2×450 на первой ступениПереход 6 Расточить центровое отверстие до 142 начерно на длину 45 ммПереход 7 Точить фаску 2×450 в отверстии 142Переход 8 Точить фаску 2×450 в отверстии 125,4Переход 9 Точить первую ступень до 255 начерноПереход 10 Точить скругление R5 в отверстии между 125,4 и 142Рис.5 Эскиз токарно-винторезной операции Установ Б 010 Радиально - сверлильная с ЧПУУстанов АПереход 1-8 Сверлить 8 отверстий 22 на расстоянии 108 мм от центраПереход 9-12 Сверление 4 конических отверстий (1: 50) 15 на расстоянии 106,5 мм от центраПереход 13-20 Зенковать фаску 0,5×450 в восьми отверстиях 22Рис.6 Эскиз радиально-сверлильной операции Установ АУстанов БПереход 1-8 Зенковать фаску 0,5×450 в восьми отверстиях 22Рис.7 Эскиз радиально - сверлильной операции Установ БМоечнаяПомыть заготовку.ТермическаяЗакалить заготовку до 255…302 НВ.Горизонтально-протяжнаяПротянуть шлицевое отверстие Ø140,4 с модулем 5,5 мм и 24-мя шлицамиРис.8 Эскиз горизонтально-протяжной операцииКонтрольнаяПроконтролировать размеры и качество поверхностиТермическаяЗакалить зубья ТВЧ до 42,1 HRCСлесарнаяКлеймить торец второй ступени ударным способом1.8 Расчет режимов резанияРасчет режимов резания на оп.10 - токарная черновая. Режимы резания определяются согласно рекомендациям [11].При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.Назначают следующие режимы резания:Глубина резанияПодачаСкорость резания.Глубина резания t при черновом точении принимается равной припуску на обработку.Подачу S выбирают максимально возможную, исходя из жесткости и прочности технологической системы, мощности привода станка и других ограничительных факторов.Скорость резания рассчитывается по формуле:,где Т - стойкость инструмента (при токарной одноинструментальной обработке рекомендуется принимать равной 30-60 мин).Коэффициент Cv и показатели степеней х, у, m принимаются равными рекомендуемым табличным значениям:Коэффициент Kv является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmv, состояние поверхности KnV, материала инструмента KиV.= Kmv Knv KиVОбороты станка n определяем по формуле:= 1000 ∙ V / πD.Полученная расчетная частота вращения n принимается равной ближайшей частоте вращения по паспорту станка.По паспортной частоте вращения пересчитывается фактическая скорость резания по формуле: = πDn/1000.Сила резания определяется по формуле:Рz,у,х = 10 CptxSyVnKp.СР, х, у, n выбираются из таблиц по справочным данным:Поправочный коэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов:Kp = Kmp Kφp Kγp Kλp Krp.Таблица 7.Расчет режимов обработки.1.9 Расчет нормы времениРасчет технических норм времени проводится на основе следующих формул:Тшт = Топ + Тобсл + Тпер + Ттех.обсл,где Топ - операционное время:Топ = То + Твсп;То - основное время;Твсп - вспомогательное время (величина определяется по справочнику);Тобсл - время на обслуживание станка (5% от Топ);Тпер - время перерывов (2% от Топ);Ттех.обсл - время на техническое обслуживание (6% от Топ).,где L - длина обрабатываемой поверхности, складывается из фактического пути резания, а также из величин врезания и перебега инструмента;- число проходов;- частота вращения шпинделя;- подача.Таблица 9Расчет основного времени на операции.То = 0,332 мин.Твсп = 0,4+0,01х2+0,025х3=0,495 мин:-установка, закрепление и снятие детали - 0,4 минвкл/выкл станок кнопкой - 0,01∙2 минподвести или отвести инструмент к детали при обработке 0,025∙3 мин.Топ = 0,827 мин.Тобсл = 0,04135 мин.Тпер = 0,01654 мин.Ттех.обсл = 0,04962 мин.2.Конструкторская часть2.1 Разработка конструкции станочных приспособленийВ данном курсовом проекте проектируем специальное станочное приспособление с пневматическим приводом на сверлильную операцию для сверления трех отверстий Ø 6 мм. Инструмент Сверло D=6 мм. Материал режущей части сверла - быстрорежущая сталь Р6М5.При проектировании специального станочного приспособления рассматривается несколько вариантов зажима заготовки в приспособлении. Первый – ручной зажим, требующий больших усилий рабочего при закреплении заготовки в приспособлении, а также нестабильное усилие зажима при ручном закреплении заготовки, которое ведёт к короблению заготовки, износу, а в дальнейшем и выходу из строя деталей специального станочного приспособления. Ручной зажим требует более длительного времени на установку и снятие заготовки.Второй - механизированные зажимы не требуют приложения физической силы рабочего, что намного облегчает его труд и уменьшает время на установку и снятие заготовки. К механизированным зажимам относятся пневматические, гидравлические и пневмогидравлические приводы. Гидравлические и пневмогидравлические приводы при относительно малых габаритах, развивают в несколько раз большее усилие на штоке чем пневматические приводы тех же размеров. Недостаток гидравлических и пневмогидравлических приводов – повышенные требования к уплотнительным устройствам.2.2 Расчет усилия зажима цангиРасчет режимов резаньяОперация – Вертикально-сверлильная. Сверлить три отверстия Ø 6 мм. Инструмент – Сверло, D=6мм. Материал режущей части – быстрорежущая сталь Р6М5. Глубина резанья; t=3 мм. Скорость резания определяется по формуле [2]:, (2.1)где скорость резания, м/мин; коэффициент, выбирается из [2]: 7,0; - диаметр сверла мм, 6 мм;m; y; g - показатели степеней, выбираются из [2]: m=0,20; y=0,70; g=0,40;период работы сверла, выбирается из [2]:25 мин; подача мм/мин, 0,20 мм/мин; поправочный коэффициент;Поправочный коэффициент рассчитается по формуле [2]:, (2.2)где поправочный коэффициент; коэффициент на обрабатываемый материал [2]: ;коэффициент инструментального материала, принимается из [2]:1; - коэффициент учитывающий глубину сверления [2]: ;Производится расчет.Производится расчет скорости резания: м./мин.Рассчитываем частоту вращения по формуле [2]: , (2.3) мин-1.По паспорту станка принимается ближайшее значение частоты вращения 1225 об/мин.Уточняем скорость резания по принятому числу оборотов [2]:, (2.4) м/мин.Определяем осевую силу по формуле [2]:, (2.5)где коэффициент, выбирается из [2]: 143;q; y, - показатели степеней, выбираются из [2]: ; q=1,0 ; y=0,7;- коэффициент, учитывающий условия обработки, =1.Н.Крутящий момент определяется по формуле [2]:, (2.6)где коэффициент, выбирается из [2]: 0,0345;g; y, - показатели степеней, выбираются из [2]: ; g=2,0 ; y=0,8.Тогда момент равен:Нм.Мощность резания определяется по формуле [2]:, (2.7) кВт.Выбор станкаПо величине мощности резания, частоте вращения шпинделя, подачам выбираем вертикально – сверлильный станок 2Г125.Обработка на станке 2Г125 возможна, так как мощность двигателя станка Nдв=2,2 кВт >Ne.Расчет усилия зажимаРасчетная схема приспособления представлена на рисунке 2.2Рисунок 2.2 - Расчетная схема приспособленияВеличину необходимых сил зажима следуем рассчитать с наибольшей точностью. При завышенном её значении увеличивается стоимость изготовления и эксплуатации приспособления за счет увеличения его габаритов и веса, диаметра пневматического цилиндра, расхода сжатого воздуха. Заниженные значения сил не обеспечивают надёжного зажима заготовки.Сила зажима определяётся по формуле[3]:, (2.8)где крутящий момент, 3,5 Нм;f – коэффициент трения, f1=f2=0,1;R – расстояние от центра отверстия до центра детали, R=45 мм.;- осевая сила, =2746 Н.;- коэффициент, запаса который определяется по формуле [2]:, (2.9)где - коэффициент гарантированного запаса, = 1,5; - коэффициент, характеризующий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, =1,2; - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях, =1,0; - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, =1,0; - коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления в зажимных механизмах, =1,0; - коэффициент, характеризующий эргономику ручных зажимных механизмов, =1,0; - коэффициент учитывают только при наличии моментов стремящихся повернуть заготовку, =1,0.Тогда:.Принимается коэффициент запаса равным =2,5.Производится расчет:.Определим диаметр пневмоцилиндра двухстороннего действия из формулы [5]:, (2.10) где Dц - диаметр цилиндра мм.; - удельное давление воздуха в пневмосети, =0,6Мпа. Следовательно: . (2.11) Принимается из стандартного ряда =60 мм., dшт=18мм. Тогда действительное усилие зажима равно: Н.Данный привод обеспечивает необходимую силу зажима заготовки, так как действительное усилие зажима Q=1389 Н. больше требуемой Q= 1143 Н.ЗаключениеВ курсовом проекте был рассмотрен и разработан процесс изготовление детали 'Муфта”. Так же были обозначены проблемы выбора заготовки, режимов резания, оптимального выбора последовательности операций и т.д, которые влияют на время изготовления детали и соответственно на стоимость. Производство выбрано единичное и, соответственно, технологический процесс экспериментальный, поэтому если он выйдет на уровень массового производства, технологический процесс будет скорректирован под это производство. Так же, возможны изменения в конструкции детали.Выполнение данной курсовой работы позволило достичь поставленной во введении цели. В ходе выполнения курсового проекта был осуществлен выбор заготовки для проектируемой детали, учитывая ее геометрические размеры объем выпуска и технологичность.Затем был разработан оптимальный вариант обработки детали, определены переходы методы обработки каждой из поверхностей. После происходило формирование технологических операций, опять же с учетом удобства в обработки и для обеспечения требуемой точности.Следующим этапом было проведение размерного анализа и входящего в него расчет припусков. Размерный анализ проводился по теории размерных графов, который по сравнению с остальными методами позволяет более полно увидеть размерную связь, так как она представлена в виде дерева-графа. На этом дереве легко проследить размерные зависимости и скрытые связи.Одним из важных разделов курсовой работы было определение оптимальных режимов резания. Без их расчета невозможна высокопроизводительная обработка. Также была рассчитана норма времени на все операции и подсчитана их суммарная величина.Спроектировано зажимное устройство для обработки детали, патрон с пневматическим приводом. В ходе определены его точность и возможная погрешность детали при обработки в нем. Для поверхностей которые являются особо ответственными спроектировано контрольное устройство которое показывает биение детали в выбранном месте.Список Используемой литературыАнурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-ех томах. - М.,1978. Байбарацкая М.Ю., Григорьева В.Л. Технологическое проектирование штамповки/Методические и нормативные материалы. - Омск: ОмГТУ,2017. Байбарацкая М.Ю., Лукьянчиков В.Н. Сборник методических и нормативных материалов для курсового проектирования. - Омск: ОмГТУ, 1998. Байбарацкая М.Ю., Михеева И.П. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Техника и технология отрасли» (для специальности 06.08.00). - Омск: ОмГТУ,2019. Беляков Ф.В. Технологические наладки ч.1,2/Методические указания. - Омск: ОмГТУ,2017. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков/Справочник. - М.: Машиностроение,2019. Ковка и штамповка/Справочник в 4-ех томах. Том 2. Под ред. Навроцкого Г.А. - М.:Машиностроение,2017. Курганович В.О., Лукьянчиков В.Н., Мордвинов Б.С. Методические указания по расчету технологических размеров при проектировании технологических процессов механической обработки. - Омск: ОмПИ, 2018. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 2017. деталь муфта заготовка погрешность Обработка металлов резанием/Справочник технолога под общ. ред. Панова А.А. - М.: Машиностроение, 2018. Справочник технолога-машиностроителя под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. в 2-ух томах- М.: Машиностроение, 2018.