Ученический проект по технологии на тему "Проектирование технологического процесса обработки детали «Вал-ступица»" содержит материалы по изучению технологического процесса обработки детали "Вал-ступица" и описание практической работы учащегося техникума химического машиностроения над изделием.

Подробнее о проекте:

Готовая детская творческая работа по технологии "Проектирование технологического процесса обработки детали «Вал-ступица»" содержит описание обозначений конструкции и назначений деталей, а также технологичности конструкций, физических, механических свойств и химического состава материала детали. В работе дается определение понятия "вал" и объясняется особенность использования данной детали в машиностроении.

В учебном творческом проекте по технологии для девочек об изготовлении валовой детали своими руками рассказывается, какой метод получения заготовки валовой детали наиболее прост и экономически выгоден, а также как провести расчеты размеров штамповки, выбрать оборудование и определить характеристики будущей конструкции. Конечным продуктом проекта стала изготовленная самостоятельная деталь "вал-ступица", которая используется в машиностроении.

Оглавление

Введение
1. Обозначение конструкции и назначение детали.
2. Технологичность конструкции.
3. Физические, механические свойства и химический состав материала детали.
4. Выбор метода получения заготовки и его экономические обоснования.
5. Расчеты размеров штамповки.
5.1 Выбор оборудования.
5.2 Определение характеристик конструкции.
Заключение
Список литературы

Актуальность на данный момент выбранной мною темы заключается в том, чтобы спроектировать технологический процесс обработки детали «Вал-ступица».

В ходе выполнения курсового проекта была изучена конструкция и служебное назначение детали «Вал», проведён анализ технологичности детали.

Цель: Создать проект по теме технологического процесса обработки детали "Вал-ступица".

Объект: Вал-ступица

Предмет: Технологический процесс обработки детали *Вал-ступица*.

Задачи:

1. Изучить конструкцию и служебное назначение детали «Вал», провести анализ технологичности детали.
2. Выбрать материал для изготовления данной детали, а так же способ получения заготовки.
3. Провести расчет себестоимости заготовки и выбрать наиболее экономичный.

Методы исследования: Поиск необходимой информации и научной литературы о данной детали, из различных источников в интернете, расчет технологического анализа, выбор конструкции и материала.

Вал — это деталь машин, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.

Деталь «Вал» относится к группе тел вращения с габаритными размерами Ø82х685мм.Вал состоит из четырёх ступеней. Первая ступень Ø70h9 длинной 118мм.С двух сторон сняты фаски 2х45. На второй ступени нарезана резьба М80х1,25 – 6Н. На третьей ступени Ø82 выполнен шпоночный паз, просверлено два глухих отверстия и нарезана резьба М10х1,25 – 6Н. Четвертая ступень Ø70h7 с фаской 1х45.

Так же на этой ступени производится контроль на биение относительно оси. На пятой ступени Ø60h9 выполнен шпоночный паз, и сняты две фаски по бокам ступени 2,5х45.Между ступенями проточены канавки шириной 5 мм. С торцов вал имеет центровочные отверстия по ГОСТу 14034-74. На торце первой ступени просверлены два глухих отверстия и нарезана резьба М12х1,5 – 6Н. Поверхности первой и четвёртой ступени шлифуются.1.2. Основное определение и классификации теплообменников.

В результате анализа чертежа было определено, что чертеж содержит все необходимые сведения о точности размеров, качестве обрабатываемых поверхностей и взаимного расположения поверхностей, а именно:

• допуск торцевого биения торца фланца относительно базы Д, находящейся на оси детали, 30 мкм.
• допуск радиального биения цилиндрической поверхности Ø70Н7относительно базы Д, находящейся на оси детали, 30 мкм.

Наиболее точными размерами являются:

• диаметр торцевой ступени 70 мм, выполненный по 7 квалитету точности с шероховатостью Ra=0,8.
• диаметр ступени хвостовика 70мм, выполненный по 7 квалитету точности, с шероховатостью Ra=0,8.

С точки зрения механической обработки деталь имеет следующие элементы нетехнологичности: 2 глухих резьбовых отверстия М10x1,25-6Н и 2 глухих резьбовых отверстия на торевой части вала М12х1,5-6Н, так как проконтролировать глубину отверстий затруднительно, и имеются препятствия для выхода стружки. Также использование специальных приспособлений увеличивает стоимость и трудоёмкость изготовления детали, так как требуется спроектировать и изготовить приспособления.

В остальном деталь достаточно технологична: выполнения поверхностей обеспечивает удобный подвод стандартного инструмента, удобство визуального наблюдения за процессом резания, отвод стружки. Деталь “Вал” имеет хорошие базовые поверхности, имеется возможность обработки поверхностей на проход. При механической обработке детали имеется возможность применения принципа постоянства и совмещения установочных баз. Возможно применение высокотехнологичных методов обработки, а именно обработка твердосплавными резцами.

Для изготовления детали “Вал” применяется конструкционная углеродистая качественная сталь 45 ГОСТ 1055-88.

Сталь 45 – конструкционная углеродистая(0,45-0,5%) качественная; содержащая примеси кремния(0,17-0,37), никеля(не более 0,3%),меди(не более 0,3%),хрома (не более 0,25%), азота(не более 0,08), серы(не более 0,04%) и фосфора (не более 0,035%).

Повышенная прочность стали 45 достигается с помощью различных приемов термической обработки. Например, к стали 45 применяют двойную термообработку с высоко температурным отпуском, в результате чего обеспечивается ее стойкость к водородному растеканию.

Еще одним методом повышения прочности стали 45, считается азотирование поверхностного слоя, то есть легирование стали 45 азотом. Наиболее распространенным способом легирования стали 45 считается азотирование ионами газового разряда. Преимущество ионного азотирования стали 45 в металлургии состоит в том что, полное протекание процесса азотирования, представляющее собой крайне трудоемкую технологию, при использовании данного метода достигается оптимальное соотношение времени и затраченных средств.

Кроме того, в металлургии известны и комбинированные методы, для достижения необходимых технологических свойств и требуемого качества изделий из стали 45.

Область применения Стали 45 ГОСТ 1050-88: вал - шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Как правило, их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента, работающего при малых скоростях резания и не подвергаемого разогреву во время эксплуатации. Углеродистые стали относятся к сталям неглубокой прокаливаемости, не теплостойким. Малая устойчивость переохлажденного аустенита углеродистых сталей обуславливает их низкую прокаливаемость. Низкая устойчивость аустенита определяет основные достоинства и недостатки таких сталей.

Учитывая форму и размеры детали «Вал», эксплуатационные условия работы, марку материала (Сталь 45), а также тип производства среднесерийный возможно получение заготовки двумя способами — штамповка и пруток.

При выборе вида заготовки учитываются не только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и экономичность ее производства. Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей – 1200 штук. Вид заготовки будет оказывать значительное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность ее обработки.

Основным критерием выбора заготовки будет являться коэффициент использования материала.

Первый способ – горячая объёмная штамповка.

Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.

Штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объёмной штамповкой можно получать без напусков поковки сложной конфигурации, которые другим способом изготовить без напусков нельзя, при этом допуски на штамповочную поковку минимальны. В следствии этого значительно сокращается объём последующей механической обработки, штамповочные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.

Производительность штамповки значительно выше – составляет десятки и сотни штамповок в час.

Размеры заготовки «вал», полученной горячей штамповкой, максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.

Второй способ – пруток.

Стальные прутки широко используются в машиностроительной промышленности для изготовления различного рода деталей. Стальные прутки могут иметь стандартные диаметры: 12.0, 20.0, 28.0, 30.0, 42.0, 45.0, 50.0, 65.0 немеренной длины. Также стальные прутки могут иметь кратную длину и изготавливаться в нагартованном состоянии. Как правило, основные свойства стальных прутков определяют на особых продольных образцах, которые вырезают из специальных термически обработанных контрольных заготовок. Стальные прутки квадратные соответствуют всем требованиям ГОСТ 2591-88.

К недостаткам получения заготовки из прутка относится:

• большой расход металла;
• большие припуски на механическую обработку (примерно 15 – 25 % от массы заготовки превращается в стружку)
• Расчет стоимости заготовки, прутка.
• затраты на материал заготовки, руб.;
• технологическая себестоимость операции правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки.
• приведенные затраты на рабочем месте, коп/час;
• штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции (правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки.)
• Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружки.

При этом необходимо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате некратности длины заготовок стандартной длине прутков.

• масса заготовки, кг.;
• цена 1 кг. материала заготовки, руб.;
• масса готовой детали, кг.;
• цена 1 тонны отходов в руб.;
• стоимость сопоставляемых заготовок, руб.
• годовая программа выпуска деталей, шт.

В качестве метода получения заготовки я принял горячую объемную штамповку, так как этот метод является наиболее дешевым и универсальным.

Деталь «Вал» имеет простую форму, поэтому я считаю, что использование заготовки в виде прутка является нецелесообразным и требует лишние затраты. А так же увеличивается время на обработку заготовки, увеличивается количество операций.

В результате анализа чертежа детали, исходя из формы детали, материала и годовой программы выпуска (тип производства – серийное) принято оборудование - кривошипный горячештамповочный пресс в закрытом штампе ([Косилова], стр.138).

а) по химическому составу материала (по массе) 0,360,45 % С углерода; 0 0,8 % Мn марганца; 00,25 % Si кремния; до 12..14 % Cr хрома ([3], стр.101); суммарная средняя массовая доля легирующих элементов (Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, V) 0,12+0,40+13.0=13,5 % - группа стали М2 ([1], таб.1, стр.8);

б) расчетная масса поковки, определяемая по выражению ([1], таб.1, стр.8),

Мп.р=МдКр, (1)

где Мп.р  расчетная масса поковки;

Мд  масса детали;

Кр  расчетный коэффициент, Кр=1,6 ([1], таб.20, стр.31)

Мп.р=МдКр,=22,31,6=35,7кг;

в) степень сложности С1 ([1], стр.29) Размеры описывающей поковку геометрической фигуры (вала) диаметр 821,05=86 мм, длина(толщина) 6851,05=719 мм (1,05  коэффициент увеличения габаритных линейных размеров детали, определяющих положение ее обработанных поверхностей). Масса описывающей фигуры берется с 3D детали 26,6кг Отношение массы поковки к массе описывающей ее фигуры 22,3/26,6=0,84;

г) конфигурация поверхности разъема штампа П  плоская ([1], таб.1, стр.8).

г) Класс точности Т4 ([1],таб.19, стр.30)

д) исходный индекс 14 ([1], таб.2, стр.10)

3. Назначение припусков:

а) основные припуски на размеры (на одну сторону номинального размера поковки) назначены по таблицам ГОСТа ([1], таб.3, стр.12) и представлены в таблице 1 «Припуски на механическую обработку».

б) дополнительные припуски учитывающие:

смещение поковки по поверхности разъема штампа 0,3 мм ([1], таб.4, стр.14);

отклонение от плоскостности 0,3 мм ([1], таб.5, стр.14);

штамповочный уклон ([1], таб.18, стр.26); для наружной поверхности  не более 7, принимается 3; для внутренней  не более 7, принимается 7.

4. Размеры поковки после расчета (с учетом округления размеров поковки с точностью 0,5 мм) и предельные отклонения размеров ([1], таб.8, стр.17), представлены в таблице 2 «Размеры поковки и предельные отклонения размеров».

В результате разработки дипломного проекта на деталь «Вал» при годовой программе 2000 шт., была описана конструкцию и назначение детали, анализ технологичности детали, описал физические, химические и технологические свойства серого чугуна СЧ15.

Разработан технологический процесс обработки детали. При составлении технологического процесса были оценены и выбраны наименее трудоёмкие и дешёвые способы изготовления детали, путём анализа методов получения заготовки и способов получения готовой детали выбрал оборудование, произведены все необходимые расчеты связанные с режимами резания, припусками, нормированием операций, а также все остальные сопутствующие расчёты.

Выбрано и рассчитано сверло для сверлильной операции, калибр для контроля соосности для шлифовальной операции, специальное фрезерное приспособление для фрезерной операции;

Разработан подробный план механического участка обработки детали, который даёт возможность снизить трудоёмкость работ и снизить себестоимость готовой продукции. Для оптимальной работы участка было рассчитано количество оборудования, его загрузка и составлен график загрузки оборудования.

Были рассчитаны основные фонды предприятия, фонд заработной платы, смета расходов и составлена таблица технико-экономических показателей.

До начала производственного процесса на проектируемом участке для изготовления детали «Вал» разрабатываются общие мероприятия, обеспечивающие безопасность труда на всех этапах технологического процесса.

На основе ранее выполненной расчётно-технологической и конструкторско-технологической части дипломного проекта произведена разработка технической документации детали «Вал» при годовой программе 2000 штук.

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент.- М.: Машиностроение, 2005.
2. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов.- М.: Машиностроение, 2004.
3. Волков О.И. Экономика предприятия М. Инфра-М 2003.
4. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроению.- Минск.: Высшая школа, 2005.
5. Грузинов В.П. Грибов В.Д. Экономика предприятия М. «финансы и статистика» 2008.
6. Данилевский В.В. Справочник молодого технолога-машиностроителя.- М.: Высшая школа, 2009.
7. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «технология машиностроения».- М.: Мaшиностроение, 2005.
8. Журавлёв Н.М., Медовой И.А., Уманский Я.Г. Справочник исполнительные размеры калибров Т.1,.-М.: Высшая школа, 2004.
9. Косиловой А.Г. Справочник технолога-машиностроителя Т. 1 и Т.2, М.: Машиностроение, 2006.
10. Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанью металлов и режущему инструменту М.: Машиностроение, 2006.
11. Общие машиностроительные нормативы времени,- изд.2-е,-М.: Машиностроение, 2006.
12. Справочник технолога под редакцией Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн. наук проф. Малова А.Н. М. «машиностроение» 2007.
13. Шатилов А.А. Станочные приспособления справочник. Т1 М..-Машиностроение 2008г.