Анализ конструкции детали с учетом технологической

Введение

Машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей. Развитие машиностроительной промышленности способствует повышению благосостояния общества. Все машиностроительные отрасли и другие сферы жизнедеятельности нуждаются в специалистах машиностроительного профиля.

Технология машиностроения область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска.

Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом — установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.

Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.

Первый этап, совпадающий с завершением периода восстановления и началом реконструкции промышленности страны (до 1929—1930 гг.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В отечественных и зарубежных технических журналах, каталогах и брошюрах публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются первые руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.

Второй этап относится к периоду первых пятилеток до начала отечественной войны (1930—1941 гг.) и определяется продолжением накопления производственного опыта с проведением его обобщения и

систематизации и началом разработки общих принципов построения технологических процессов.

К этому времени следует отнести начало формирования технологии машиностроения как науки в связи с опубликованием в 1933— 1935 гг. первых систематизированных научных трудов советских профессоров: А. П. Соколовского, А. И. Каширина, В. М. Кована и А. Б. Яхина.

На этом этапе разрабатываются принципы типизации технологических процессов и осуществляется их практическое внедрение; начинается разработка теории базирования заготовок при их обработке, измерении и сборке; создаются методы расчета припусков на обработку (профессор В. М. Кован); начинаются работы по изучению жесткости технологической системы. В то же время начинаются разработка расчетно-аналитического метода определения первичных погрешностей обработки заготовок и методов исследования точности обработки на станках с применением математической статистики и теории вероятностей.

Третий этап, охватывающий годы войны и послевоенного развития (1941-1970 гг.), отличается исключительно интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки. Практическая проверка принципов дифференциации и концентрации операций, методов поточного производства в условиях серийного и крупносерийного изготовления военной техники, новые методы скоростной обработки металлов, применение переналаживаемой технологической оснастки.

В эти годы формируется современная теория точности обработки заготовок и подробно разрабатывается расчетно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки и их суммирования; развиваются и широко используются методы математической статистики и теории вероятностей для анализа точности процессов механической обработки и сборки,

работы оборудования и инструмента, анализа микрорельефа обработанной поверхности и абразивного инструмента. Детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влиянии на точность и производительность обработки и широко внедряются методы расчетов жесткости в конструкторские и технологические расчеты во многих проектных организациях и НИИ. Продолжается разработка теории базирования обрабатываемых заготовок и расчета припусков на обработку.

Анализ конструкции детали с учетом технологической

Характеристики

В связи с отсутствием данных о работе детали в механизме описание проводим по чертежу вала.

Заданная деталь (вал) предназначена для передачи крутящего момента в машинах и механизмах.

Вал представляет собой тело вращения, у которого отношение длины (300) к диаметру (ø80) менее четырех, следовательно вал имеет определенно достаточную жесткость.

Основной поверхностью детали являются 2 участка с Ø50n6 с предельным отклонением в системе вала (-0,025 мм).

Шероховатость заданной поверхности R_а=1,6

На эти участки вала «садятся» ответная деталь(подшипники).

Поверхность с наибольшим диаметром ø80h14.

Выполнена по 7 квалитету. IT = 80⁰_0,74

Остальные поверхность выполнены по 14 квалитету.

Шероховатость всех поверхностей Ra = 6.3 мкм.

Шероховатость поверхности ø70 Ra = 2,5 мкм.

Материал вала – сталь 45

Заменитель: 45Х, 38ХФ, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Классификация: Сталь конструкционная легированная.

Применение: оси, валы, вал - шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности. (Труба, круг, квадрат, шестигранник, лист, полоса, поковки и кованые заготовки).

Химический состав в % стали 45
C	0,42 - 0,5
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,25
S	до 0,04
P	до 0,035
Cr	до 0,25
Cu	до 0,25
As	до 0,08
Fe	~97

Удельный вес: 7826 кг/м³
Термообработка: Состояние поставки
Твердость материала: HB 143… 179
Температура критических точек: Ac₁ = 730, Ac₃(Ac_m) = 755, Ar₃(Arc_m) = 690, Ar₁ = 780, Mn = 350
Свариваемость материала: трудно свариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 170-179 и σ_в=640 МПа, К _{υ тв. спл}=1 и К_{υ б.ст}=1
Флокеночувствительность: малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

На основе годовой программы 1300 штук и массы детали 8.08кг необходимо приблизительно установить вид производства.

=0,499кг

=0,049кг

=2,761кг

=4,227кг

=0,492кг

=0,499кг

m=499,1+49,2+2760,6+4227,3+49,2+499,1=8084,5

m= 8084,5/1000=8,08кг

Исходя из массы детали и годовой программы принимаем серийное производство.

Таблица 1

Данный производства относиться к серийное.

Для серийного производства определяется партия запускаемых деталей:

,

где n _{запуска} - партию запускаемых деталей;

N - годовая программа 1300 штук;

253 - число рабочих дней в году;

q - число дней запаса, в течение которых должны быть заготовлены детали. Эта величина колеблется в пределах 5...8 дней.

n _{запуска} =25.6 шт., при q =5 дням.

Такт выпуска определим по формуле

tв = FД * 60 / N,

где FД - действительный годовой фонд времени работы оборудования, равное 2030 часов;

N - годовая программа выпуска, равное 1300 шт..

tв =93.7 мин/шт.

Данный операций принадлежит на мелкосерийное.

Тип производства согласно ГОСТ 8752-79 характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования.

Тип производства определяется коэффициентом:

где Q – число различных операций;

Р _м - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Типы производства характеризуются следующими значениями коэффициентов закрепления операций. Согласно рекомендациям ГОСТ 3.1108 – 74, К_ЗО = 1…10 соответствует мелкосерийному типу производства.

2.2. Обоснование выбора и метода получения заготовки

Чертежом предусмотрено изготовление детали с конструкционной стали 45 ГОСТ 4543-71.

Назначение стали 45: оси, валы, вал - шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

На стадии выбора заготовки для заданной детали следует предварительный выбор более приемлемых способов изготовления заготовки для заданных деталей. Для нашей детали «вал» мы выбираем способ получения заготовок: штамповка в открытых штампах на кривошипных прессах.

Рассмотрим способ, штамповка.

Вычислим коэффициент использования металла:

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку – значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

Иногда целесообразно сделать сопоставление двух возможных способов получения заготовки, с целью выбора оптимального.

Заготовку получают горячей штамповкой в закрытых штампах.

Стоимость заготовки, получаемой методом горячей штамповки, можно определить по формуле:

C_i – базовая стоимость 1 т заготовок, С_i = 55000 руб.;

k_т, k_с, k_в, k_м, k_п – коэффициенты, зависящие от массы заготовок:

k_т = 1, k_с = 1, k_в = 2, k_м = 1,13, k_п = 0,8;

Q – масса заготовки, Q = 14.7

Масса заготовки

=14.7 кг

q – масса готовой детали, q = 8.08

S_отх – цена 1 т отходов, S_отх = 3000 руб.

Экономический эффект:

Объем детали:7,85^г/см³

Масса заготовки: 14,7 кг

значит, коэффициент пребывает в пределах нормы

- коэффициенты, которые зависят от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок;

- масса заготовки, кг;- масса детали, кг; отх стоимость одной тонны стружки, руб.

Таблица 2

2.4.Рассчет припусков и операционных размеров детали

Одной из характерных особенностей стандартизации при конструировании транспортных и технологических машин и оборудования в машиностроении, в том числе и лесном машиностроении, состоит в том, что заданные машины необходимо разрабатывать исходя не только из чисто технических условий, но и из совокупности признаков, характерных для всего ряда смежных типов и размеров. Детали и узлы конструктивно нормализованного ряда позволяют использовать преемственность повторяющихся конструктивных признаков в машинах. Широкая унификация деталей машин обуславливает применение более эффективных методов производства за счет типизации технологических процессов и является основой ускорения технологической подготовки производства.

В основу разработки типовых технологических процессов положена конструктивно-технологическая классификация, предусматривающая систематизацию деталей и узлов по основным признакам как конструктивного, так и технологического подобия. Классификация деталей является первым этапом по созданию типовой технологии. Для деталей транспортных и технологических машин ее проводят на основе технологических классификаторов [31]. В основе классификационных признаков для деталей транспортных и технологических машин выбирают геометрическую форму, конструктивную характеристику отдельных элементов, взаимное расположение элементов, наименование, выполняемую функцию.

Базой транспортных и технологических машин и оборудования лесного комплекса является гусеничная или колесная базы.

Валы транспортных и технологических машин характеризуются цилиндрической формой при длине значительно превышающей основной диаметр. К этим валам относятся ступенчатые и гладкие (коробок перемены передач, торсионные и др.), пустотелые, эксцентриковые (балансиры, кривошипы), кулачковые, коленчатые. Смещение центров при обработке шатунных шеек коленчатого вала или обточка кулачков и эксцентриков распределительных валов не изменяют основную схему технологического процесса изготовления деталей этого подкласса.

Валы классифицируются по различным признакам.

По форме наружных поверхностей:

– бесступенчатые;

– ступенчатые;

– с фасонными частями (конусами, шлицами, фланцами, зубчатыми венцами, кулачками, рейками и т.п.).

По форме внутренних поверхностей:

– сплошные;

– полые.

По соотношению размеров:

– жесткие;

– нежесткие.

Жесткими считаются валы, у которых отношение длины к диаметру (l/d) не превышает 10 – 12. Валы с большим соотношением называют нежесткими

Особую группу составляют коленчатые, кулачковые валы, шпиндели и крупные валы (диаметром более 200 мм и массой более 1 т.).

Основные технологические задачи при обработке валов следующие:

– выдержать: точность и шероховатость поверхностей (5 – 7 квалитет; шероховатость Ra 0,03 – 2,5 мкм); прямолинейность общей оси; концентричность поверхностей вращения; соосность резьб с наружными поверхностями или точными внутренними цилиндрическими отверстиями;

– получить глубокие центральные отверстия, соосные наружной поверхности в пустотелых валах (допускаемые откло­нения ± 0,02) с радиальным биением шеек и торцовым биени­ем торцов 0,02 – 0,03;

– выполнить шпоночные канавки и шлицы, параллельные оси вала (допускаемое отклонение 0,03 на длине 300м).

Операций:

1. Подрезать торец 1;

2. Центрировать отверстие 2:

3. Точить поверхность 3;

4. Точить поверхность 4 предварительно и снять фаску 5;

5. Точить поверхность 4 чисто;

6. Точить поверхность 4 тонко;

7. Точить канавку 6;

8. Точить отверстие 1; 9. Точить отверстие 2.

Материалом для валов служат стали следующих марок: А12, 20, 20Л, 25, 30, 35, 40, 45, 45Г2, 20Х, 35Х, 40Х, 35ХС, 40ХС, 35СГ, 18ХГТ, 20ХН3А, ЗОХНЗ, 35ХНЗМ, 45ХН2МФ и др.

В большинстве случаев заготовками для валов служит прокат. Заготовки отрезают из прокатного материала фрик­ционными и дисковыми пилами, абразивными кругами, резцом и др.

Для валов, диаметры ступеней которых отличаются больше чем на 10 мм, заготовки отрезают из проката и затем куют под молотами или штампуют в подкладных или закрытых штампах. Главное требование к заготовкам – прямолинейность, которая не должна выходить за пределы 0,1–0,15 мм на 1м длины. Поэто­му прокат перед отрезкой заготовок подвергают правке на специальных правильно-калибровочных станках и др.

Основные технологические базы - преимущественно центровые отверстия, центровые фаски для пустотелых валов.

Основные операции при обработке гладких и ступенча­тых валов – это центрование, обточка на токарных станках, шлифование посадочных поверхностей, доводка поверхностей.

Основные схемы базирования.

Основными конструкторскими базами большинства валов являются по­верхности опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей на всех операциях затруднительно. Для условия сохранения единства и постоянства баз за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий (ГОСТ 14034–74). Для исключе­ния погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве опорной технологической базы использовать торец заго­товки. С этой целью заготовку устанавливают на плавающий передний центр.

Передача крутящего момента при установке вала в центрах осуществляется с помощью поводкового патрона (ГОСТ 2571–71) или хомутика (ГОСТ 2578–70).

Основные операции механической обработки

Заготовительная.

Для заготовок из проката: рубка прутка на прессе или резка прутка на фрезерно-отрезном или другом станке. Для заготовок, получаемых методом пла­стического деформирования, штамповать или ковать заготовку.

2Z₁=5.0-припуск на диаметр для чернового точения

2Z₂=2.0-припуск на диаметр для чистового точения

2Z₁=7.0 черновое точения

2Z₂=2.0 чистовое точения

2Z₃=0.5 шлифование

2Z_общ=2Z₁+2Z₂+2Z₃

2Z_общ=9.5

Заготовка

Диаметр D₀=d_д+2Z_общd=80+9.5=89.5

Длина L₀=L_д+Z_общL1+Z_общL2=300+9.5+9.5=319

Черновой точения

Диаметр D₀=d_д+2Z₁=80+7.0=87

Длина L₀=L_д+ Z_общL1+Z_общL2=300+7.0+7.0=314

Чистовой точения

Диаметр D₀=d_д+2Z₂=80+2.0=82

Длина L₀=L_д+ Z_общL1+Z_общL2=300+2.0+2.0=304

Выбор методов обработки поверхностей зависит от конфигурации детали, ее габаритов и качества обрабатываемых поверхностей, вида принятой заготовки.

Необходимее качество поверхностей в машиностроении достигается преимущественно обработкой резанием.

В зависимости от технических требований предъявляемых к детали и типа производства выбирают один или несколько возможных методов обработки и тип соответствующего оборудования.

Таблица 3

Расчет режимов резания

Режимы резания определяются глубиной резания t, подачей s, скоростью резания V. Их значения влияют на точность и качество получаемой поверхности, производительность себестоимость обработки.

Для обработки сначала устанавливают глубину резания, а затем назначают подачу и скорость. При обработке поверхности на предварительно настроенном станке глубина резания равна припуску на обработку по выполняемому технологическому переходу.

Подача должна быть установлена максимально допустимой. При черновой обработке она ограничивается прочностью и жесткостью элементов технологической системы станка, а при чистовой и отделочной - точностью размеров и шероховатостью поверхности.

Скорость резания зависит от выбранной глубины резания, подачи, качества и марки обрабатываемого материала, а также многих других факторов.

Рассчитывается согласно установленным для каждого вида обработки эмпирическим формулам, которые имеют следующий общий вид:

Где - коэффициент характеризующий условия обработки;

Т – показатель периода стойкости инструмента;

t- глубина резания, мм;

S – подача инструмента, мм/об;

m,x,y – коэффициенты указывающие на вероятность безотказной работы инструмента.

Зная период стойкости инструмента, находим скорость резания:

м/мин,

Определяем расчетное значение частоты вращения шпинделя:

Где - скорость резания м/мин;

- диаметр детали, мм;

n=1000*47,9=47900 n=3.14*80=251.2

n=47900/251.2=190.6 ^мин-1,

Сводная таблица режимов резания

Заключение

При разработке технологического процесса изготовления вала были учтены особенности серийного токарного производства, а именно – токарная обработка производится на универсальном оборудовании в центрах, что значительно снижает время на установку и базирование заготовки. Оптимальный выбор заготовки позволил снизить себестоимость изготовления вала.

Приложение

Чертить чертеж на А3

Размеры:

d_1,мм =50

d_2,мм=80⁰_0,74

d_3,мм=70⁰_-46

А₁=300_1,3

А₂=210

А₃=70

А₄=40

R₁, мкм=Ra 1.6

R₂, мкм=Ra 2.5

R₃, мкм=Ra 2.5

R₄, мкм=Ra 3.5

Введение

Машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет возможность развития других отраслей. Развитие машиностроительной промышленности способствует повышению благосостояния общества. Все машиностроительные отрасли и другие сферы жизнедеятельности нуждаются в специалистах машиностроительного профиля.

Технология машиностроения область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска.

Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом — установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.

Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.

Первый этап, совпадающий с завершением периода восстановления и началом реконструкции промышленности страны (до 1929—1930 гг.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В отечественных и зарубежных технических журналах, каталогах и брошюрах публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются первые руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.

Второй этап относится к периоду первых пятилеток до начала отечественной войны (1930—1941 гг.) и определяется продолжением накопления производственного опыта с проведением его обобщения и

систематизации и началом разработки общих принципов построения технологических процессов.

К этому времени следует отнести начало формирования технологии машиностроения как науки в связи с опубликованием в 1933— 1935 гг. первых систематизированных научных трудов советских профессоров: А. П. Соколовского, А. И. Каширина, В. М. Кована и А. Б. Яхина.

На этом этапе разрабатываются принципы типизации технологических процессов и осуществляется их практическое внедрение; начинается разработка теории базирования заготовок при их обработке, измерении и сборке; создаются методы расчета припусков на обработку (профессор В. М. Кован); начинаются работы по изучению жесткости технологической системы. В то же время начинаются разработка расчетно-аналитического метода определения первичных погрешностей обработки заготовок и методов исследования точности обработки на станках с применением математической статистики и теории вероятностей.

Третий этап, охватывающий годы войны и послевоенного развития (1941-1970 гг.), отличается исключительно интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки. Практическая проверка принципов дифференциации и концентрации операций, методов поточного производства в условиях серийного и крупносерийного изготовления военной техники, новые методы скоростной обработки металлов, применение переналаживаемой технологической оснастки.

В эти годы формируется современная теория точности обработки заготовок и подробно разрабатывается расчетно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки и их суммирования; развиваются и широко используются методы математической статистики и теории вероятностей для анализа точности процессов механической обработки и сборки,

работы оборудования и инструмента, анализа микрорельефа обработанной поверхности и абразивного инструмента. Детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влиянии на точность и производительность обработки и широко внедряются методы расчетов жесткости в конструкторские и технологические расчеты во многих проектных организациях и НИИ. Продолжается разработка теории базирования обрабатываемых заготовок и расчета припусков на обработку.

Анализ конструкции детали с учетом технологической

Характеристики

В связи с отсутствием данных о работе детали в механизме описание проводим по чертежу вала.

Заданная деталь (вал) предназначена для передачи крутящего момента в машинах и механизмах.

Вал представляет собой тело вращения, у которого отношение длины (300) к диаметру (ø80) менее четырех, следовательно вал имеет определенно достаточную жесткость.

Основной поверхностью детали являются 2 участка с Ø50n6 с предельным отклонением в системе вала (-0,025 мм).

Шероховатость заданной поверхности R_а=1,6

На эти участки вала «садятся» ответная деталь(подшипники).

Поверхность с наибольшим диаметром ø80h14.

Выполнена по 7 квалитету. IT = 80⁰_0,74

Остальные поверхность выполнены по 14 квалитету.

Шероховатость всех поверхностей Ra = 6.3 мкм.

Шероховатость поверхности ø70 Ra = 2,5 мкм.

Материал вала – сталь 45

Заменитель: 45Х, 38ХФ, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Классификация: Сталь конструкционная легированная.

Применение: оси, валы, вал - шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности. (Труба, круг, квадрат, шестигранник, лист, полоса, поковки и кованые заготовки).

Химический состав в % стали 45
C	0,42 - 0,5
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,25
S	до 0,04
P	до 0,035
Cr	до 0,25
Cu	до 0,25
As	до 0,08
Fe	~97

Удельный вес: 7826 кг/м³
Термообработка: Состояние поставки
Твердость материала: HB 143… 179
Температура критических точек: Ac₁ = 730, Ac₃(Ac_m) = 755, Ar₃(Arc_m) = 690, Ar₁ = 780, Mn = 350
Свариваемость материала: трудно свариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 170-179 и σ_в=640 МПа, К _{υ тв. спл}=1 и К_{υ б.ст}=1
Флокеночувствительность: малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: