Реферат Данная курсовая работа содержит страницы, рисунок, табли

Реферат

Данная курсовая работа содержит страницы, рисунок, таблицы, библиографический список состоит из источников.

ДЕТАЛЬ, ЗАГОТОВКА, ПРОКАТ, ШТАМПОВКА, ПРИПУСК, ДОПУСК

Цель курсовой работы: систематизация, закрепление и расширение знаний теоретических методов технологии машиностроения.

Полученные результаты: Освоены и закреплены основы технологии машиностроения.

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Описание изделия, сборочной единицы и детали

1.2 материал детали и его свойства

1.3 Анализ технологичности детали

1.4 Определение типа производства

2.Технологическая часть

2.1Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

2.2 Проектирование маршрутного технологического процесса

2.3 Расчетно-аналитический метод определения припусков

2.4 Статический метод определения припусков

2.5 Выбор технологического оборудования

2.6 Выбор станочного приспособления

2.7 Выбор и описание режущего инструмента

2.8 Установление режимов резания

2.9 Расчет технических норм времени и определение квалификации работ

2.10 Определение технико-экономических показателей технологического процесса

3. Конструкторская часть

3.1 Проектирование станочного приспособления

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Значение постановки всех этих вопросов при подготовке квалифицированных кадров специалистов производства, полностью овладевших инженерными методами проектирования производственных процессов, очевидно. В связи с этим в учебном процессе высших учебных заведений значительное место отводится самостоятельным работам, выполняемым студентами старших курсов, таким, как курсовое проектирование по технологии машиностроения.

Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий по «Технологии машиностроения». В процессе курсового проектирования студент выполняет комплексную задачу по курсу «Технология машиностроения», подготавливаясь к выполнению более сложной задачи — дипломному проектированию. Наряду с этим курсовое проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками, умело сочетая справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса.

При курсовом проектировании особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении технических и организационных задач, а также детального и творческого анализа существующих технологических процессов.

Основная задача при этом заключается в том, чтобы при работе над курсовым проектом были внесены предложения по усовершенствованию существующей технологии, оснастки, организации и экономики производства, значительно опережающие современный производственный процесс изготовления детали, на которую выдано задание. Поэтому для выполнения поставленной задачи необходимо изучить прогрессивные направления развития технологических методов и средств и на основании анализа и сопоставления качественных и количественных показателей дать свои предложения.

При курсовом проектировании значительное внимание уделяется экономическому обоснованию методов получения заготовок, выбору вариантов технологических процессов и т. п., с тем чтобы в конечном счете в проекте был предложен оптимальный вариант.

Защита курсового проекта является важным контрольным этапом оценки умения студента в установленное время кратко изложить сущность проделанной работы.

1. Общая часть

1.1 Описание изделия, сборочной единицы и детали

Вращающиеся детали машины устанавливают на валах или осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

Валы — детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин ‘. Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Валы вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, например сил на зубьях зубчатых колес, сил натяжения ремней и т. д., валы обычно подвержены действию не только крутящих моментов, но также поперечных сил и изгибающих моментов.

1 Лишь небольшая часть валов, например гибкие валы, часть торсионных валов, не поддерживает вращающиеся детали.

Валы по назначению можно разделить на валы передач, несущие детали передач — зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты — и на коренные валы машин и другие специальные валы, несущие кроме деталей передач рабочие органы машин двигателей или орудий — колеса или диски турбин, кривошипы, инструменты, зажимные патроны и т.д. (рис.

По форме геометрической оси валы разделяют на прямые и коленчатые. Коленчатые валы применяют при необходимости преобразования в машине возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот, причем они совмещают функции обычных валов с функциями кривошипов в криво-шипноползунных механизмах. Особую группу составляют гибкие валы с изменяемой формой геометрической оси.

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей и не передают полезного крутящего момента. Обычно они подвергаются воздействию поперечных сил, изгибающих моментов и не учитываемых при расчетах крутящих моментов от сил трения.

Оси разделяют на вращающиеся, обеспечивающие лучшую работу подшипников, и неподвижные, требующие встройки подшипников во

вращающиеся детали.

Валы и оси имеют аналогичные формы и общую функцию — поддерживать вращающиеся детали.

Опорные части валов и осей называют цапфами или шейками.

Прямые валы разделяют на валы постоянного диаметра валы трансмиссионные и судовые многопролетные, валы ступенчатые, валы с фланцами для соединения по длине, а также валы с нарезанными шестернями. По форме сечения валы разделяют на гладкие, шлицевые и профильные.

Форма вала по длине определяется распределением нагрузки и условиями технологии изготовления и сборки.

Эпюры изгибающих моментов по длине валов, как правило, не постоянны и обычно сходят к нулю к концевым опорам или к концам валов. Крутящий момент обычно передается не на всей длине вала. Поэтому по условию прочности допустимо и целесообразно конструировать валы переменного сечения, приближающиеся к телам равного сопротивления. Практически валы выполняют ступенчатыми. Эта форма удобна в изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы.

Желательно, чтобы каждая насаживаемая на вал неразъемная деталь проходила по валу до своей посадочной поверхности без натяга во избежание повреждения поверхностей и ослабления посадок.

Валы могут быть полыми. Полый вал с отношением диаметра отверстия к наружному диаметру 0,75 легче сплошного равнопрочного почти в 2 раза. Практически полые валы применяют при жестких требованиях к массе и при необходимости прохода сквозь валы или размещения внутри валов других деталей. В массовом производстве иногда применяют полые сварные валы постоянного сечения из ленты, намотанной по винтовой линии. При этом экономится до 60 % металла.

Круглая качественная сталь для валов поставляется длиной до 6—7 м, поэтому более длинные валы делают составными, что необходимо также по условиям монтажа и транспортирования. Валы соединяют с помощью соединительных муфт или фланцев на валах. Фланцы делают на фасонных чугунных валах и на тяжело нагруженных стальных валах. К стальным валам фланцы обычно приваривают или их выполняют высадкой.

Узкие упорные буртики на валах выполнять нецелесообразно, так как это приводит к увеличению диаметров заготовок и к переводу в стружку значительного количества металла.

Диаметры посадочных поверхностей (под ступицы зубчатых колес, шкивов, звездочек и других деталей) выбирают из стандартного ряда посадочных размеров, диаметры под подшипники качения — из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников качения. Перепад диаметров ступеней определяется: стандартными диаметрами посадочных поверхностей под ступицы и подшипники, достаточной опорной поверхностью для восприятия осевых сил при заданных радиусах закругления кромок и размерах фасок и, наконец, условиями сборки. Перепад диаметров ступеней вала при наличии призматических шпонок желательно выбирать так, чтобы иметь возможность разборки без удаления шпонок из вала. Перепад диаметров должен быть минимальным.

Если тихоходный вал имеет несколько шпоночных канавок по длине, то во избежание перестановки вала при фрезеровании их целесообразно размещать в одной плоскости.

Цапфы (шейки) валов, работающие в подшипниках скольжения, выполняют: цилиндрическими; коническими, сферическими (рис 1.)

Рисунок 1

Основное применение имеют цилиндрические цапфы. Концевые цапфы для облегчения сборки и фиксации вала в осевом направлении обычно делают несколько меньшего диаметра, чем соседний участок вала (рис. 1 а). Иногда цапфы при разъемных подшипниках делают с буртами для предотвращения осевых смещений в обоих направлениях (рис. 1,6). Конические цапфы (рис. 1, в) применяют для регулирования зазора в подшипниках, а иногда также для осевого фиксирования вала. Зазор регулируют осевым перемещением вала или вкладыша подшипника. Сферические цапфы (рис. 1, г) ввиду трудности их изготовления применяют только при необходимости значительных угловых смещений оси вала.

Рисунок 2. Цапфы под подшипники качения: а — цилиндрическая без крепления; б — с резьбой

Цапфы валов для подшипников качения (рис.2) характеризуются меньшей длиной, чем цапфы для подшипников скольжения. Исключение составляют конструкции с двумя подшипниками качения в опоре. Как правило, цапфы для подшипников качения выполняют цилиндрическими. В редких случаях применяют конические цапфы с малой конусностью — для регулирования зазоров в подшипниках упругим деформированием колец. Цапфы для подшипников качения нередко выполняют с резьбой или другими средствами для закрепления колец;

Посадочные поверхности под ступицы деталей, насаживаемых на вал, выполняют цилиндрическими или коническими. Основное применение имеют цилиндрические поверхности как более простые. Конические поверхности применяют: для облегчения постановки на вал и снятия с него тяжелых деталей, для обеспечения заданного натяга, для быстрой смены деталей типа сменных шестерен и для повышения точности центрирования деталей. В последнее время конические соединения с большим натягом получили широкое распространение.

Осевые нагрузки на валы от насаженных на них деталей передаются следующими способами:

1) тяжелые нагрузки — упором деталей в уступы на валу, посадкой деталей с натягом

2) средние нагрузки — гайками, штифтами

3) легкие нагрузки (и предохранение от перемещений случайными силами) — стопорными винтами, клеммовыми соединениями, пружинными кольцами

Сопротивление валов усталости определяется относительно малыми объемами металла в зонах значительной концентрации напряжений. Поэтому особо эффективны специальные конструктивные и технологические мероприятия по повышению выносливости валов.

Наблюдаемое резкое понижение сопротивления усталости валов в местах посадок в основном связано с концентрацией давления и фреттинг-коррозией, вызываемой местными проскальзываниями и кромочными давлениями. Конструктивные средства повышения выносливости показаны —

Наиболее эффективно утолщение вала на длине ступицы. Весьма эффективно также поверхностное упрочнение.

Упрочнением подступичных частей поверхностным наклепом (обкаткой роликами или шариками) можно повысить предел выносливости валов с концентрацией напряжений на 80… 100 %, причем этот эффект распространяется на валы диаметром 500—600 мм и более. Такое упрочнение получило в настоящее время широкое распространение.

Прочность валов в местах шпоночных, шлицевых и других разъемных соединений со ступицей может быть повышена применением: эвольвентных шлицевых соединений; шлицевых соединений с внутренним диаметром, равным диаметру вала на соседних участках, или с плавным выходом шлицев на поверхность, обеспечивающим минимум концентрации напряжений изгиба; шпоночных канавок, изготовляемых дисковой фрезой и имеющих плавный выход на поверхность; бесшпоночных соединений.

Переходные участки валов между двумя ступенями разных диаметров выполняют следующих типов.

1. С канавкой для выхода шлифовальных кругов Канавки обычно выполняют на валах диаметром 10…50 мм шириной 3 мм и глубиной 0,25 мм, а на валах диаметром 50… 100 мм — шириной 5 мм и глубиной 0,5 мм. Канавки должны иметь максимально возможные радиусы закруглений. Канавки существенно повышают стойкость шлифовальных кругов при обработке. Однако они вызывают. значительную концентрацию напряжений и понижают прочность валов при переменных напряжениях.

Канавки выполняют в валах, диаметры которых определяются условиями жесткости (в частности, валах коробок передач), и на концевых участках валов, на которых изгибающие моменты невелики. Канавки также нужны на концах участков с резьбой для выхода резьбонарезного инструмента.

2. С переходной поверхностью — галтелью постоянного радиуса Радиус выбирают меньше радиуса закругления или радиального размера фаски насаживаемых деталей.

3. С переходной поверхностью—галтелью специальной формы. Опасной зоной обычно является переход галтели в ступень меньшего диаметра; поэтому в заданных габаритах целесообразно делать галтель переменного радиуса кривизны с увеличением радиуса в зоне перехода к ступени меньшего диаметра. Применяют галтели эллиптической формы и чаще галтели, очерчиваемые двумя радиусами кривизны. Переменность радиуса кривизны галтели повышает несущую способность вала на 10 %. Галтели с поднутрением увеличивают длину базирования ступиц. Однако полировать галтели с поднутрением трудно.

Подбором галтели оптимальной формы на длине 0,75… 1 диаметра вала (рис. можно практически избавиться от концентрации напряжений. Однако не использовать такие формы можно в редких случаях, например в торсионных валах (т. е. валах, служащих пружиной, работающей на кручение), на свободных участках сильнонапряженных валов и т. д.

Повышение прочности валов в переходных сечениях достигается также удалением малонапряженного материала: выполнением разгрузочных канавок и высверливанием отверстий в ступенях большого диаметра Эти мероприятия обеспечивают более равномерное распределение напряжений и снижают концентрацию напряжений.

Пластическим упрочнением галтели (обкаткой роликами, а при больших диаметрах.

Материалы и обработка валов и осей

Выбор материала и термической обработки валов и осей определяется критериями их работоспособности, в том числе критериями работоспособности цапф с опорами. Значимость последних критериев в случае опор скольжения может быть определяющей.

Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой.

Для большинства валов применяют термически обрабатываемые среднеугле-родистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряженных валов ответственных машин применяют легированные стали: 40ХН, 40ХН2МА, ЗОХГТ, ЗОХГСА и др. Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и низким отпуском (шлицевые валы).

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют весьма высокой твердости цапф; их изготовляют из цементуемых сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА. Высокую износостойкость имеют хромированные валы. По опыту автомобилестроения хромирование шеек коленчатых валов увеличивает ресурс до перешлифовки в 3…5 раз.

Для валов, размеры которых определяются условиями жесткости, прочные, термически обработанные стали целесообразно применять только тогда, когда это определяется требованиями долговечности цапф, шлицев и других изнашиваемых поверхностей. Валы больших диаметров изготовляют из труб с приварными или насадными фланцами или сварными из листов также с приварными фланцами. Применение сварных валов мощных гидротурбин приводит к экономии 20…40 % металла.

Для изготовления фасонных валов — коленчатых, с большими фланцами и отверстиями — и тяжелых валов наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Меньшая прочность чугунных валов в значительной степени компенсируется более совершенными формами валов (особенно коленчатых), меньшей чувствительностью в многоопорных валах к смещению опор (благодаря меньшему модулю упругости) и меньшей динамической нагрузкой ввиду повышенной демпфирующей способности.

В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, для валов большего диаметра и фасонных валов — поковки.

Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию посадочных поверхностей. Высоконапряженные валы шлифуют по всей поверхности. Торцы валов для облегчения насадки деталей, во избежание обмятий и повреждения рук рабочих выполняют с фаской

1.2 материал детали и его свойства

Характеристика материала 35

Марка :

35

Заменитель:

30, 40, 35г

Классификация :

Сталь конструкционная углеродистая качественная

Применение:

детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, обода, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

Химический состав в % материала 35 .

C Si Mn NiSPCrCuAs0.32 — 0.40.17 — 0.370.5 — 0.8до 0.25до 0.04до 0.035до 0.25до 0.25до 0.08

Температура критических точек материала 35.

Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 810 , Ar3(Arcm) = 796 , Ar1 = 680 , Mn = 360

Механические свойства при Т=20oС материала 35 .

СортаментРазмерНапр.sвsTd5y KCU Термообр.- мм — МПа МПа % % кДж / м2— Поковки до 100 470 245 22 48 490 Нормализация Поковки 100 — 300 470 245 19 42 390 Нормализация Поковки 300 — 500 470 245 17 35 340 Нормализация Твердость материала 35 горячекатанного отожженного

HB = 163

Твердость материала 35 после отжига

HB = 207

Физические свойства материала 35 .

TE 10— 5a 10 6lrCR 10 9Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3 Дж/(кг·град)Ом·м 20 2.06 7826 100 1.97 12 49 7804 469 251 200 1.87 12.9 49 7771 490 321 300 1.56 13.6 47 7737 511 408 400 1.68 14.2 44 7700 532 511 500 14.6 41 7662 553 629 600 15 38 7623 578 759 700 15.2 35 7583 611 922 800 12.7 29 7600 708 1112 900 13.9 28 7549 699 1156 TE 10— 5a 10 6lrCR 10 9

Технологические свойства материала 35 .

Свариваемость:

ограниченно свариваемая.

Флокеночувствительность:

не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

не склонна.

Обозначения:

Механические свойства :

sв

— Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT

— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5

— Относительное удлинение при разрыве , [ % ]

y

— Относительное сужение , [ % ]

KCU

— Ударная вязкость , [ кДж / м2]

HB

— Твердость по Бринеллю

Физические свойства :

T

— Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

E

— Модуль упругости первого рода , [МПа]

a

— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]

l

— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

r

— Плотность материала , [кг/м3]

C

— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]

R

— Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :

без ограничений

— сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая

— сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая

— для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

1.3 Анализ технологичности детали

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали

Ку.э.=Qэ.у./Qэ, (1)

где Qу.э. — число унифицированных элементов детали, шт., Qэ, — общее число конструктивных элементов детали, шт.

Ку.э.=5./13=0,38

Коэффициент использования, материала

Массу детали определим при помощи программы КОМПАС 3D V9, создав в ней 3D модель заготовки. Программа автоматически посчитает объем, массу и другие параметры данной детали.

Рисунок 1 – 3D модель цапфы.

Деталь

Площадь S = 20366,015909 мм2

Объем V = 169905,994798 мм3

Материал Сталь 35 ГОСТ 1050-88

Плотность R0 = 0,007820 г/мм3

Масса M = 1328,664879 г

Ки.м.=Gд/Gз.п., (2)

где Gд — масса детали, кг; Gз.п.масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг

Ки.м.=,33/3,26=0,40

Коэффициент точности обработки детали

Кт.ч.=Qтч.н../Qтч.о., (3)

где Qтч.н.. — число размеров не обоснованной степени точности обработки; Qтч.о.— общее число размеров, подлежащих обработке.

Кт.ч.=6./17=0,35

Коэффициент шероховатости поверхностей детали

Кшш.н..ш.о., (4)

где Ош.н — число поверхностей детали не обоснованной шероховатости. шт.; Ош.о — общее число поверхностей детали, подлежащих обработке, шт

Кш=16./17=0,94

Из расчетов видно, что деталь не очень технологична.

1.4 Определение типа производства

Кз.о.=Q/Рм, (5)

где Q — число различных операций; Рм — число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Так как величина партии 10000 шт.,то тип производства-среднесерийный.

2.Технологическая часть

2.1Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Вариант 1. Заготовка из проката.

Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой детали определяем про межуточные припуски по таблицам. За основу расчета промежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали 54 h 12 мм. Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки выбранной поверхности.

Обработку поверхности диаметром 54 мм производят в жестких центрах, на многорезцовом токарном полуавтомате, окончательную обработку поверхности выполняют на круглошлифовальном станке.

Технологический маршрут обработки поверхности Ǿ54:



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст